(完整word版)基于STC89C52单片机的智能超声波跟随与避障小车

1、基于STC89C52单片机的智能超声波跟随与避障小车广东技术师范学院天河学院电气工程系电气123班小组：吴梓润赖智彬罗林昕米用超声摘要：智能超声波跟随与避障小车 是以STC89C52片机为控制核心,.小车通过波传感器技术，主要由电源模块、避障与跟随模块 （即超声波模块）、L298N直流 电机驱动模块、语音提示模块，四位数码管显示模块等组成的控制系统 软件程序与硬件的相互控制，启动后开始探索前方是否有障碍物（即跟随物）,若 有跟随物，距离大于30厘米，就向跟随物方向前进，且数码管显示距离，距离小于 30厘米,跟随物变为障碍物，语音模块提示，小车自动避开，重新寻找跟随物.若 前方无跟随物，小车就向

2、前左转弯，转弯后再寻找跟随物。关键字:STC89C52单片机，超声波丄298N1系统总体方案设计该系统是以STC89C52单片机为控制核心，以超声波传感器为距离测量元件，对跟随物的探索与跟随，自动避障，跟随与避障过程中，数码管显示距离与及语音提示避障的控制系统。如图 1所示：超声波模块（跟随与避障）电源模块AL298N直流电机驱动模块图1:智能小车跟随与避障系统基于单片机STC89C52的智能小车跟随与避障系统是一种利用超声波测距然后自动跟随广泛应用于读取超声或避障的系统，其启动后自动寻找跟随物以及小于某一距离后自动避开障碍物,探测跟随、避障等场合，通过超声波传感器，由单片机向超声波传感器发送

3、命令,波传感器测量的距离， 再判断小车是否跟随或转弯避开。如果距离小于避障距离,语音模块进行提醒。它采用超声波传感器， 超声波模块采用现成的HC-SR04超声波模块,该模块可提3mm模块包括超声波发射器、供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达到接收器与控制电路。本系统采用STC89C52单片机作为核心控制单元用于系统的控制，小车,测出距离，程序根据测得的安装了 1个超声波传感器，装于小车前，用超声波检测障碍物距离，实现小车是否跟随还是避障。2系统硬件各模块的设计2.1超声波测距模块超声波传感器是本控制系统的核心模块之一，其相当于小车的眼睛，小车启动后，超声波就开始寻找跟随物以

4、确定小车前进方向,进行判断后再进行控制，控制模块是决定系统将要进行什么工作的，如小车应该左转弯、右转弯还是向前进，小车行驶过程距离障碍物（跟随物）有多少。超声波传感器原理图如图2所示EA XTAL1PSENGNDRST RST Q.XTAL2 oR110kALE gEA 5P1019XTAL1XTAL2RSTP0.0/AD0 P 0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P 0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10PSENP2.3/A11ALEP 2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P 2.7/A1

5、5P 1.0/T2P 3.0/RXDP1.1/T2EXP3.1/TXDP 1.2P3.2/INT0P 1.3P 3.3/ITtP1.4P3.4/T0P1.5P3.5/r1P 1.6P3.6/WR-P1.7P3.7/RD1892930U1AI89C52O 1 3 4 5 6 73 3 3 3 3 3 3 PP PPPPP图2:超声波模块原理图P30 P31连接，其1脚接电源，2脚连接接收端Echo,lOuS TTL槪信号超声波模块与单片机的3脚连接控制端Tr1g，4脚连接VCC另外，超声波模块的时序图如图 3所示以上的时序图表明只需提供一个10uS以上脉冲触发信号，该模块内部将发生 8个40KH

6、Z的周期电平并检测回波。一但检测到有回波信号则输出回响信号。回循环S出3个4DKHZ脉冲嚮响模块內部 发出信号回响电平输出 与检测距离成比例图3 :超声波模块时序图 响信号的脉冲宽度与所测得距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时 间间隔可以计算得到距离。公式：uS/58=厘米或者uS/148=英寸；或是距离=高 电平时间*声速（340M/S）/2 ;建议测量周期为60MS以上，以防止发射信号对回 响信号的影响。2.2语音提示模块设计此模块是用来提供语音提示的，当小车距离障碍物距离（这个距离可以自行 设定）很近时，小车的控制系统会发出“在距您车前方 x米的地方有一障碍物， 请您注意避让”

7、的语音提示。此功能是用ISD1760语音芯片来实现，预先给语音芯片录入“在距您车前方”，“米 的地方有一障碍物，请您注意避让” ，“ 0”，“ 1”，“2 ”，“ 3”，“ 4”，“5”，“6” ，“ 7”，“8”，“9”，“ 10”等语音信息，在通过单片机程序来控制语音芯片的定点 放音，来实现语音提示。图4语音提示模块原理图由总体电路图，用单片机的 P2.2到P2.5四个I/O 口来控制ISD1760语音芯 片的定点放音。ISD1760工作原理：如图所示，通过 REC键来进行录音，录音时要一直按住 REC键，录完一段语音后松开REC建，按动PLAY键可以对刚才的录音播放出来； VOL键可以加

8、减音量，每按动一次VOL键，声音就增大一级，由于只有8级音量 调节，所以在第9次按动VOL键时，声音又回到了最小音量；ERASE可以对已 经录入的语音进行擦除，短按此键可以擦除上一段录音，长按此键可以擦除所有 录音；通过SS SCLK MISO MOSI脚与单片机进行SPI通信，单片机就是通过 这几个脚实现对ISD1760的定点放音。2.3最小系统STC89C5单片机此模块是小车的最重要部分，它控制着超声波测距模块、数码管显示模块、 L298N直流电机驱动模块、语音提示模块和信号提示模块的工作。单片机通过计时器记录超声波发射和接受的时间差，来计算出小车距离障碍物的距离，控制P1 口的高低电平来

9、控制数码管显示，通过输出不同频率的脉冲来控制步进电机的工作，通过SPI协议与ISD1760语音芯片进行通信，来控制语音芯 片的定点放音，实现语音提示功能。原理图如图5所示：GNDC222plC333pFR110kU1Q EA XTAL1 19XTAL2 I8Q RST RST Qa XRystalP10 OP11 oP12 QQ XTAL1 P13 QP14 OP15 QP16 &P17吞O XTAL21 XTAL1XTAL2RSTP0.0/AD0 P 0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0 7/AD7P2.0/A8P 2

10、.1/A9P2.2/A10PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1 0/T2P3 0/RXDP1 1/T2EXP3 1/tXDP 1.2P3.2/INT0P1 3P3 3/INT1P 1.4r 0.0/ 11 N 1 1P 3.4/T0P 1.5P 3.5/T1P1 6P3 6/WRP 1.7P3.7/RD9AT89C52293115783938836O35034o33Q=821c22y23y74 y75 y6yP00P01P02P03P04P05P06P0728P20P21P22P23P24P25P26P27P30P3114裙16

11、17P33P34P35P36P37图5:最小系统单片机原理图3系统软件设计3.1系统主程序设计该系统的主程序框架主要由避开障碍、测量距离、跟随物体、电机驱动、数码管显示距离和语音提示等子程序构成，如图6所示。根据各硬件电路功能来设计子程序模块，最后再将各模块嵌入主程序中。主程序测 量 距 离 子 程 序避 开 障 碍 子 程 序跟 随 物 体 子 程 序电 机 驱 动 子 程 序数 码 管 显 示 子 程 序语 音 提 示 子 程 序图6:系统主程序框图4系统调试与实现4.1系统调试在测试过程中，先把小车放在空旷的地板上且放一物体， 启动小车后测试其的 探索跟随物的能力，搜索到后，若物体在其前方小于30厘米处，就可以测试小车的避障能力。若物体与其距离大于 30厘米处，此时移动物体，可测试小车的 跟随能力。4.2系统实现与结果分析1.首先把小车放于空旷的地板上， 启动小车后自动开始寻找跟随物体2. 找到跟随物体后，小车调整方向，向跟随物体方向前进。当距离小于30厘米 后，跟随物变为障碍物，小车避开障碍物再前进。此时小车重新开始寻找新的跟 随物体。小车就是如此循环的既跟随障碍物又避开障碍物。3. 在测试小车避障与跟随过程中，数码管会显示物体的距离，若在避障距离内， 语音模块进行提醒。4. 通过测试，小车在测试中能够按预想的设计要求，达到