哈工大-單片機課程設(shè)計超聲波避障小車

HarbinInstituteofTechnology課程設(shè)計說明書〔論文〕設(shè)計題目：超聲波避障小車院系：電氣工程及自動化學(xué)院班級：XXXXXXX設(shè)計者：XXX學(xué)號：XXXXXXXXXX指導(dǎo)教師：于彤彥設(shè)計時間：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書姓名：院〔系〕：電氣工程及自動化學(xué)院專業(yè)：光電信息工程班號：任務(wù)起至日期：2023年9月2日至2023年9月13日課程設(shè)計題目：超聲波避障小車技術(shù)參數(shù)和設(shè)計要求：技術(shù)參數(shù)：工作電壓：5v工作電流：30mA典型，35mA最大工作頻率：40KHz最大探測距離：3m最小探測距離：2cm輸入觸發(fā)器：上升沿觸發(fā)回波脈沖：正TTL高電平脈沖寬度設(shè)計要求：實現(xiàn)小車自動避障任務(wù)，采用超聲波模塊實現(xiàn)小車避障功能。工作量：總工作時間為10天；完成硬件電路的設(shè)計工作；設(shè)計程序流程圖并編寫、調(diào)試程序；硬件連接調(diào)試，完成設(shè)定的功能；最后撰寫開題報告和結(jié)題報告各一份。工作方案安排：——2023.9.3：任務(wù)布置、查閱資料，了解小車循跡原理；——2023.9.5：根據(jù)要實現(xiàn)的功能及采用的方法設(shè)計程序流程并編寫程序；——2023.9.9：程序裝載、調(diào)試運行各種擬實現(xiàn)的功能；——2023.9.11：完成設(shè)定要實現(xiàn)的功能，撰寫課程設(shè)計說明書；——2023.9.13：完成硬件調(diào)試、驗收。同組設(shè)計者及分工：指導(dǎo)教師簽字___________________年月日教研室主任意見：教研室主任簽字___________________年月日*注：此任務(wù)書由課程設(shè)計指導(dǎo)教師填寫開題報告一.立項依據(jù)目的進一步熟練掌握單片機的使用方法、提高程序的編寫能力掌握單片機系統(tǒng)外擴器件的連接與使用掌握軟件和硬件調(diào)試的根本技巧與方法提高器件說明書以及時序過程的閱讀、理解能力〔1〕設(shè)計一輛利用超聲波傳感器來實現(xiàn)避障功能的小車，使小車對其運動方向受到的阻礙作出各種躲避障礙的動作?！?〕進一步學(xué)習(xí)單片機原理及其應(yīng)用，了解超聲波傳感器的工作原理。在當(dāng)今社會，汽車成為了越來越普遍，人們不可缺少的交通工具。但汽車的不斷增加，隨之而來就是越來越多的交通事故。交通事故成為了現(xiàn)在越來越嚴(yán)重的平安隱患。所以隨著汽車工業(yè)的快速開展，我們必須加強對汽車平安性能的考慮。所以，智能汽車概念應(yīng)運而生，他既是汽車產(chǎn)業(yè)的機遇也是汽車產(chǎn)業(yè)的挑戰(zhàn)。汽車的智能化必將是未來汽車產(chǎn)業(yè)開展的趨勢，在這樣的背景下，我們開展了基于超聲波的智能小車的避障研究。超聲波作為智能車避障的一種重要手段，以其避障實現(xiàn)方便，計算簡單，易于做到實時控制，測量精度也能到達實用的要求，在未來汽車智能化進程中必將得到廣泛應(yīng)用。我國作為一個世界大國，在高科技領(lǐng)域也必須占據(jù)一席之地，未來汽車的智能化是汽車產(chǎn)業(yè)開展必然的，在這種情況下研究超聲波在智能車避障上的應(yīng)用具有深遠意義，這將對我國未來智能汽車的研究在世界高科技領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位具有重要作用。二．課題設(shè)計〔1〕在車前方?jīng)]有障礙物時，小車沿直線向前走?！?〕在車前方有障礙物時，小車能避開障礙物，避障方法如下：①先向左邊轉(zhuǎn)90度，如果前面沒有障礙物，再沿直線向前走；②如果前面仍有障礙物，那么向右轉(zhuǎn)180度，如果前面沒有障礙物，那么直線行走；③如果前面仍有障礙物，那么向右90度，然后直線行走該智能車系統(tǒng)可分為四個主要模塊：傳感器避障模塊，單片機主控核心模塊，電機驅(qū)動模塊，USB下載模塊。鑒于電機驅(qū)動模塊、USB下載模塊已經(jīng)由實驗室直接提供了，我們對于傳感器避障模塊和單片機主控核心模塊進行了討論?！?〕傳感器避障模塊。智能車避障系統(tǒng)中的傳感器一般分為接觸型和非接觸型兩種，接觸型相比照擬簡單。這里我們使用了超聲波傳感器進行測量，也即非接觸型傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的鼓勵下發(fā)生震動產(chǎn)生的，在碰到雜質(zhì)獲分界面會產(chǎn)生顯著反射從而形成反射回波，超聲波傳感器就是根據(jù)超聲波在障礙物界面上的反射來判斷檢測物體的存在以及距離的。〔2〕單片機主控核心模塊。在這次設(shè)計中我們選用已經(jīng)學(xué)過的MCS-51單片機為核心作為控制模塊。MCS-51系列單片機是美國Intel公司于1980年推出的產(chǎn)品，MCS-51系列單片機的影響及其深遠，許多公司都推出了兼容系列單片機，使MCS-51內(nèi)核成為一個8位單片機的標(biāo)準(zhǔn)，其典型產(chǎn)品有8031、8051、8751等等。〔3〕電機驅(qū)動模塊。電機驅(qū)動模塊是由兩個伺服電機組成，伺服電機控制原理如下所示：控制電機運動轉(zhuǎn)速的是高電平持續(xù)的時間，當(dāng)高電平持續(xù)時間為1.3ms時，電機順時針全速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)高電平持續(xù)時間1.7ms時，電機逆時針?biāo)傩D(zhuǎn)。2.4關(guān)鍵問題學(xué)會使用超聲波測距器件，利用圖像讀懂超聲波器件的工作時序，根據(jù)時序以及超聲波測距器件的工作信號特點，并且結(jié)合單片機的定時器/計數(shù)器等功能，來順利的完成小車對于前方障礙物距離的測量。另外就是確定小車的避障方案，根據(jù)上方的主程序流程圖，在接下的設(shè)計中，需要對于該方案能否正確躲避障礙進行驗證，并且需要不斷思考，提出更多的更好的更有效的避障方案。三．預(yù)期設(shè)計結(jié)果組裝出來的避障