智能超声波避障小车

基于 AT89S51 单片机的智能 超声波避障小车

目录摘要...........................................3 一、总体方案概述.......................................3 二、总体电路原理图....................................3 三、各模块功能介绍.................................4 （一） 、超声波测距模块................................4 （二） 、数码管显示模块................................4 （三） 、步进电机控制模块..............................6 （四） 、语音提示模块..................................7 （五） 、速度自控模块..................................8 （六） 、信号提示模块..................................8 （七） 、单片机控制模块...............................8 四、系统软件设计..................................9 五、元件清单.....................................10 六、应用前景.....................................10 六、参考文献.....................................112

摘要： 摘要：现今发达的交通在给人们带来便捷的同时也带来了许多的交通事故。发生交通事故的因 素有很多。当然，如果我们的汽车能够更加智能，就是说事先能预测并显示前面障碍物离车的 距离，当障碍物距离很近时汽车会自动采取一些措施避开障碍物，这样就能够在很大程度上避 免这些事故的发生。在本论文中，我们将会看到能够实现这一功能的智能小车。 关键字： 关键字：超声波、测量、避障、单片机、语音 一、总体方案概述 本小车使用一台 AT89S51 单片机作为主控芯片， 它通过超声波测距来获取小车距离障碍物 的距离，并且用数码管实时的显示出来，在小车与障碍物的距离小于安全距离（用软件设定） 时，小车会发出“在距您车前方 x（数码显示的实时距离）米的地方有一障碍物，请您注意避 让” 的语音提示， 并且拐弯， 以避开障碍物， 同时会点亮相应侧边的发光二极管作为提示信号。 在避开障碍物后，小车会沿直线前进。 本系统设计的简易智能小车分为几个模块： 单片机控制系统、 超声波路面检测系统、 前进、 转弯控制电机以及方向指示灯系统。它们之间的相互关系如下图 1 所示。图 1：智能小车简要原理框架图二、总体电路原理图P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 RST 9 TRIG 10 ECHO 11 LCD3 12 13 14 15 LCD1 16 LCD2 17 18 19 20 GND 0.1uf VCC GND R20 4.7K 4.7K 4.7uf C7 VOL1 REC1 PLAY1 ERASE1 S5 S6 GND P3 MIC 2 1 R22 4.7K GND C14 0.1uf C15 0.1uf R23 80K 24 23 25 26 19 22 SS 7 SCLK 6 MOSI5 4 MISO 10 11 9 20 C16 18 4.7uf GND I1 REC PLAY ERASE FWD VOL FT SS SCLK MOSI MISO MIC+ MICAnaln Rosc AGC RESET LED ISD1760 Vccd Vssd 3 2 R19 1 R 28 21 8 14 16 12 15 13 17 27 C4 S4 VCC L7 VCC 0.1uf Sperker C9 0.1uf 0.1uf C12 C10 C13 4.7uf GND C11 4.7uf GND GND 4 g c dp d e VCC 0.1uf C6 GND VCC C5 4.7uf GND b 7 LED3 8 LED2 9 10 11 LED1 12 f a A1 P10 VCC P11 P00 P12 P01 P13 P02 P14 P03 P15 P04 P16 P05 P17 P06 RST/VPD P07 P30/RXD EA/VPP P31/TXD ALE/PROG P32/INT0 PESN P33/INT1 P27 P34/T0 P26 P35/T1 P25 P36/WR P24 P37/RD P23 XTAL2 P22 XTAL0 P21 VSS P20 AT89S51 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 VCC R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 b f a e d dp c g P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ULN2803 U1 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 IN8 GND OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 CM 18 17 16 15 14 13 12 11 10 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 BJDJ1 VCC 470 470 470 470 470 470 470 470 P1 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 VCCVCC 10uf S1 C1FIRST BJDJ2Q1 LED1SECONDQ2 LED2THIRDQ3 LED3FORTHQ4 LED4 VCCGND 20pf C2 GND 20pf C3 X1S2 S3GND U2 1 TRIG 2 ECHO 3 4 5 GND VCC TRIG ECHO OUT GNDP2ultrasonicR9R10 10k R11 10k R12 10k R13 10k SS SCLK MOSI MISOFORTH FIRST SECOND THIRDOUT5 OUT6 OUT7 OUT8L1 POWER 470L2 470L3 470 R15 LCD2L4 470 R16 LCD2L5 R17 LCD1 470L6 R18 LCD1GNDR14 GND LCD3R21Vcca Vssa Vccp Vssp1 Vssp2 SP+ SP-C8 4.7ufl8LEDb 3 2 f a 1P4 1 2AUD/AUX INT/RDY36 5 4 3 2 1 g c dp d e LED4

三、各模块功能介绍 、超声波测距模块 （一） 超声波测距模块 、 首先利用单片机输出一个 40kHz 的触发信号，把触发信号通过 TRIG 管脚输入到超声波测 距模块，再由超声波测距模块的发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时单片机通过 软件开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物返回，超声波测距模块的接收器收到反 射波后通过产生一个回应信号并通过 ECHO 脚反馈给单片机，此时单片机就立即停止计时。时 序图如图 1 所示。由于超声波在空气中的传播速度为 340m/s，根据计时器记录的时间 t，就可 以计算出发射点距障碍物的距离，即：S=VT/2，通过单片机来算出距离。图 1：超声波模块时序图、数码管显示模块 （二） 数码管显示模块 、 1、数码管显示原理 数码管有一位、双位、四位等几种。而不管将几位数码管连在一起，数码管和显示原理都 是一样的， 都是靠点亮内部的发光二极管来发光。 数码管的内部电路结构如下页图所示： （a） 从 可看出，一位数码管的引脚数是 10 个，显示一个 8 字需要 7 个小段，另外还有一个小数点， 所以其内部一共有 8 个小的发光二极管，最后还有一个公共端，生产商为了封装统一，单位数 码管都封装 10 个引脚。而它们的公共端又分为共阳极和共阴极。上页图的（b）和（c）分别 为共阳极和共阴极数码管的原理图。 本小车的数码管采用的是 4 位共阳极数码管。所谓“共阳”就是指其内部的 8 个发光二极 管的阳极全部接在一起，而它们的阴极是独立的，通常在设计电路时一般把阳极接 VCC，当我4

们给数码管的任一个阴极加低电平时，对应的那个发光二极管就点亮了。 当使用多位一体数码管时，它们内部的公共端是独立的，而负责显示什么数字的段线全部 都是连在一起的， 独立的公共端可以控制多位数码管中哪一位点亮。 通常我们把公共端叫做 “位 选线” ，连在一起的段线叫做“段选线” 。a b ca b c d e f g dpa b c d e f g dpa f e d g b c dpA Ad e f g dp(a)引引引(b)共共共GND(c)共共共+5图 2：数码管内部原理图2、显示部分 C 源程序的编写： 由于在本电子钟中 4 位数码管的段选线是直接接在单片机的 P0 口的，所以我们首先应该 计算出显示各个数字所对应的 P0 口输出的二进制编码。例如如果要显示一个“0” ，对照上面 的（a）图，我们需要点亮数码管中的 a、b、c、d、e、f，而 g 和 dp 不点亮，故 a、b、c、d、 e、f、g、dp 对应的二进制编码就为：00000011。再对照数码管段选线与单片机连接的顺序就 可得要赋给单片机 P0 口的值应为 10100000， 转换为十六进制就是 a0。 同理可以得到其它数字 对应的十六进制编码： uchar code table[10]={0xa0,0xbe,0x62,0x2a,0x3c,0x29,0x21,0xba,0x20,0x28}; uchar code table_dot[10]={0x80,0x9e,0x42,0x0a,0x1c,0x09,0x01,0x9a,0x00,0x08}; 点的数字段码表 //带小数5

b 7 LED3 8 LED2 9 10 11 LED1 12f aVCCl8 FIRST Q1 LED1 SECOND Q2 LED2 THIRD Q3 LED3 FORTH Q4 LED4LEDb 3 2 f a 1 4 g c dp d e LED46 5 4 3 2 1 g c dp d e图 3：指示灯 …… 此处隐藏：4688字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……