智能小车避障系统设计.doc

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1、毕业设计说明书设计题目:专业:班级:学号:姓名:指导教师:二〇一五年十二月二日目　录摘　要1第１章　绪论2第2章　方案论证32.1　系统总体方案设计32.2　系统方案的选择与比较32.2.1　控制模块方案的选择32.2.2　显示模块方案的选择42.2.3　超声波模块方案的选择42.2.4　驱动模块方案的选择42.3　系统总体方案论证5第3章　硬件电路设计63.1　整机设计63.1.1　整机系统63.1.2　避障系统工作模式63.2　各功能模块硬件电路设计83.2.1　单片机最小系统83.2.2　液晶显示电路123.2.3　驱动电路183.2.6　超声波测距避障电路2

2、1第4章　系统软件设计234.1　主程序流程234.2　主要子程序流程234.2.1　液晶显示子程序流程244.2.2　超声波子程序流程244.2.3　避障子程序流程图264.3　软件调试26第5章　系统制作与调试285.1　硬件制作285.1.1　AltiumDesigner14软件285.1.2　PCB的设计与制作295.2　硬件电路的安装与焊接315.3　电脑端的ISP控制软件325.4　实物安装与调试33结　论36参考文献37附录1　系统各部分设计原理图38附录2　系统各部分设计PCB板40附录3　元件清单表41附录4　源程序43摘　要系统以MCS-51单片

3、机为控制核心，完成对系统各个子模块的控制工作，从而保证各模块正常有序的完成任务；电源模块负责为整个系统供电，提供所需的电压；采用超声波模块对障碍物进行探测和距离测定；显示模块负责显示小车距离障碍物的距离和设计者姓名；语音模块负责对障碍物距离进行语音提示；红外对管模块负责探测地面黑白线，保证小车按预定路线行驶；电机驱动模块负责小车的运行，其中小车驱动由L298N驱动电路完成，速度由单片机输出的PWM波控制。同时，设计制作的实物功能齐全，美观大方。关键词　避障；超声波；单片机第１章　绪论近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波做出精确测量已成可能。随着经济发展，电子测

4、量技术应用越来越广泛，而超声波测量因其测量精确度高，成本低，性能稳定而备受青睐。超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。一般的超声波测距仪可用于固定物体物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、

5、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于造纸业、矿业、电厂、化工业、特殊水处理、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。因此，超声测距在特殊环境下有较广泛的应用。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必

6、须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。因此超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。超声波测距电路可以由传统的模拟或者数字电路构建，但是基于这些传统电路构建的系统往往可靠性差，调试困难，可扩展性差，所以基于单片机的超声波测距系统被广泛的应用。通过简单的外围电路发生和接收超声波，单片机通过采样获取到超声波的传播时间，用软件来计算出距离，并且可以采集环境温度进行测距补偿，其测量电路小巧，精度高，反映速度快，可靠性好。第2章　方案论证2.1　系统总体方

7、案设计根据设计任务要求，可将此系统划分为四个部分，第一个部分为单片机控制模块，它由STC89C52RC单片机、单片机最小系统、串口通信电路和相应辅助电路组成，并主要负责各个子模块的控制工作，从而保证各自模块正常有序的完成各自任务；第二个部分为驱动模块，它的主要作用是驱动小车直流电机，使小车运动。第三个部分为显示模块，它主要用于显示小车距离障碍物的距离等信息。第四个部分为超声波传感器，他主要用于对小车运行前方的障碍物进行探测和对障碍物距离进行判断。其系统结构如图2-1所示。主控系统LCD液晶显示模块驱动模块超声波模块图2-1　系统总框图2.2　系统方案的选择与比较