【正文】 第 i個步進電機脈沖信號 發(fā)射超聲波信號 延時 讀定時器 T0值，計算障礙物距離，并記錄到 a[i]中 i++ i=48 i=0 比較 a[i]，取得最小值以及對應(yīng) i值（記為 j） mina[]i =dis 障礙物超過設(shè)定的距離， 兩輪全速行駛 0=j=24 （左半邊） 左燈亮，左輪加速，右輪減速 右燈亮，右輪減速，左輪加速 Y N Y N N Y Y 24=j=48 （右半邊） 12 主程序流程圖 開始 LCD160中斷、定時器以及 I/O 口初始化 步進電機帶動探頭旋轉(zhuǎn)測距壁障 keyA、 keyB、 keyC、keyD 是否有按下 是否到定時、定路程點 小車停止、步進電機停止 是否到啟動時間 是否定時啟動 keyB=1 是否啟動定時、定路程停止 keyA=1 Num++ Num=2 Num=5 步進電機停止、小車停止、計時停止 Num=0 Num=0 Num=1。 為了提高壁障靈敏度，步進電機帶動超聲波探頭進行 180 度來回旋轉(zhuǎn)，且對于占用時間的顯示程序能少的應(yīng)盡量少。 本次設(shè)計采用外部中斷 0接收超聲波信號，外部中斷 1接收霍爾傳感器信 號測行駛路程，定時器 0結(jié)合外部中斷 0 為超聲波發(fā)送接收計時進行測距，定時器 1用來產(chǎn)生 PWM 信號控制小車轉(zhuǎn)速，定時器 2 為小車行駛計時。 引腳 16：脈沖信號輸出端，對應(yīng) 1 腳信號輸入端。 引腳 14：脈沖信號輸出端，對應(yīng) 3 腳信號輸入端。 引腳 12：脈沖信號輸出端，對應(yīng) 5 腳信號輸入端。 引腳 10：脈沖信號輸出端，對應(yīng) 7 腳信號輸入端。用于感性負載時，該腳接負載電源正極，實現(xiàn)續(xù)流作用。 引腳 8：接地。 引腳 6： CPU 脈沖輸入端。 引腳 4： CPU 脈沖輸入端。 引腳 2： CPU 脈沖輸入端。 ULN2021 具有電流增 益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點 ,適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動的系統(tǒng)。 ULN2021 是高耐壓、大電流達林頓陳列 ,由七個硅 NPN 達林頓管組成。可直接驅(qū)動繼電器等負載。當有磁鐵靠近時，霍爾傳感器輸出低電平。由于本芯片的工作電流比較大，發(fā)熱量也比較大，所以在本芯片的散熱片上又連接了一塊鋁合金，以增大它的散熱面積。在可設(shè)計中就將它們直接接地。下表是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系： EN A（ B） IN1（ IN3） IN2（ IN4） 電機運行情況 H H L 正轉(zhuǎn) H L H 反轉(zhuǎn) H 同 IN2（ IN4） 同 IN1（ IN3） 快速停止 L X X 停止 控制使能引腳 ENA 或者 ENB 就可以實現(xiàn) PWM 脈寬速度調(diào)整。引腳 6和 4 11腳為電動機的使能接線腳。它的引腳 2， 3， 13， 14 為 L298N 芯片輸入到電動機的輸出端，其中引腳 2 和 3 能控制兩相電機，對于直流電動機，即可控制一個電動機。引腳 4為 SUPPLY VOLTAGE Vs，即驅(qū)動部分輸入電壓。其引腳排列如上圖中所示。 三、 元器件介紹 L298N 電機專用驅(qū)動芯片 ： L298 是 SGS(通標標準技術(shù)服務(wù)有限公司 )公司的產(chǎn)品，比較常見的是 15腳Multiwatt 封裝的 L298N，內(nèi)部包含 4通道邏輯驅(qū)動電路。液晶顯示具有耗能少、可同時顯示數(shù)據(jù)多、控制指令簡單、 PCB 布線簡單 等優(yōu)點。數(shù)碼管顯示具有高亮、可視距離遠、壽命長的優(yōu)點，但是一位數(shù)碼管只能顯示一位數(shù)據(jù)，要想同時顯示多個數(shù)據(jù)，只能增加數(shù)碼管數(shù)目來實現(xiàn)，而且數(shù)碼管的 PCB 布線繁雜，數(shù)目越多布線越困難。因此選用方案二設(shè)計。 方案二：通過步進電機帶動一對超聲波探頭旋轉(zhuǎn)進行各方向測距，將各方向測得數(shù)據(jù)通過單片機對比分析可得到障礙物方向，然后也是通過調(diào)節(jié)小車左右電機轉(zhuǎn)速差控制小車行駛方向?qū)崿F(xiàn)壁障。 超聲波壁障設(shè)計方案論證 方案一：采用多方向超聲波測距分析來實現(xiàn)壁障。 由于對 8051 系列單片機應(yīng)用比較熟悉，且系統(tǒng)需要用到的 I/O 口較多，而控制電機轉(zhuǎn)速的 PWM 信號用 1 個定時器即可模擬。 方案二：采用 STC89C52 單片機控制系統(tǒng)。壁障；測距；遙控 1 目 錄 1 設(shè)計要求 ……………………………………………………………………………………… 3 2 總體設(shè)計方案 ………………………………………………………………………………… 3 …………………………………………………………… 3 超聲波壁障設(shè)計方案論證 ……………………………………………………………… 3 顯示模塊設(shè)計方案論證 ………………………………………………………………… 4 3 元器件介紹 …………………………………………………………………………………… 4 L298N電機專用驅(qū)動芯片 ……………………………………………………………… 4 CX20216A超聲波接收芯片 ……………………………………………………………… 5 3144霍爾傳感器 ………………………………………………………………………… 7 ULN2021達林頓驅(qū)動器 ……………………………………………… ………………… 7 4 系統(tǒng)硬件電路 ………………………………………………………………………………… 9 超聲波發(fā)送接收電路 …………………………………………………………………… 9 步進電機驅(qū)動電路 ……………………………………………………………………… 9 串口下載電路 …………………………………………………………………………… 10 整體系統(tǒng)硬件電路 ……………………………………………………………………… 10 PCB圖 ……………………………………………………………………… ……… 11 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ………………………………………………………………………………… 11 設(shè)計思路 ………………………………………………………………………………… 11 …………………………………………………… 12 …………………………………………………………………………… 13 …………………………………………………………………………… 14 6 總結(jié)與體會 ……………………………………………………………………… ……… … 14 7設(shè)計實物圖 …………………………………………………………………………… 14 參考文獻 ………………………………………………………………………………………… 15 附錄 ……………………………………………………………………………………………… 15 2 一、設(shè)計要求 自動壁障 ,且壁障距離可調(diào)； 測距精度為 1cm； 可遙控小車行駛； 可測小車行駛路程 可以定時、定路程控制小車停止或啟動 二、設(shè)計方案 系統(tǒng)控制模塊設(shè)計方案論證 方案一： 采用 STC12C5410 單片機控制系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞 ： 超聲波 。采用 LCD1602顯示行駛路程、剩余路程、行駛時間、模式設(shè)置、壁障參數(shù)等信息；采用 3144霍爾傳感器測量行駛路程；采用 TDL9915 無線遙控發(fā)送、接受模塊遙控小車；采用 M325SP7NP 型 5 軸步進電機帶動超聲波探頭轉(zhuǎn)動；采用 L298N 電機專用驅(qū)動芯片驅(qū)動小車電機行駛。 基于 STC89C52 單片機控制的 智能超聲波壁障小車設(shè)計 【 摘要 】 本文 介紹一個基于 STC89C52 單片機控制的智能超聲波壁障小車設(shè)計。 本次設(shè)計采用 STC89C52 單片機作為小車的檢測和控制核心 。實現(xiàn)了集自動壁障、測距、定時定路程控制功能為一 體的智能小車設(shè)計。單片機 。 STC12C5410 單片機帶有 PWM 脈寬調(diào)制輸出端口，可直接用來控制電機轉(zhuǎn)速，且其運行速度是 8051單片機的 8~12倍；但其 I/O 口少，即使是 32管腳的芯片也只有 27 個，不夠用時需要擴展 I/O口，比較麻煩。主要是通用 I/O 口多，一般不需要擴展，而且控制指令簡單。所以此次設(shè)計選擇采用STC89C52 單片機來控 制。分別在小車的左、中、右三方向放置超聲波探頭，通過對三個方向超聲波的測距數(shù)據(jù)分析對比確定障礙物位置，再通過調(diào)節(jié)小車左右電機轉(zhuǎn)速差控制小車行駛方向?qū)崿F(xiàn)壁障。 方案一需要 3 對的超聲波探頭，為了防止信號相互干擾各個超聲波發(fā)送信號要相互間隔，顯得繁雜，而且當障礙物與左右 側(cè)的超聲波探頭大于一定角度時將不能接收到超聲波信號，方案二通過 180度掃描可以很好地檢測到各個方向的障礙物，障礙物判斷更可靠，壁障效果更好。 顯示模塊設(shè)計方案論證 3 方案一：采用七段 LED 數(shù)碼管顯示相關(guān)數(shù)據(jù)。 方案二：采用 LCD1602 液晶顯示。 通過對比兩種顯示方案的優(yōu)缺點，本次設(shè)計決定采用方案二。是一種二相和四相電機的專用驅(qū)動器，即內(nèi)含二個 H 橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標準TTL 邏輯電平信號，可驅(qū)動 46V、 2A 以下的電機。 L298N 的引腳 9 為 LOGIC SUPPLY VOLTAGE Vss，即邏輯供應(yīng)電壓。 Vss 電壓要求輸入最小電壓為，最大可達 36V； Vs 電壓最大值也是 36V，但經(jīng)過我的實驗， Vs電壓應(yīng)該比Vss 電壓高，否則有時會出現(xiàn)失控現(xiàn)象。同理，引腳 13和 14 也可控制一個直流電動機。引腳 5， 7， 10， 12為單片機輸入到 L298N 芯片的輸入引腳。 1 腳和 15腳可單獨引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信號，也可以直接接地。引腳 8 為芯片的接地引腳，它與 L298N 芯片的散熱片連接在一起。 該芯片的一些參數(shù)如下： (1) 邏 輯部分輸入電壓： 6～ 7V (2) 驅(qū)動部分輸入電壓 Vs： ～ 46V (3) 邏輯部分工作電流 Iss：≤ 36mA (4) 驅(qū)動部分工作電流 Io：≤ 2A (5) 最大耗散功率： 25W（ T=75℃ ） (6) 控制信號輸入電平：高電平： ≤ Vin≤ Vss，低電平： ≤ Vin≤ (7) 工作溫度： 25℃ ～＋ 130℃ (8) 驅(qū)動形式：雙路大功率 H橋驅(qū)動 CX20216A 超聲波接收芯片 （ 1） CX20216A 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖： 5 （ 2） 管腳說明： 3144 霍爾傳感器 6 3端輸出需要接上拉電阻。 ULN2021 達林頓驅(qū)動器 ULN2021 是大電流驅(qū)動陣列 ,多用于單片機、智能儀表、 PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中。 輸入 5VTTL 電平，輸出可達 500mA/50V。 ULN2021 的每一對達林頓都串聯(lián)一個 的基極電阻 ,在 5V