【正文】 信息，實現(xiàn)自我定位，判定自身狀態(tài)，規(guī)劃并執(zhí)行下一步的動作。 本課題研究內(nèi)容 本設計題目為智能避障小車設計，主要研究小車的避障功能，小車遇到障礙物時，當距離障礙物大于 40cm， PWM 信號自增，驅(qū)動電機加速，小車加速前進，當小于30cm時， PWM 信號自減，驅(qū)動電機減速，小車減速前進，并且小車采取相應的避障措施。所以采用超聲波傳感器作為探測裝置，由于超聲波遇到障礙物時發(fā)生像光一樣的反射和散射，在經(jīng)過多次發(fā)射之后再回到超聲波檢測端口會產(chǎn)生較嚴重的路程差，從而影響對距離的 檢測進而影響對障礙物的較準確定位。 2 超聲波的避障技術(shù) 小車的避障技術(shù) 超聲波介紹 超聲波是頻率高于 20200 赫茲 的聲波，它方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的 聲能 ，在水中 傳播距離遠，可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。超 聲波 因其 頻率 下限大約等于人的聽覺上限而得名。 模糊避障算法設計 機器人運動的環(huán)境非常復雜，而且一般情況下是未知的，因此很難建立精確的數(shù)學模型來預測障礙物的位置。根據(jù)一定控制策略，建立輸入輸出的模糊語言集合和模糊控制規(guī)則。把六個超聲傳感器的輸入信號分為左右兩組，每組三個，即機器人左邊三個超聲傳感器為左組，機器人右邊三個超聲傳感器為右組。同樣，每次讀入右組三個超聲傳感器測得的距離信號，選取其中最小的一個數(shù)值作為右邊的輸入，右邊的數(shù)值用 Right 表示。當超聲波發(fā)生體壓電晶體的直徑尺寸遠大于超聲波波長時，則晶體所產(chǎn)生的超聲波就類似于光的特性，也就是方向性好。由于頻率很高，所以具有很大的能量。 d）超聲波在人體組織中的衰減： 超聲波在人體組織中傳播時，其強度捋隨傳播距離的增加而逐漸衰減。超聲波在人體組織中幾乎有 80%被膠原蛋白所吸收。骨質(zhì)的吸收因數(shù)最大 ,衰減也最大 ,超聲很難通過骨骼進行傳播。相位檢測法雖然精度高，但檢測范圍有限，聲波幅值檢測法易受反射波的影響。這樣只要計算出從發(fā)出超聲波信號到接收到返回信號所用 的時間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。 t/2。 超聲波測距誤差分析 根據(jù)超聲波測距公式 L=C T，可知測距的誤差是由超聲波的傳播速度誤差和測量距離傳播的時間誤差引起的時間誤差： 當要求測距誤差小于 1mm 時，假設已知超聲波速度 C=344m/s (20℃室溫 )，忽略聲速的傳播誤差。 在超聲波的傳播速度是準確的前提下，測量距離的傳播時間差值精度只要在達到微秒級，就能保證測距誤差小于 1mm的誤差。 基于單片機的超聲波測距系統(tǒng) 基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)，是利用單片機編程產(chǎn)生頻率為 40kHz 的方波，經(jīng)過發(fā)射驅(qū)動電路放大，使超 聲波傳感器發(fā)射端震蕩發(fā)射超聲波。其系統(tǒng)框圖如圖 所示。當收到超聲波的反射波時，在接收電路輸出端產(chǎn)生一個負跳變，在單片機的外部中斷源輸入口產(chǎn)生一個中斷請求信號，單片機響應外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務子程序，讀取時間差，計算距離，結(jié)果輸出給 LCD 顯示。許多超聲波測距系統(tǒng)都采用這種設計方法。 超聲波衰減的原因主要有三個： a)擴散衰減：超聲波在傳播中，由于聲束的擴散，使能量逐漸分散，從而使單位面積內(nèi)超聲波的能量隨著傳播距離的增加而減小，導致聲壓和聲強的減小。 散射主要在粗大晶粒（與波長相比）的界面上產(chǎn)生。 c)粘滯衰減：聲波在介質(zhì)中傳播時，由于介質(zhì)的粘滯性而造成質(zhì)點之間的內(nèi)壁摩擦，從而使一部分聲能變?yōu)闊崮堋Ｓ山橘|(zhì)吸收引起的衰減叫做粘滯衰減。系統(tǒng)方框圖如 所示。本設計采用 STC89C52 單片機，晶振：12MHZ，單片機用 口輸出超聲波換能器所需的 40K 方波信號，利用外中斷 0口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號，顯示電路采用簡單的 4位共陽 LED 數(shù)碼管，斷碼用 74LS244，位碼 用 8550 驅(qū)動。計數(shù)器所計的數(shù)據(jù)就是超聲波所經(jīng)歷的時間，通過換算就可以得到傳感器與障礙物之間的距離。原理方框圖如圖 所示。單片微型計算機是微型計算機的一個重要分 支，也是一種非?；钴S 單片機控制模塊 超聲波測距模塊 驅(qū)動模塊 顯示模塊 超聲波避障系統(tǒng) 且頗具生命力的機種。因此，單片機只需要與適當?shù)能浖巴獠吭O備相結(jié)合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。 圖 原理圖 元器件介紹 STC89C52 主控芯片 STC89C52 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（ FPEROMFlash Programable Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能 COMOS8 的微處理器，俗稱單片機。 主要特性如下： a）增強型 8051 單片機， 6 時鐘 /機器周期和 12 時鐘 /機器周期可以任 意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。 c)工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當于普通 8051 的 0～ 80MHz，實際工 作頻率1 2 3 4ABCD4321DCBAE A / V P P31X119X218RE S E T9RD / P 3 717W R / P 3616P 32 / IN T 012P 33 / IN T 113P 34 / T 014P 35 / T 115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P RD G30P 31 / T X D11P 30 / R X D10UA T 8 9 S 5 2P1P 5 2 1P2P 5 2 1P3P 5 2 1P4P 5 2 15 IN 17 IN 21 0 IN 31 2 IN 46 E N A1 1 E N B8 G N DV S S 9V S 4O U T 0 2O U T 1 3O U T 2 13O U T 3 14S E N S E A 1S E N S E B 15RL 2 9 8V C CD1D I O D ED2D I O D ED3D I O D ED4D I O D ED5D I O D ED6D I O D ED7D I O D ED8D I O D EY11 1 . 0 5 9 M H ZC1C A PC2C A PV C C1234J1C O N 4V C CC7C A PC4CAP+ C5CAPACITOR POL+ C6C A P A C I T O R P O L+ C3C A P A C I T O R P O LS1S W P BV C C12345678910111213141516SC O N 1 6R9R E SR1R E SR2R E SR3R E SR4R E SV C CV C CR71 0 KV C C123456789JPC O N 9V C CP 2 5P 2 6P 2 7P 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 7P 2 6P 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 7P 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 7P 2 7P 2 51234J2C O N 4V C CV C CP 3 2P 3 0P5P 5 2 1R6R E SP6P 5 2 1R5R E SV C CV C CP 14P 15P 16P 17P36P37P 36P 37P 14P 15P 16P 17P 30P 32Q1P N PR8R E SV C CU1B U Z Z E R可達 48MHz。 e)片上集成 512 字節(jié) RAM。 g)ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應用可編程無需專用編程器），無需專用仿真器，可通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完 成一片。 i)具有看門狗功能。即定時器 T0、 T T2。 l)通用異步串行口（ UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個 UART。 n)PDIP 封裝。 空閑模式：典型功耗 2mA 典型功耗。 掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設備。 VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V 電源 GND(Pin20)：接地線 b) 外接晶振引腳（ 2根）。 RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期的高電平將使單片機復位。 d)可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根）。 PO 口（ Pin39～ Pin32）： 8位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ 超聲波測距模塊 超聲波測距是通 過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射和接收回波的時間差 t,然后求出距離 S=Ct/2，式中的 C 為超聲波波速。在使用時，如果溫度變化不大，可認為聲速是基本不變的。聲速確定后，只要測得超聲波往返的時間，即可求得距離。超聲波測距模塊原理圖如圖 所示。 表 模塊參數(shù)介紹表 電氣參數(shù) US100超聲波測距模塊 工作電壓 DC 靜態(tài)電流 2MA 工作溫度 20~~+70度 輸出方式 電平或 UART(跳線帽選擇