智能小车避障系统设计.docx

I [在此处键入] 毕业设计说明书 设计题目: 专 业: 班 级: 学 号: 姓 名: 指导教师: 二零二二年十二月二日 II [在此处键入] 目 录 摘 要 1 第1章 绪论 2 第 2 章 方案论证 4 2.1 系统总体方案设计 4 2.2 系统方案的选择与比较 4 2.2.1 控制模块方案的选择 4 2.2.2 显示模块方案的选择 5 2.2.3 超声波模块方案的选择 5 2.2.4 驱动模块方案的选择 5 2.3 系统总体方案论证 6 第 3 章 硬件电路设计 7 3.1 整机设计 7 3.1.1 整机系统 7 3.1.2 避障系统工作模式 7 3.2 各功能模块硬件电路设计 8 3.2.1 单片机最小系统 8 3.2.2 液晶显示电路 13 3.2.3 驱动电路 19 3.2.6 超声波测距避障电路 22 第 4 章 系统软件设计 24 4.1 主程序流程 24 4.2 主要子程序流程 24 4.2.1 液晶显示子程序流程 24 4.2.2 超声波子程序流程 25 4.2.3 避障子程序流程图 26 III [在此处键入] 4.3 软件调试 27 第 5 章 系统制作与调试 29 5.1 硬件制作 29 5.1.1 Altium Designer 14 软件 29 5.1.2 PCB 的设计与制作 30 5.2 硬件电路的安装与焊接 32 5.3 电脑端的 ISP 控制软件 32 5.4 实物安装与调试 33 结 论 36 参考文献 38 附录 1 系统各部份设计原理图 39 附录 2 系统各部份设计 PCB 板 错误!未定义书签。 附录 3 元件清单表 错误!未定义书签。 附录 4 源程序 41 摘 要 系统以 MCS-51 单片机为控制核心，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；机电驱动模块负责小 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，美观慷慨。 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。超声波也遵循普通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。普通的超声波测距仪可 用于固定物体物位或者液位的测量， 合用于建造物内部、 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、 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 使挪移机器人能够自动逃避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取 距障碍物的位置信息 (距离和方向)。因此超声波测距在挪移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摹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，调试艰难，可扩展性差，