【正文】 T2P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .111P 3 .010P 3 .212P 3 .313P 3 .414P 3 .515P 3 .616X T A L 118G N D20X T A L 219P 2 .021P 2 .122P 2 .223P 2 .324P 2 .425P 2 .526P 2 .627P 2 .728P S E N /29A L E / P R O G /30E A / / V P P31P 0 .732P 0 .633P 0 .534P 0 .435P 0 .336P 0 .237P 0 .138P 0 .039V C C40R S T9P 3 .717U1A T 8 9 S 5 2I N 6 +I N 6 I N 5 +I N 5 I N 4 +I N 4 I N 3 +I N 3 I N 2 +I N 2 I N 1 +I N 1 E N AT r i gE c h oO u tI N 2E N BI N 3I N 4X1X2I N 1P 0 .0P 0 .1P 0 .2P 0 .3P 0 .4P 0 .5P 0 .6P 0 .71 2 3J3c e s u m o k u a i1 2 3 4 5J2c h a o s h e n g b o m o k u a iV C CTRIGECHOV C COutERSRWO U T 1O U T 5I N 5 I N 5 +I N 6 +I N 6 O U T 6I N 1 I N 1 +I N 2 +I N 2 O U T 2 O U T 3I N 3 I N 3 +I N 4 +I N 4 O U T 4V C CO U T 1O U T 2O U T 3O U T 4O U T 5O U T 6V D D1122334455667788161615151414131312121010111199U3 圖 整體原理電路圖 單片機(jī)電路設(shè)計(jì) 單片 機(jī)是控制單元的核心 ， 起著控制小車所有運(yùn)行狀態(tài)的作用。 考慮到電機(jī)控制要使用 PWM 波形，而 AT89S52 單片機(jī)本身不能產(chǎn)生 PWM，需要外加電路或使用軟件的方式實(shí)現(xiàn)，為減少硬件電路，這里選用軟件產(chǎn)生 PWM方式。 避障功能主要依靠裝在車身上的超聲波模塊對小車運(yùn)行路線中是否遇到障礙物進(jìn)行檢測。前電機(jī)控制轉(zhuǎn)向，后電機(jī)為主驅(qū)。 h. 采用霍爾測速模塊實(shí)現(xiàn)速度檢測 。 f. 采用 HYSFR05 超聲波模塊完成避障檢測。 d. 使用電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 作為直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。 b. 使用 9V可充電動(dòng)力電池組為系統(tǒng)提供基準(zhǔn)電源。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 通過以上方案論述我們選擇方案二 。 方案二：采用 LCD 1602A 液晶顯示。 顯示 模塊論證與選擇 方案一：采用 LED 數(shù)碼管顯示?；魻杺鞲衅鲀r(jià)格便宜且具有體積小、靈敏度高、響應(yīng)速度快、溫度性能好、精確度高、可靠性高等特點(diǎn)，能很好地滿足車輪測速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要。 方案三：霍爾傳感器檢測。 方案二： 采用反射式紅外對管， 在車輪適當(dāng)位置粘貼一白紙片，每當(dāng)白紙片轉(zhuǎn)到紅外對管處，單片機(jī)計(jì)數(shù) 一次，結(jié)合車輪半徑就能求出小車行進(jìn)距離及速度?？梢酝ㄟ^測量單位周期內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)或者脈沖周期得到脈沖的頻率。 速度檢測模塊論證與選擇 方案一：旋轉(zhuǎn)編碼器。 超聲波檢測距離遠(yuǎn)，不易受外界環(huán)境干擾，由于小車需要在行駛過程中檢測障礙物，顛簸，光照方面可能會(huì)對檢測產(chǎn)生影響。因此 ， 向空氣中的被測物體發(fā)射超聲波，檢測反射波并進(jìn)行分析，從而獲得障礙物的信息。超聲波傳感器是靠發(fā)射某種頻率的聲波信號(hào)，利用物體界面上超聲反射、散射檢測物體的存在與否。這種方案也是可以的。 圖 紅外對管 RPR359F 實(shí)物圖 避障模塊論證與選擇 方案一：采用一只光電開關(guān)置于小車中央。此光電對管調(diào)理電路簡單，工作性能穩(wěn)定。內(nèi)置可見光過濾器能減小離散光的影響。 RPR359F 是一種 一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個(gè)砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個(gè)高靈敏度，硅平面光電三極管 [7]。紅外光電傳感器結(jié)構(gòu)簡單，對特定顏色的識(shí)別靈敏度差異大， 可以實(shí)現(xiàn)對特定顏色的軌道路線識(shí)別。兩種方案的主要區(qū)別是使用的傳感器不同。 尋跡模塊選擇與論證 循跡檢測常用到傳感器。由于蓄電池的體積過于龐大，我們的車體在 設(shè)計(jì)時(shí)空間有限，在小型電動(dòng)車上使用極為不方便，因此我們放棄此方案。電池組具有較強(qiáng)的電流驅(qū)動(dòng)能力及穩(wěn)定的電壓輸出性能，經(jīng)測試在用此種供電方式下，單片機(jī)和傳感器工作穩(wěn)定，直流電機(jī)工作良好，且電池體積較小、可以充電、能夠重復(fù)利用等，能夠滿足系統(tǒng)的要求。該芯片是利用 TTL電平進(jìn) 行控制，通過改變芯片控制端的輸入電平，即可以對電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止操作；利用可調(diào)占空比的 PWM 波輸入驅(qū)動(dòng)芯片使能端，就可以實(shí)現(xiàn) PWM 調(diào)速目的 [6]。且直流電機(jī)易于控制，驅(qū)動(dòng)電路十分簡單。 表 電機(jī)控制方式對比 直流電機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 調(diào)速性能 較好 較差 位置控制精度 較差 好 驅(qū)動(dòng) 簡單 復(fù)雜 穩(wěn)定性 較好 好，僅與控制脈沖有關(guān) 由上表可以看出步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)都有各自的優(yōu)點(diǎn)。但步 進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)相對較復(fù)雜，要由 控制器和功率放大器組成。與直流電機(jī)不同，要使步進(jìn)電機(jī)連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)，需要連續(xù)不斷的輸入點(diǎn)脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)速的大小由外加的脈沖頻率決定。步進(jìn)電機(jī)具有良好的控制性能。此方法性能較好，電路和控制都比較簡單。直流 電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路實(shí)際上就是一個(gè)功率放大器。直流電機(jī)具有良好的調(diào)速性能，控制起來也比較簡單。 綜合以上方案我們選擇比較普通是的更為熟悉的方案二使用 AT89S52單片機(jī)為我們整個(gè)系統(tǒng)的控制核心。 AT89S52 是一個(gè)超低功耗，和標(biāo)準(zhǔn) 51 系列單片機(jī)相比較具有運(yùn)算速度快，抗干擾能力強(qiáng)，支持 ISP 在線編程，片內(nèi)含 8k空間的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash只讀存儲(chǔ)器，具有 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè) I/O 口， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 [3]。我們決定不再使用此方案，考慮其他方案。 方案一：智能車系統(tǒng)采用飛思卡爾 16位單片機(jī) MC9S12DG128為核心控制單元，由采用光電檢測技術(shù)的道路識(shí)別模塊和速度檢測模塊負(fù)責(zé)采集信號(hào)，并將采集到的電平信號(hào)送入核心控制單元 MCU，核心控制單元對信號(hào)進(jìn)行處理后，通過單片機(jī)端口發(fā)出 PWM 信號(hào)波，通過輸出不 同占空比分 別對轉(zhuǎn)向舵機(jī)、直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，完成控制智能車的方向與速度 [2]。 控制器模塊論證與選擇 此部分是整個(gè)小車運(yùn)行的核心部分，起著控制小車所有運(yùn)行狀態(tài)的作用。 在 玩具電動(dòng)車上 ，加裝反射式紅外光電傳感器、超聲波傳感器、速度檢測傳感器 等部件 ,實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)車運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)車的智能控制。 f. 1602 液晶接口設(shè)計(jì)。 d. 轉(zhuǎn)速檢測接口設(shè)計(jì)。 b. 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。 硬件設(shè)計(jì)主要 要求 本題目要求對一玩具小車進(jìn)行 控制 ，使小車能夠在引導(dǎo)線指引下自動(dòng)循跡 ； 遇到引導(dǎo)線前設(shè)置的障礙時(shí)， 要求 小車能夠自動(dòng)躲避障礙，并重新找到 引導(dǎo)線恢復(fù)循跡。 課題研究的主要內(nèi)容及技術(shù)指標(biāo) 主要內(nèi)容 本題目以玩具小車為控制對象，要求小車在地面標(biāo)識(shí)引導(dǎo)下能夠自動(dòng)尋跡，尋跡路線設(shè)有隨機(jī)布置的障礙，要求小車能夠根據(jù)檢測自動(dòng)躲避障礙，并恢復(fù)對路線的尋跡。 電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對自動(dòng)化要求越來越高，智能汽車檢測并完成特殊的任務(wù)將成為以后的一個(gè)新的發(fā)展方向。近年來機(jī)器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 們的生活方式。路線檢測的準(zhǔn)確與否直接影響小車尋跡時(shí)的行駛狀態(tài)及速度，而自動(dòng)規(guī)避障礙在實(shí)際生產(chǎn)生活中有廣泛應(yīng)用，因此尋求一種低成 本、抗干擾性強(qiáng)并且位置指示準(zhǔn)確的障礙檢測方法具有重要意義。使用傳感器感知路線和障礙并作出判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。 機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)引功能和避 障功能就必須要感知導(dǎo)引線和障礙物，感知導(dǎo)引線相當(dāng)給機(jī)器人一個(gè)視覺功能。它是一種以汽車電子為背景，涵蓋控制，模式識(shí)別，電子、電氣、單片機(jī)、機(jī)械等多學(xué)科的科技創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，一般主要由路徑識(shí)別、速度采集、角度控制以及車速控制等模塊組成。機(jī)器人由于具有高度的靈活性、可以幫助人們提高生產(chǎn)率、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和改善勞動(dòng)條件等優(yōu)點(diǎn)，在世界各地的生產(chǎn)生活領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用 [1]。因此，可遙控的智能化小車的研究是非常有意義的，具有很大潛在市場價(jià)值的 。各種智能小車在智能化玩具中占了很大的比例。Obstacle Avoidance。行駛時(shí)間、速度、里程的顯示用一塊 1602LCD。采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)小車的后輪，用一個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī) 控制小車的前輪。 2 帶 *項(xiàng)可根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)選填。同時(shí)小車能夠自動(dòng)顯示、記錄時(shí)間、里程以及行駛速度。涉及到傳感器位置檢測，直流電機(jī)調(diào)速控制及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等多方面的知識(shí) 。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題目：自動(dòng)避障尋跡小車硬件設(shè)計(jì) 系 別： 電子信息系 專 業(yè)： 通信工程 班 級(jí)： B090310 學(xué) 生： 李春健 學(xué) 號(hào)： B09031009 指導(dǎo)教師： 王青岳 2020 年 06 月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 系別 電子信息系 專業(yè) 通信工程 班 級(jí) B090310 姓名 李春健 學(xué)號(hào) B09031009 （論文）題目： 自動(dòng)避障尋跡小車硬件設(shè)計(jì) ： 利用超聲波進(jìn)行位置檢測廣泛應(yīng)用于考古、機(jī)器人、醫(yī)療器械等許多方面，而根據(jù)地面特定標(biāo)識(shí)自動(dòng)尋跡在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)及汽車工業(yè)中也得到廣泛應(yīng)用。本題目以單片機(jī)為核心，以玩具小車為控制對象，利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，控制電動(dòng)小汽車的自動(dòng)避障，同時(shí)根據(jù)地面特定標(biāo)識(shí)，引導(dǎo)小車快慢速行駛以及自動(dòng)停車，并可以 自動(dòng)記錄時(shí)間、里程以及行駛速度。 (論文 )的主要內(nèi)容（理工科含技術(shù)指標(biāo)）： 本題目以玩具小車為控制對象，要求小車在地面標(biāo)識(shí)引導(dǎo)下能夠自動(dòng)尋跡，尋跡路線設(shè)有隨機(jī)布置的障礙，要求小車能夠根據(jù)檢測自動(dòng)躲避障礙，并恢復(fù)對路線的尋跡。 （含起始時(shí)間、設(shè)計(jì)地點(diǎn)）： 設(shè)計(jì)地點(diǎn)：單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室； 起始時(shí)間： 118周 ； 基本要求： 1）系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)； 2）尋跡模塊接口硬件設(shè)計(jì)； 3）超聲波換能器接口設(shè)計(jì)； 4）直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)； 5） 1602液晶接口設(shè)計(jì)； 6）轉(zhuǎn)速檢測接口設(shè)計(jì)等 （論文）的工作量要求 ① 實(shí)驗(yàn)（時(shí)數(shù)） *或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）： 400 學(xué)時(shí) ② 圖紙（幅面和張數(shù)） *： A4 圖紙 5 張 ③ 其他要求： 論文字?jǐn)?shù) 萬字以上；外文翻譯 5000字以上；參考文獻(xiàn) 15 篇以上（含英文參考文獻(xiàn) 3 篇） 指導(dǎo)教師簽名：