【正文】 VDD 引腳和 VCC 引腳。 L298 芯片通過一個(gè)有四個(gè) 1N4148 二極管組成的保護(hù)電路與電機(jī)相連，保護(hù)電路主要是用來在電機(jī)開啟和關(guān)閉時(shí)泄流之用。 我們不僅要控制其實(shí)現(xiàn)直走、轉(zhuǎn)彎和停止，還要能夠控 制其轉(zhuǎn)速以解決由于電量不足而產(chǎn)生的小車變慢的問題。 L298 芯片的 IN1 和 IN2 引腳分別和單片機(jī) AT89C52 的 和 引腳連接用來接收主控芯片輸出的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)作指令，并通過 OUT1 和 OUT2 來控制驅(qū)動(dòng)電機(jī) 1 的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，最終功能的實(shí)現(xiàn)表現(xiàn)在小車的左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)。 L298 模塊原理圖如圖 所示?？傮w上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。 壓電式超聲波發(fā)生器原理 壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等自動(dòng)避障小車設(shè)計(jì) 10 于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。 超聲波測(cè)距原理 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，空氣中傳播 ，途 中碰到障礙物就立 即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波傳感器結(jié)構(gòu)如圖 所示 [4]。 其中心頻率為40kHz，由 89C52 發(fā)出的 40KHz 脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器發(fā)送器發(fā)出 40KHz 的脈沖超聲波 。 經(jīng) LM324 兩級(jí)放大，再經(jīng)帶有鎖相環(huán)的音頻解碼芯片 LM567 解碼，當(dāng) LM324 的 （ a） 超聲波模塊正面圖 （ b ）超聲波模塊反面圖 圖 共振板 電板 電壓晶片 自動(dòng)避障小車設(shè)計(jì) 11 輸入信號(hào)大于 25mV 時(shí)，輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖?，?89C52 單片機(jī)處理 [6]。超聲波模塊內(nèi)部檢測(cè)如圖 超聲波檢測(cè)電路所 示。最后把所有的情況在主控程序中綜合起來，根據(jù)超聲波所檢測(cè)的當(dāng)時(shí)的環(huán)境情況對(duì)不同的子程序進(jìn)行調(diào)用，從而控制小車進(jìn)行相關(guān)的動(dòng)作 [1]。 超聲波避障部分軟件設(shè)計(jì) 對(duì)于利用超聲波檢測(cè)周邊環(huán)境情況進(jìn)行避障，首先我必須明白其檢測(cè)障礙物的相關(guān)算法。所以，我們可以得出小車與障礙物的距離的算法為公式 (41)。 自動(dòng)避障小車設(shè)計(jì) 12 超聲波測(cè)距部分程序分析 先調(diào)用 LCD 子程序，讓超聲波測(cè)量距離的數(shù)據(jù)顯示。其中給 TRIG 腳先置高電平，這樣超聲波發(fā)出 8 個(gè) 40HZ 的方波信號(hào)，稍作延時(shí)，再把 TRIG 腳置 低電平。這樣就可以通過公式計(jì)算出障礙物距小車的距離。 delay(1)。 while(ECHO==0)。 //a每次加 1，所時(shí)間約 21us delay(30)。 if(a==50) else { void zhiliudianji3()。 void zhiliudianji1()。 a=0。 ｝ ｝ 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分軟件設(shè)計(jì) 為了很好的控制直流電機(jī)的速度， 本系統(tǒng)采用脈沖寬度調(diào)制信號(hào)（ PWM 信號(hào)）實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的精確控制。而輸出頻率的變化可通過改變此脈沖的調(diào)制周期來實(shí)現(xiàn)。 而 PWM 信號(hào)可以用單片機(jī)模擬，可以通過單片機(jī)精確的控制脈寬的變化。 sbit P1_0=P1^0。sbit P1_2=P1^2。 P0_0=1。這個(gè)是給端口給高低電平讓直流電機(jī)導(dǎo)通，運(yùn)轉(zhuǎn)。P0_0=0。這個(gè)為調(diào)用延時(shí)子程序，再給 P0_0 和 P0_1 賦低電平。部分程序如下： { P0_0=1。 delaym1(280)。 P0_1=0。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，如能正確的采用軟件抗干擾技術(shù)，與硬件干擾措施構(gòu)成雙道抗干擾防線，無疑為了將大大提高控制系統(tǒng)的可靠性。 數(shù)字濾波技術(shù) 一般單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的模擬輸入信號(hào)中，均含有種種噪音和干擾，它們來自被測(cè) 量本身、傳感器、 外界干擾等。對(duì)于這類信號(hào)，采用積分時(shí)間等于 20ms 的整數(shù)倍的雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器，可有效的消除其影響。對(duì)于隨機(jī)干擾，我們可以用數(shù)字濾波方法予以削弱或?yàn)V除。故實(shí)質(zhì)上它是一種程序?yàn)V波。 （ 2）數(shù)字濾波可以根據(jù)信號(hào)的不同 ，采用不同的濾波方法或?yàn)V波參數(shù)，具有靈活、方便，功能強(qiáng)的特點(diǎn)。 （ 4）數(shù)字濾波器具有以上優(yōu)點(diǎn)，所以數(shù)字濾波在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。若多次采樣后，信號(hào)總是變化不定，可停止采集，給出報(bào)警信號(hào)，由于開關(guān)量信號(hào)主要是來自各開關(guān)型狀態(tài)傳感器，如限位開關(guān)、操作按鈕、電氣觸點(diǎn)等，對(duì)這些 信號(hào)的采集不能用多次平均的方法，必須絕對(duì)一致才行。在滿足實(shí)時(shí)性要求的前提下，如果在各次采集數(shù)字信號(hào)之間接入一段延時(shí)，效果會(huì)好一些，就能對(duì)抗較寬的干擾 [7]。前者有良好的抗“毛刺”干擾能力，后者不耐干擾，當(dāng)鎖存線上出現(xiàn)干擾時(shí)，它就會(huì)盲目鎖存當(dāng)前的數(shù)據(jù)，也不管此時(shí)數(shù)據(jù)是否有效。慣性大的輸出設(shè)備（如各類電磁 執(zhí)行機(jī)構(gòu)）對(duì)‘毛刺’干擾有一定的耐受能力。在軟件上，最為有效的方法就是重復(fù)輸出同一個(gè)數(shù)據(jù)。外設(shè)設(shè)備接受到一個(gè)被干擾的錯(cuò)誤信息后，還來不及作出有效的反應(yīng)，一個(gè)正確的信息又來了，就可及時(shí)防止錯(cuò)誤動(dòng)作的產(chǎn)生。 指令冗余技術(shù) 當(dāng) CPU 受到干擾后 ，往往將一些操作數(shù)當(dāng)作指令碼來執(zhí)行，引起程序混亂。當(dāng)彈飛到某一雙字節(jié)指令上時(shí)，有可能落到其操作數(shù)上，從而繼續(xù)出錯(cuò)。因此，我們應(yīng)多采用單字節(jié)指令（ NOP)或?qū)巫止?jié)指令重復(fù)書寫，這便是指令冗余。 在一些對(duì)程序流向起決定作用的指令之前插入兩條 NOP 指令，以保證彈飛的程序迅速納 入正確軌道。指令冗余技術(shù)可以減少程序彈飛的次數(shù)，使其很快進(jìn)入程序軌道，但這并不能保證在失控期 間不干壞事，更不能保證程序納入正常軌道后就太平無事了，解決這個(gè)問題必須采用軟件容錯(cuò)技術(shù)。首先，彈飛的程序必須落到程序區(qū)；其次，必須執(zhí)行到冗余指令。如果我們把這段程自動(dòng)避障小車設(shè)計(jì) 16 序的入口標(biāo)號(hào)記為 ERR 的話，軟件陷阱即為一條無條件轉(zhuǎn)移指令，為了加強(qiáng)其捕捉效果，一般還在它前面加兩條 NOP 指令，因此真正的軟件陷阱由 3 條指令構(gòu)成： NOP ； NOP ； ERR ； 軟件陷阱安排在以下三種地方： （ 1）未使用的中斷向量區(qū)。 （ 3）表格。 CPU 必須在正確完成所有工作后才能發(fā)掃描輸入信號(hào)，且程序中發(fā)掃描信號(hào)的地方不能太多。 89C51 按鍵電路直接由 89C51 接口電路查詢。 4 仿真數(shù)據(jù)分析及結(jié)論 仿真數(shù)據(jù)分析 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真采用當(dāng)前單片機(jī)主流仿真軟件 PROTEUS，它是 英國 Labcenter electronics 公司的 EDA 工具軟件。 Proteus 產(chǎn)品系列也包含了革命性的 VSM 技術(shù)，用 戶可 以對(duì)基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周圍電子器件一起仿真。 本系統(tǒng)仿真分為兩部分，第一部分為單片機(jī)控制直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況仿真；第二部分為超聲波測(cè)距通過單片機(jī)開發(fā)板仿真演示。仿真圖如圖 所示。其演示圖如圖 所示。 圖 LCD12864 顯示的超聲波距障礙物的距離數(shù)據(jù) 自動(dòng)避障小車設(shè)計(jì) 18 結(jié)論 通過 proteus 仿真測(cè)試以及單片機(jī)開發(fā)板的測(cè)試，表明本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn) 自動(dòng) 避障。 如果前方 50CM 沒有障礙物就直走。 從去年搞完全國電子設(shè)計(jì)比賽就打算結(jié)合科研項(xiàng)目《 遙控環(huán)境數(shù)據(jù)測(cè)繪機(jī)器人 》的智能避障部分做畢業(yè)設(shè)計(jì)。雖然后來由于和我合作一起做這個(gè)項(xiàng)目的同學(xué)，因?yàn)楣ぷ鞣矫娴脑螂x開學(xué)校，項(xiàng)目也因此被擱置起來。提升了自己的動(dòng)手能力，也鞏固了我的模電，數(shù)電和單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)。但是，本設(shè)計(jì)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)小車自動(dòng)避障，只是沒有達(dá)到項(xiàng)目要求的那樣以最短距離到達(dá)指定地點(diǎn)。但是，由于諸多方面的原因項(xiàng)目被擱置。在設(shè)計(jì)的過程中胡老師給于很多的幫助和指導(dǎo)，在這里表示深深的感謝。雖然在這次設(shè)計(jì)中對(duì)于 知識(shí)的運(yùn)用和銜接還不夠熟練。由于工作和自身的水平有限，設(shè)計(jì)中一定存在很多不足之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 sbit P1_1=P1^1。 sbit P1_3=P1^3。 sbit P0_3=P0^2。 for(i=0。i++)。 delay(1)。 while(ECHO==0)。 //a 每次加 1，所時(shí)間約 21us delay(30)。 display()。 z=a。 delay(200)。 P0=0X00。i200。i500。 P0_1=0。 P0_O=0。 P0_2=1。 delaym1(420)。 P0_3=0。 delaym1(30000)。} //右轉(zhuǎn)彎 void zhiliudianji2() {for(j=0。j++) { P0_O=1。 delaym1(300)。 P0_1=0。 P0_3=0。 P0_2=0。 } P0=0X00。 delaym1(30000)。i600。 P0_1=0。 P0_O=0。 自動(dòng)避障小車設(shè)計(jì) 25 P0_2=1。 delaym1(650)。 P0_3=0。 delaym1(30000)。} P0=0x00。 } } void main(void) { while(1) { TRIG=1。 TRIG=0。 while(ECHO==1) a++。 a=((340*a*21)/1000)/2。} delay(200)。 z=a。 delay(200)