【正文】 ，并通過技術處理，傳化為信號（高低電平）。 第三 章 躲避障礙物小車 機械設計 根據(jù)一開始的設想，小車驅(qū)動用的是直流電機跑動，通過對兩個電機進行控制，再加上一個萬向輪，就可以控制小車的直走和轉(zhuǎn)向。所以說，我們一開始實驗做了一塊 進行實驗，只設計超聲波放在小車的前面，進行避障時，就會產(chǎn)生 兩邊的盲區(qū)。設計圖如下： 后來，經(jīng)過三個人的努力，把小車設計成用三塊超聲波模塊和兩塊單片機來控制。 第四 章 躲避障礙物小車硬件電路設計 小車的控制模塊 51單片機最小系統(tǒng) 5l系列單片機中典型芯片 (AT89C51)采用 40引腳雙列直插封裝形式，內(nèi)部由 CPU， 4kB的 ROM， 256 B的 RAM， 2個 16b的定時／計數(shù)器 TO和 T1， 4個 8 b的工／ O端 I： IP0， P1， P2， P3，一個全雙功串行通信口等組成。該系列單片機引腳與封裝如 圖 5l系列單片機提供以下功能： 4 kB存儲器； 256 BRAM； 32條工／O線； 2個 16b定時／計數(shù)器； 5個 2級中斷源； 1個全雙向的串行口以及時鐘電路。 掉電方式：保存 RAM的內(nèi)容，振蕩器停振，禁止芯片所有的其他 功能直到下一次硬件復位。充分利用他的片內(nèi)資源，即可在較少外圍電路的情況下構成功能完善的超聲波測距系統(tǒng)。電機驅(qū)動模塊的主要功能：驅(qū)動小車輪子轉(zhuǎn)動，使得小車前進。電動小車的驅(qū)動不但要求電機驅(qū)動系統(tǒng)具有高轉(zhuǎn)矩重量比、款調(diào)速范圍、高可靠性，而且電機的轉(zhuǎn)矩 —— 轉(zhuǎn)速特性手電源功率的影響，這就要求驅(qū)動具有盡可能寬的高效率區(qū)。直流電機的控制很簡單，性能出從，直流電源也容易實現(xiàn)。常用的電機驅(qū)動芯片有 L297/298， MC33886， ML4428 等。 L298N 是 SGS 公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含 4 通道邏輯驅(qū)動電路。 其實物及引腳圖如下所示： 引腳圖如下： L298內(nèi)部的原理圖 如下： L298的邏輯功 IN 1IN 2E N AOUT 1 OUT 2 OUT 3 OUT 4IN 3IN 4E N B6 V 動力電源IN1 IN2 ENA 電機狀態(tài) 1 1 0 停止 0 1 1 逆時針 1 0 1 順時針 X X 0 停止 0 0 0 停止 根據(jù)需求所設計的 電機驅(qū)動模塊連接圖 如下： L298有兩路電源分別為邏輯電源和動力電源，上圖中 6V為邏輯電源，12V 為動力電源。ENA 與 ENB直接接入 6V 邏輯電源也就是說兩個電機時刻都 工作在使能狀態(tài)，控制電機的運行狀態(tài)只有通過 P2 與 P3兩個接口。 最后，根據(jù)小車的實際模型，設計出 PCB電路板如下圖所示： 做成的事物圖如下： 電源模塊的硬件設計 穩(wěn)壓電源芯片 7805 屬于線性穩(wěn)壓電源芯片， 7805 的經(jīng)典電路圖如下： 用 7805 主要穩(wěn)壓給 AT89C51 單片機，而不太適合大功率的消耗。 LM25965 的經(jīng)典電路圖如下： 7805 和 LM25965 對控制系統(tǒng)和執(zhí)行部分開供電，可以有效地防止各器件之間發(fā)生干擾，以及電流不足的問題，使得系統(tǒng)能夠 更加 穩(wěn)定地工作。 超聲波是一種振動頻率超過 20 kHz 的機械波，它可以沿直線方向傳播，而且傳播的方向性好，傳播的距離也較遠，在介質(zhì)中傳播時遇到 障礙物在入射到它的反射面上就會產(chǎn)生反射波。而且，超聲波的測量是一種比較理想的的非接觸式的測距方法。首先由超聲波發(fā)射探頭 發(fā)射超聲波并同時啟動定時器計時，超聲波在空氣中傳播的途中一旦遇到障礙物后就會被反射回來，當接收探頭收到反射波后就會給負脈沖到單片機使其立刻停止計時。由于在常溫下超聲波在空氣中的傳播速度大約為 340 m/s[7]，所以障礙物到發(fā)射探頭之間的距離為： S=340t/2=170t 因為單片機內(nèi)部定時器的計時實際上就是對機器周期 T 的計數(shù)，而本設計中時鐘頻率 fosc 取 12 MHz，設計數(shù)值 N，則： T＝ 12/fosc=1μ s t=N T＝ N （ s） S＝ 170 N T＝ 170 N/1000000（ m） 在程序中按式 S＝ 170 N T＝ 170 N/1000000 計算距離。超聲波探頭將電信號轉(zhuǎn)換為機械波發(fā)射出去，而單片機所產(chǎn)生的 40 kHz 的方波脈沖需要進行放大才能將超聲波探頭驅(qū)動將超聲波發(fā)射出去，所以發(fā)射驅(qū)動實際上就是一個信號的放大電路，本設計選用 74LS04 芯片進行信號放大，超聲波發(fā)射電路如下圖所示： 工作時，由單片機產(chǎn)生 40 kHz 的脈沖從 電路部 分發(fā)出信號，再經(jīng) 74LS04放大電路放大后，驅(qū)動超聲波探頭將超聲波 發(fā)射 出去。超聲波接收電路主要是由集成電路 CX20xx6A 芯片電路構成的， CX20xx6A 芯片電路可以對超聲波信號進行放大、限幅、帶通濾波、峰值檢波、整形、比較等功能，比較完之后超聲波接收電路會輸出一個低電平到單片機去請求中斷，當即單片機停止計時，并開始去進行數(shù)據(jù)的處理。 CX20xx6A 芯片的 5 腳在外接電阻對它的帶通濾波器的頻率進行調(diào)節(jié)，而且不用再外接其他的電感，能夠很好地避免外加磁場對芯片電 路的干擾，而且它的可靠性也是比較高的。超聲波接收電路如 下圖所示。總電路圖如下圖： 而超聲波模塊的 PCB 圖如下圖： 而經(jīng)過焊接、安裝元器件后的超聲波模塊成品圖如下： 第五章 躲避障礙物小車軟件設計 躲避障礙物小車的軟件控制用的是 AT89S52 單片機。當我們完成了一塊的時候，老師建議說用分時掃描的方法也能實現(xiàn)超聲波多模塊的檢測，而且效果也不會差。主機用分時掃描的方法控制兩塊超聲波和接受從機發(fā)送的數(shù)據(jù)，并 且控制直流電機的轉(zhuǎn)向，從而使小車避開障礙物。主機的軟件設計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序、串口接收中斷程序和直流電機控制程序組成。從機的超聲波模塊程序和主機的一樣，在這就不重復了。我們定義了 TX1（ P14）和 TX2（ P15）作為超聲波發(fā)射端口， RX1（ P32）和 RX2（ P33）既是外部中斷 INT0和 INT1作為判斷回波的端口，并且讀取定時器的數(shù)據(jù)進行計算。a》0？ b《 =15amp。c》0？ 后退并左轉(zhuǎn) b 》15||b==0？ c 》35||c==0？ 直走 c《 =35amp。c》0？ 后退并左轉(zhuǎn) 后退并左轉(zhuǎn)