單片機智能小車畢業(yè)設(shè)計論文-文庫吧資料
2025-07-03 15:48本頁面
【正文】 影響和沖突； 模塊的程序代碼更易被調(diào)用，可以隨時利用現(xiàn)有的程序。我在進行軟件相關(guān)設(shè)計時，并沒有采用傳統(tǒng)的整體代碼編寫，而是將整體分割成n個不同的部分，每一個部分都可以被稱作是一個模塊。圖37 超聲波避障電路原理金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第4章 軟件設(shè)計第4章 軟件設(shè)計 軟件設(shè)計思想本設(shè)計屬于單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計，除了相應(yīng)的系統(tǒng)硬件方面相關(guān)的設(shè)計，對于智能小車的不同功能的實現(xiàn)也需要著不同的應(yīng)用程序。測試距離有一個公式等于高電平維持的時間乘以聲速，因為是往返的距離，所以還要除以2。 超聲波模塊工作原理本設(shè)計采用的是HCSR04超聲波探測模塊，給一個高電平的信號（大于10千赫茲），HCSR04模塊就會釋放出八個方波（約40千赫茲），而且檢測是否信號返回來完全是自動的。把這個傳感器固定在小車的最前方，事先調(diào)整好測量的距離，只要在能夠檢測到的距離內(nèi)，一旦有阻礙物體出現(xiàn)在道路前面，單片機就可以立即收到由傳感器發(fā)來的信號，從而發(fā)出命令讓小車開始改變原始的方向，避免撞上障礙物。只要通過單片機來檢測傳感器的輸出端電平是高還是低，就能得知是否遇到障礙。所以傳感器會輸出的電平就為0，LL4燈會亮起來。傳感器原理圖如圖36所示。即是說若小車底部的紅外線接收管遇到黑線則輸入電平為高電平，反之則為低電平。然后前面的信號會被傳送往單片機繼續(xù)判斷，若I/O口發(fā)現(xiàn)是高電平的信號，則意味著光線并沒有被反射回來而是被黑色吸收，小車是處于黑色膠帶上前進。若小車一旦開始位于黑色膠帶軌道的上方，黑色物體就能夠吸收一直釋放出來的紅外線，此時的三極管立即就被阻斷了，放出的信號變化為高電平。紅外光線探測法其實原理十分簡單，就是紅外線對于各種各樣的顏色有不同的反射性質(zhì)。圖34 電機驅(qū)動原理圖圖35 L293D內(nèi)部等效圖 黑線循跡設(shè)計與實現(xiàn)小車循跡的原理是在白色路面中貼有黑色膠帶的軌道上運行，因為不同的顏色對光線的吸收程序不一樣，自然反射回去的數(shù)據(jù)就不同，所以通過最后收到的反射光的情況就可以判斷道路的黑白。L293D引腳圖如下圖33所示。選中一PWM與使能端引腳相連接，那么PWM的占空比直接與整個電機的旋轉(zhuǎn)速度掛鉤。電機含有三個必備的信號，一個是使能信號EN12，另外的是旋轉(zhuǎn)方向的控制信號IN1和IN2。L293D的使能信號可以起到調(diào)節(jié)脈寬的作用，給H橋電路輸入不同的值后，那么馬達向什么方位旋轉(zhuǎn)就會有所不同。是四倍高電流的H橋驅(qū)動程序。電源電路如下圖32所示。使用7805三端穩(wěn)壓集成塊，可以保持電壓為+5V不變?？傮w設(shè)計框圖如圖31。在車體底盤的前端裝有4個紅外光電傳感器，用以實現(xiàn)路跡檢測和避障功能。考慮到本系統(tǒng)并不需要在復(fù)雜的環(huán)境中工作，只需要檢測到障礙物實現(xiàn)避障，方案二的模塊更加符合系統(tǒng)設(shè)計的需求，綜合分析最終選擇第二種方案。在各式各樣的避障設(shè)計中，超聲波十分的常見，也十分的被偏愛。第二種方案：對于整個小車系統(tǒng)的避障模塊的需求，選擇超聲波傳感器實現(xiàn)。如果被阻擋回收到光線就給一低電平，沒有任何反應(yīng)的話就給一高電平即可。 超聲波避障模塊第一種方案：對于整個小車系統(tǒng)的避障模塊的需求，選擇漫反射式光電開關(guān)實現(xiàn)。比較兩種方案認為第二種方案更加的穩(wěn)定，具有很強的適應(yīng)性。釋放出紅外線探測，受到外界可見光的干擾很小，對信號不會產(chǎn)生影響。我們都知道黑色的東西會吸收光線，然而白色的東西吸收光線的能力很差，絕大部分會被發(fā)射回去。第二種方案：對于整個小車系統(tǒng)的循跡模塊的需求，選擇HJIR2抗干擾型高性能紅外避障模塊實現(xiàn)。但是實際發(fā)現(xiàn)效果并不好，而且有較大的誤差現(xiàn)象，很容易被周圍的環(huán)境所影響，穩(wěn)定性太差。圖23 L293D 黑線循跡模塊第一種方案：對于整個小車系統(tǒng)的循跡模塊的需求，選擇光敏電阻實現(xiàn)。當(dāng)小型直流電機被驅(qū)動時，其可以直接控制兩路的電機，并實現(xiàn)電機的正、反轉(zhuǎn)，只要改變輸入端的邏輯電平即可實現(xiàn)此功能。當(dāng)電機驅(qū)動開始工作時，電壓最高可以達到36福特，電流也十分大，最大可以達到2安培，保持1安培的電流穩(wěn)定工作。這種驅(qū)動芯片負載很強，無論是電壓還是電流都十分大，而且該芯片采用16腳封裝,屬于H橋集成電路。因此決定放棄此方案。這種驅(qū)動有個明顯的好處就是它的電路比較簡單易懂，不像有些電機的驅(qū)動電路十分復(fù)雜。對比上述兩方案的優(yōu)劣度最終決定選擇第二種方案的電機種類。在它的電機內(nèi)部里面，還存在一個齒輪組，能夠起到減速的作用，這樣的話就避免了反反復(fù)復(fù)調(diào)速的問題。這一種的電機質(zhì)量相對較輕，很小巧不占用空間，非常好用和常見。所以小車的運行速度就會有所限制，不利于智能小車的功能實現(xiàn)。這種電機有一個好處，它的每次轉(zhuǎn)動都會產(chǎn)生不同的角度，而這個角度其能夠計算出來，并且十分準(zhǔn)確，這個優(yōu)勢對于智能小車在前行的過程中走了多遠的距離，達到了什么位置都可以很容易的計算出來。在電充滿時，經(jīng)7805穩(wěn)壓到5v供給單片機。近年來，高效率的開關(guān)電源正在逐漸取代傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓電源的地位，尤其是單片機開關(guān)電源被迅速而廣泛的應(yīng)用，使其為設(shè)計出節(jié)能、環(huán)保、高效率的新型電源提供了良好的條件。在后續(xù)的實驗中了解到，STC89C52十分符合對系統(tǒng)的要求，無論是精確度還是運算速度都符合。STC89C52單片機是一種增強型的51單片機，具有超低功耗的特點，與普通的51系列單片機相比，它的抗干擾能力更強，運算的速度也更快，同時還能夠支持ISP在線編程，片上集成了512字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，而且片內(nèi)還含有32個I/O口，以及8k字節(jié)空間的閃速只讀存儲器，定時計數(shù)器共有三個。小車的生產(chǎn)成本很低，對環(huán)境沒有污染，而且使用的壽命長，安全性能好，十分符合在當(dāng)今時代對智能產(chǎn)品所規(guī)定的各項指標(biāo)。超聲波傳感器是一種新型技術(shù)，并且立即被廣泛地應(yīng)用到眾多領(lǐng)域之中，其采用了這個技術(shù)后可以在工作中不被能見度問題如光照強弱的影響所干擾。其設(shè)計的思路比較相似于目前一些高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的智能化機器人，對于智能機器人已經(jīng)不再是罕見的東西了，它漸漸的融入到人們的日常生活之中，并為人類的生活帶來便捷。在功能上其集合了黑線循跡、紅外線避障、紅外遙控，利用超聲波避障等功能于一體。因此，智能化的小車的研究很有必要，它的發(fā)展對于未來
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