基于单片机的避障小车控制系统设计.pdf

题目：基于单片机的避障小车控制系统设计 目 录 1. 设计背景 1 1.1 产品设计的必要性与可行性分析 1 1.2 设计要求 1 1.3 设计条件 1 1.4 设计环境 2 2. 系统总体设计 2 2.1 总体方案设计 2 2.2 方案选择 2 3. 系统硬件设计 3 3.1 单片机元器件选型 3 3.2 系统主电路图 6 4. 系统软件设计 6 4.1 编程软件介绍 6 4.2 模块流程图 7 5. 系统仿真与调试 7 5.1 系统启动状态 7 5.2 系统调控状态 8 5.3 系统越障状态 8 6. 单片机源代码 9 7. 总结 15 参考文献 15 基于单片机的避障小车控制系统设计 1. 设计背景 1.1 产品设计的必要性与可行性分析 智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，它可以按照预先设定的模式 在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是 更高的目标。本设计主要体现多功能小车的智能模式，设计中的理论方案、分析方 法及特色与创新点等可以为自动运输机器人、采矿勘探机器人、家用自动清洁机器 人等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义 我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能 化是汽车产业发展必然的，在这种情况下研究超声波在智能车避障上的应用具有深 远意义，这将对我国未来智能汽车的研究在世界高科技领域占据领先地位具有重要 [1] 作用 。本智能小车系统最大前景就是可用于未来的智能汽车上，当驾驶员因疏忽或 打瞌睡时这样的智能汽车的设计就能体现出它的作用，如果汽车偏离车道或距障碍 物小于安全距离时，汽车就会发出警报，提醒驾驶员注意，如果驾驶员没有及时作 出反应，汽车就会自动减速或停靠于路边。 1.2 设计要求 实现小车的自动避障、以及自动停车，自动寻迹等功能，其主要就是为了使小 车能够安全躲避障碍物，超声波智能避障小车能够自己计算出障碍物的距离，当到 达设定距离时，该小车会停止行走，然后会自动转向再选择合适的路径行走，无需 人为去进行控制。使用时只需把电源开关打开即可，小车行走过程中，可自动转向 躲避障碍物，寻找合适的路径。 1.3 设计条件 [2] 智能避障小车以Arduino单片机为核心 ，通过电机驱动模块控制直流电机的运 行，实现机器人按预期规则运动。车身的最前端安装有超声波传感器，通过收发超 1 声波探测障碍物。 1.4 设计环境 大脑-微控制器Arduino、超声波传感器、躯体-电机驱动和心脏-电源模块。 2. 系统总体设计 2.1 总体方案设计 在现有智能小车的基础上，加装超声波传感器，实现对小车前方位置的探测， 并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对 小车的智能控制。本方案能实现对小车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠， 精度高，可满足对系统的各项要求，系统整体方框图如图2-1所示。 电源 图2-1 2.2 方案选择 本设计主要是为了让小车能够安全躲避障碍物，能够正常安全的行驶，下面分 别对几种不同的设计方案进行了具体的分析论证。 方案一：使用超声波进行避障，把超声波模块装在小车上，通过超声波接收到 的信号，判断出障碍物的位置情况来进行多个方向的避障，在行进过程中，小车对 前方障碍物进行检测并根据障碍物情况进行相应转弯，进行相应方向转弯重复前边 的行进过程。 方案二：在小车左前、前、右前、左后、后、右后各安装一个红外传感器，当 小车处于前进状态时，对前方3个红外传感器传送的信号进行检测分析，当有传感