【正文】 由于自身水平有限，設(shè)計(jì)中難免存在很多不足之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。這三個(gè)月的設(shè)計(jì)是對(duì)過去所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。雖然在這次設(shè)計(jì)中對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用和銜接還不夠熟練。從電路的設(shè)計(jì)到調(diào)試整個(gè)過程中，我都從倪瑛老師那里學(xué)會(huì)了很多專業(yè)方面的知識(shí)。硬件上沒有錯(cuò)誤，主要瓶頸在于探測(cè)模塊的靈敏度，因?yàn)檐浖耆刻綔y(cè)模塊返回的信號(hào)作為依據(jù)進(jìn)行下一步控制的操作，無法確認(rèn)該信號(hào)是否準(zhǔn)確，使小車轉(zhuǎn)彎欠準(zhǔn)確與智能。另外小車避障方式單一，若將超聲波模塊安裝在舵機(jī)上使其可以左右上下180度轉(zhuǎn)動(dòng)，那么便可以通過比較小車兩側(cè)空間的大小來自由選擇避障方向，從而實(shí)現(xiàn)更加智能化的避障方式。 2）在設(shè)計(jì)當(dāng)中也存在著一些不足。本文的總結(jié)有如下點(diǎn)： 1）本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，系統(tǒng)反映快速靈活，硬件電路由可拆卸模塊拼接而成，有很大的擴(kuò)展空間。結(jié) 論本智能小車電路在硬件上采用了超聲波來測(cè)量小車距前方障礙物的距離，顯示結(jié)果快速，準(zhǔn)確。 修正后聲測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量值與實(shí)際值 （單位：cm）障礙物實(shí)際距離（cm） 測(cè)量距離（cm）45 60 75 100 125 150 175 200 從修正后的數(shù)據(jù)我們可以看出,系統(tǒng)的測(cè)量誤差在177。為了減小測(cè)量值與實(shí)際值的偏差，我們采用最小二乘法對(duì)表1 的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。 距系統(tǒng)測(cè)量值與實(shí)際值（單位: cm） 障礙物實(shí)際距離（cm） 測(cè)量距離（cm）45 60 75 100 125 150 175 200 從表中的數(shù)據(jù)可以看出，測(cè)量值總是比實(shí)際值大出大約7cm，經(jīng)過分析原因主要有三個(gè)方面：第一方面，超聲波傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)受環(huán)境溫度的影響；第二方面，指令運(yùn)行需占用一定的時(shí)間而使得測(cè)量的數(shù)據(jù)偏大；第三方面，為了防止其他信號(hào)的干擾，單片機(jī)開始計(jì)數(shù)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送16 個(gè)脈沖串。解決方法：把障礙物的距離調(diào)大點(diǎn)或?qū)π≤嚰俺绦蜻M(jìn)行改進(jìn)。 程序運(yùn)行圖 問題分析問題：小車運(yùn)行時(shí)如果如果障礙物的距離比較近小車后退后會(huì)撞到或卡住。 軟件下載圖3)下載程序在下載程序時(shí)要等到下載軟件的提示欄中出現(xiàn)給MCU上電時(shí)再給單片機(jī)按上電源上電。1）打開電源。5 超聲波避障系統(tǒng)調(diào)試 調(diào)試過程a）連接，連接實(shí)物圖如連接圖51。調(diào)試超聲波模塊：在調(diào)試超聲波的時(shí)候，主要思想是用定時(shí)器檢測(cè)超聲波會(huì)送信號(hào)維持高電平的時(shí)間，用串口示波器將測(cè)得的數(shù)據(jù)顯示在串口示波器上，根據(jù)返回的結(jié)果，確定達(dá)到轉(zhuǎn)彎距離以內(nèi)所需要的時(shí)間，然后利用時(shí)間控制電機(jī)。機(jī)器人（小車）在行駛過程中如果遇到障礙物，它的超聲波測(cè)距系統(tǒng)馬上計(jì)算出機(jī)器人與障礙物的距離d，若ddc(避障的臨界距離，其中dc為程序預(yù)設(shè)值)，電機(jī)左右轉(zhuǎn)向控制驅(qū)動(dòng)，從而繞過障礙物實(shí)現(xiàn)避障的效果。進(jìn)入中斷后，首先將計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)存入緩存區(qū)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行軟件濾波，如信號(hào)為噪聲信號(hào)，則直接退出，如信號(hào)為有效信號(hào)，計(jì)算障礙物的距離。接收到超聲波回波后，程序進(jìn)入中斷。初始化結(jié)束后，再延時(shí)，程序等待回波信號(hào)觸發(fā)中斷。 (a) (b) (c) 測(cè)距程序流程圖進(jìn)入主程序后，軟件延時(shí)，觸發(fā)傳感器發(fā)送超聲波信號(hào)。 超聲波測(cè)距模塊軟件設(shè)計(jì) 此方案中超聲波測(cè)距的觸發(fā)方式為電平觸發(fā)方式。 b）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機(jī)相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。與VM系統(tǒng)相比，PWM調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)： a)由于PWM調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動(dòng)很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達(dá)1：10000左右。脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation），簡稱PWM。 本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序﹑定時(shí)子程序、避障子程序﹑中斷子程序顯示子程序﹑調(diào)速子程序﹑算法子程序構(gòu)成。 b） 模塊可以共存，一個(gè)模塊可以被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用。所謂“模塊”實(shí)質(zhì)上就是所完成一定功能，相對(duì)獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法叫模塊程序設(shè)計(jì)法。過程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。Win7 1 ZK4WD小車4 超聲波避障系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個(gè)基本類型。相關(guān)軟件、電路模塊和器件清單。若頻率有一些誤差，可調(diào)節(jié)芯片引腳5的外接電阻R11，將濾波器的中心頻率設(shè)置在40 kHz，就可達(dá)到理想的效果。工作過程如下: 接收的回波信號(hào)先經(jīng)過前置放大器和限幅放大器，將信號(hào)調(diào)整到合適幅值的矩形脈沖，由濾波器進(jìn)行頻率選擇，濾除干擾信號(hào)，再經(jīng)整形，送給輸出端7腳。故本次設(shè)計(jì)用它來做接收電路。可以看到，集成芯片CX20106 在接收部分電路中起了很大的作用。 超聲波發(fā)射系統(tǒng)電路 超聲波接收系統(tǒng)電路上述T1發(fā)射的在空氣中傳播，遇到障礙物就會(huì)返回，超聲波接收部分是為了將反射波(回波)順利接收到超聲波接收換能器T2進(jìn)行轉(zhuǎn)換變成電信號(hào)，并對(duì)此電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、整形等處理后，這里用索尼公司生產(chǎn)的集成芯片CX20106，得到一個(gè)負(fù)脈沖送給單片機(jī)的R( INT0)引腳，以產(chǎn)生一個(gè)中斷。發(fā)射部分的電路。40kHz左右的方波脈沖信號(hào)的產(chǎn)生通常有兩種方法:采用硬件如由555振蕩產(chǎn)生或軟件如單片機(jī)軟件編程輸出，本系統(tǒng)采用后者。綜合電源模塊的缺優(yōu)點(diǎn)，和電路的實(shí)際需求，我們采用了兩塊獨(dú)立穩(wěn)壓電源，一塊給小車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)供電，一塊給小車的芯片供電，這樣彌補(bǔ)了單個(gè)獨(dú)立電源供電出現(xiàn)電力不足的情況。 電源模塊 我們選擇采用5v的獨(dú)立的穩(wěn)壓電源。當(dāng)顯示內(nèi)容不太多，可以排除。方案四：采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示價(jià)格低廉，不僅減少了對(duì)I/O口的浪費(fèi)，而且能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)數(shù)碼管。所以排除此方案。它主要用來顯示大量數(shù)據(jù)、文字、圖形，能夠顯示的位數(shù)多，顯示得清晰多樣、美觀。占空比：就是輸出的PWM中，高電平保持的時(shí)間與該P(yáng)WM的時(shí)鐘周期的時(shí)間之比如，一個(gè)PWM的頻率是1000Hz，那么它的時(shí)鐘周期就是1ms，就是1000us，如果高電平出現(xiàn)的時(shí)間是200us，那么低電平的時(shí)間肯定是800us，那么占空比就是200：1000，也就是說PWM的占空比就是1：5?？刂凭€的輸入是一個(gè)寬度可調(diào)的周期性方波脈沖信號(hào)，方波脈沖信號(hào)的周期為20ms(即頻率為50Hz)。 舵機(jī)輸出轉(zhuǎn)角與輸入信號(hào)脈沖寬度的關(guān)系 舵機(jī)的控制信號(hào)為PWM信號(hào)，利用占空比的變化改變舵機(jī)角度。舵機(jī)有一個(gè)內(nèi)置的基準(zhǔn)電路，其不斷產(chǎn)生周期的20ms，；另有一個(gè)比較器，將外加信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，判斷出轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)角度大小，進(jìn)而產(chǎn)生電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)。 舵機(jī)的控制信號(hào)是周期為20ms的脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)，相對(duì)對(duì)應(yīng)舵盤的位置是0－180度，呈連續(xù)線性變化。 舵機(jī) 一般來講，舵機(jī)主要由以下幾個(gè)部分組成，舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計(jì)5k、直流