超声波避障小车课题报告.doc

超声波避障小车 课题报告 超声波避障小车课题报告 一 课题背景及意义 从我们选题开始，此后的一个月，我们都在紧张的进行着课题的研究。针对超声波传感器，我们决定制作一个超声波避障智能小车。我们通过在网上找资料对超声波避障方面的知识有了进一步的了解。 超声波传感器主要发射高频超声波，在遇到障碍物时发生像光一样的反射和散射，在经过多次发射之后再回到超声波检测端口。但经过多次反射会产生较严重的路程差，从而影响对距离的检测进而影响对障碍物的较准确定位。通过软件内部校准优化可消除外部物理条件造成的误差，从而达到对障碍物的较准确定位。 在这个智能时代，汽车也向着智能化方向发展。超声波作为智能车避障的一种重要手段，其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求。相信在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。 二 总体方案设计? 本超声波避障小车的设计基于单片机原理和传感器原理，以51单片机为主控芯片，采用直流电机为驱动元件，通过软件编程制作了一整套结构完整，功能模块化，反应较为灵敏的超声波避障小车。 主要模块：小车车体（万向轮、两轮驱动） 主控模块（STC89C52） 电源模块（KA7805） 电机驱动模块（L298N） 超声波模块（HC-SR04） 各模块连接示意图如下： 预期的目标是：? （1）在车前方没有障碍物时，小车沿直线向前走。? （2）在车前方有障碍物时，小车能避开障碍物，避障方法如下：? ①先向左边转90度，如果前面没有障碍物，再沿直线向前走；? ②如果前面仍有障碍物，则向右转180度，如果前面没有障碍物，则沿直线向前行走；? ③如果前面仍有障碍物，则向右90度，然后直线行。? 三 各模块方案设计? 3.1 小车主体 前轮为两个万向轮，后轮为两个直径约为6cm的车轮。其中，后轮分别由两个直流减速电机控制，小车为后轮驱动，差速转向。 3.2 主控模块 主控系统主要采用STC89C52单片机作为中央处理器，拥有8k字节Flash，512字节RAM,32?位I/O?口线。其引脚应用情况如下： VCC、GND：KA7805模块（电源） P1.2-P1.6：L298N模块（电机） P1.0：TRIG （超声波模块控制端）；? P3.3：ECHO（超声波模块接收端）； 3.3 电源模块 电源部分的设计主要采用KA7805芯片，使用7805芯片搭建的电路的优点是简单、实用，并且完全能够满足壁障小车单片机控制系统和L298N芯片的逻辑供电的供电需要。7805芯片有3个引脚，分别为输入IN端、输出OUT端和接地GND端，通常情况下可以提供1.5A的电流，在散热足够的情况下可以提供大于1.5A的电流。7805芯片的输入电压可以为9V、12V、15V不等，输出电压稳定在5V，正负误差不超过0.2V。基于这样的情况再结合电机的工作电压，选取了12Ｖ电源作为7805的输入电源。 3.4 电机驱动模块 电机驱动部分主要采用一片L298N和主控芯片STC89C52直接相连够成驱动电路。L298N芯片直插式有15个引脚，其中有两个使能端ENA和ENB，两个反馈端SA和SB，四个输入端IN1、IN2、IN3和IN4，四个输出端OUT1、OUT2、OUT3和OUT4，一个接地端GND，一个VSS逻辑电源电压输入端和一个VS功率电源电压输入端(最大承载电压46V，鉴于7805和电机电压，选取12Ｖ电源供电)。L298N可同时驱动两个电机，最大输出电流为2A，L298N芯片如图。 STC89C52的P1.6端口作为pwm脉冲输出，同时与L298N的两个使能端ENA、ENB相连，达到控制小车速度目的。P1^2~P1^5端口分别与L298N的引脚IN1、IN2、IN3、IN4相连通过电平变化控制电机在持续高速状态下的转向。L298N的四个输出端直接与两个电机相连驱动电机。 3.5 超声波模块 超声波模块采用现成的ＨＣ－ＳＲ０４超声波模块。 ＨＣ－ＳＲ０４主要参数：使用电压：DC---5V 静态电流：小于2mA 电平输出：高5V 电平输出：底0V 感应角度：不大于15度 探测距离：2cm-450cm 精度0.3cm 引脚：1.?Vcc：电源端；2.TRIG：控制端；3.ECHO：接收端； 4.GND：电源接地端。 该模块可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm。模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。 基本工作原理：采用 IO 口 TRIG 触发测距，