利用超声波实现躲避障碍物小车.doc

五邑大学第十二届科技学术节 电子设计大赛 技术报告 学 校： 五邑大学 队伍名称： Robot L 课题名称： 躲避障碍物小车 参赛队员： 目录 第一章 绪论 1.1 课题设计的目的及意义 1.1.1设计的目的 1.1.2 课题设计的意义 1.2 躲避障碍物小车的设计思路 1.2.1 超声波模块的设计原理 1.2.2 躲避障碍物小车的原理框图如下图 1.3 课题设计的任务及要求 1.3．1 设计躲避障碍物小车的任务 1.3.2设计躲避障碍物小车的要求 第二章 小车系统总体方案设计 2.1 车模的选择 2.2 电机驱动模块的选择 2.3 电源模块的选择 2.4路况检测模块的选择 第三章 躲避障碍物小车机械设计 第四章 躲避障碍物小车硬件电路设计 4.1 小车的控制模块51单片机最小系统 4.2 电机驱动模块 4.3 电源模块的硬件设计 4.4 路况检测模块的硬件设计 第五章 躲避障碍物小车软件设计 5.1 主程序流程图 5.2 两块超声波模块的发生、接收和计算的设计 5.3 主从机串口通信程序设计 5.4 直流电机控制程序设计 5.5 系统的软硬件的调试 第六章 总结 6.1 创新点 6.2 目前尚存在的不足与改进方向 致谢 参考文献 第一章 绪论 1.1 课题设计的目的及意义 1.1.1设计的目的 随着科技技术的快速发展，超声波在各个科技领域的应用越来越广，比如说超声波探伤仪、超声波测厚仪、超声波测距仪等等，但在实际生活的应用却不多，人们可以具体利用的超声波技术在实际生活中还十分有限。因此，这是一个值得开发而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波作为一种新型的非常重要又有用的技术在生活的各个方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位、高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求。比如超声波清洗仪，超声波作用于液体中时，液体中每个气泡的破裂瞬间会产生能量极大的冲击波，相当于瞬间产生几百度的高温和高达上千个大气压，这种现象被称之为“空化作用”，超声波清洗正是用液体中气泡破裂所产生的冲击波来达到清洗和冲刷工件内外表面的作用……随着超声波的技术发展，超声波将从单纯的科技应用发展到实际生活的应用，最终向全社会普及。在新的世纪里，超声波在将来将发挥更大的作用。 1.1.2 课题设计的意义 随着科技的发展，人们的生活水平的提高，城市发展建设加快，城市与城市、城市与农村、农村与农村的道路的迅速建设，汽车等交 通工具的需求量也在不断增大。但是，由于各种不可避免的因素，交通安全建设却落后于城市建设。因此，经常出现交通事故等现象，使得交通安全问题一直像梦呓一样纠缠着人们的生活。而设计躲避障碍物小车进行躲避障碍物的自动控制系统，保证小车在地面上能自由躲避障碍物行走，是躲避障碍物小车的设计研制的核心部分。这个应用，如果应用在生活中的汽车上，用超声波来测量两车的距离，达到一定的距离的时候，就会自动提示或者报警或者控制汽车正确刹车停车……这样，就可以减少人为的交通事故的发生。而控制系统核心部分就是超声波测距的研制。因此，设计好的超声波测距就显得非常重要了。这也就是我们设计躲避障碍物小车的意义所在。 1.2 躲避障碍物小车的设计思路 1.2.1 超声波模块的设计原理 发射器发出的超声波以速度υ在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t，由s=vt/2 即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波，其声速v 与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。 表1-1 超声波波速与温度的关系表 1.2.2 躲避障碍物小车的原理框图如下图 单片机发出40kHZ 的信号，经放大后通过超声波发射器输出；超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波处理后，启动单片机中断程序，测得时间为t，再由程序进行判别、计算，得出距离数，然后经过单片机程序处理，得到的数据来对小车的电机进行相应的控制。 图1-1 超声波测距仪原理框图 电机驱动 电机驱动 1.3 课题设计的任务及要求 1.3．1 设计躲避障碍物小车的任务： （1）了解超声波测距的原理。 （2）学习电机驱动电路的原理。 （3）根据其原理设计好硬件结构电路。 1.3.2设计躲避障碍物小车的要求： (1) 设计出超声波测距模块的硬件结构电路。 (2) 对设计的电路进行分析能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实