田进 - 基于51单片机的超声波导航的设计与制作 - 图文(3)

扬州工业职业技术学院毕业设计

第一章 引 言

1.1 选题背景及目的

随着汽车工业的快速发展，关于汽车的研究也越来越受到人们的关注。智能汽车概念的提出给汽车产业带来机遇也带来了挑战。汽车的智能化必将是未来汽车产业发展的趋势。

超声波作为智能车避障的一种重要手段，以其避障实现方便，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，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。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，在未来的智能化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作用。

超声波测距系统主要应用于汽车的倒车雷达、机器人自动避碍行走、建筑施工工地以及一些工业现场例如：液位、井深和管道长度等场合。因此研究超声波测距系统的原理有着很大的现实意义。 1.2 课题的概述

本文的主要内容是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一个可以测量障碍物距离并当离障碍物距离小于50cm时，会拐弯的智能小车。智能小车通过前方所安装的超声波传感器来发射高频超声波，在遇到障碍物时高频超声波会反射回来，从而测出与前方障碍物的距离，距离通过1602液晶显示器显示出来。拐弯则通过小车的左、右轮伺服电机来完成。本文分别从硬件部分的设计和软件部分的设计来详细阐述。硬件部分包括超声波传感器、左、右轮伺服电机、1602液晶显示器，软件部分包括测距程序、导航程序、显示程序。编程是用了汇编程序和C语言的混合编写，仿真是用了Protues和Keil来实现的。 1.3 设计的主要内容介绍

本毕业设计是设计出一个可以对前方障碍物体距离测量并躲避障碍物的智能小车，具体有以下几点设计的内容：

1．距离测量：超声波传感器发射高频超声波，对前方障碍物距离进行测量。 2．距离显示：通过1602液晶显示对超声波测量结果进行显示。

3．小车的行走：通过左、右轮伺服电机对小车轮胎进行驱动，电源部分则使用

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2V干电池。

4．躲避障碍物：当小车行进到距离障碍物小于50cm时，向左拐弯。

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第二章 设计思路的介绍

根据设计的要求，系统采用“MCU+传感器+显示设备+执行机构”的总体设计方案，要求MCU对非接触式传感器获取的外部距离信息进行计算转换，将得出的轮式机器人与前方障碍物的距离值送到显示设备显示，并根据程序设定的距离阈值控制轮式机器人实现自动导航功能。

其中MCU采用目前性价比较高的AT89C51单片机；传感器采用“超声波传感器”，以非接触的形式测量前方物体的距离；显示设备采用LCD1602液晶显示模块；执行机构采用PARALLAX公司生产的连续旋转伺服电机，其优点是编程控制方便且不需额外增加驱动电路。系统总体框图如下：

左轮伺服电机右轮伺服电机单片机最小系统复位电路AT89C51发射波回波障碍物超声波传感器时钟电路

图2-1 系统框图

2.1 AT89C51单片机介绍

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51