哈工大-单片机课程设计超声波避障小车

HarbinInstituteofTechnology课程设计说明书〔论文〕设计题目：超声波避障小车院系：电气工程及自动化学院班级：XXXXXXX设计者：XXX学号：XXXXXXXXXX指导教师：于彤彦设计时间：哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书姓名：院〔系〕：电气工程及自动化学院专业：光电信息工程班号：任务起至日期：2023年9月2日至2023年9月13日课程设计题目：超声波避障小车技术参数和设计要求：技术参数：工作电压：5v工作电流：30mA典型，35mA最大工作频率：40KHz最大探测距离：3m最小探测距离：2cm输入触发器：上升沿触发回波脉冲：正TTL高电平脉冲宽度设计要求：实现小车自动避障任务，采用超声波模块实现小车避障功能。工作量：总工作时间为10天；完成硬件电路的设计工作；设计程序流程图并编写、调试程序；硬件连接调试，完成设定的功能；最后撰写开题报告和结题报告各一份。工作方案安排：——2023.9.3：任务布置、查阅资料，了解小车循迹原理；——2023.9.5：根据要实现的功能及采用的方法设计程序流程并编写程序；——2023.9.9：程序装载、调试运行各种拟实现的功能；——2023.9.11：完成设定要实现的功能，撰写课程设计说明书；——2023.9.13：完成硬件调试、验收。同组设计者及分工：指导教师签字___________________年月日教研室主任意见：教研室主任签字___________________年月日*注：此任务书由课程设计指导教师填写开题报告一.立项依据目的进一步熟练掌握单片机的使用方法、提高程序的编写能力掌握单片机系统外扩器件的连接与使用掌握软件和硬件调试的根本技巧与方法提高器件说明书以及时序过程的阅读、理解能力〔1〕设计一辆利用超声波传感器来实现避障功能的小车，使小车对其运动方向受到的阻碍作出各种躲避障碍的动作。〔2〕进一步学习单片机原理及其应用，了解超声波传感器的工作原理。在当今社会，汽车成为了越来越普遍，人们不可缺少的交通工具。但汽车的不断增加，随之而来就是越来越多的交通事故。交通事故成为了现在越来越严重的平安隐患。所以随着汽车工业的快速开展，我们必须加强对汽车平安性能的考虑。所以，智能汽车概念应运而生，他既是汽车产业的机遇也是汽车产业的挑战。汽车的智能化必将是未来汽车产业开展的趋势，在这样的背景下，我们开展了基于超声波的智能小车的避障研究。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，测量精度也能到达实用的要求，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，未来汽车的智能化是汽车产业开展必然的，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。二．课题设计〔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，那么向右转180度，如果前面没有障碍物，那么直线行走；③如果前面仍有障碍物，那么向右90度，然后直线行走该智能车系统可分为四个主要模块：传感器避障模块，单片机主控核心模块，电机驱动模块，USB下载模块。鉴于电机驱动模块、USB下载模块已经由实验室直接提供了，我们对于传感器避障模块和单片机主控核心模块进行了讨论。〔1〕传感器避障模块。智能车避障系统中的传感器一般分为接触型和非接触型两种，接触型相比照拟简单。这里我们使用了超声波传感器进行测量，也即非接触型传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的鼓励下发生震动产生的，在碰到杂质获分界面会产生显著反射从而形成反射回波，超声波传感器就是根据超声波在障碍物界面上的反射来判断检测物体的存在以及距离的。〔2〕单片机主控核心模块。在这次设计中我们选用已经学过的MCS-51单片机为核心作为控制模块。MCS-51系列单片机是美国Intel公司于1980年推出的产品，MCS-51系列单片机的影响及其深远，许多公司都推出了兼容系列单片机，使MCS-51内核成为一个8位单片机的标准，其典型产品有8031、8051、8751等等。〔3〕电机驱动模块。电机驱动模块是由两个伺服电机组成，伺服电机控制原理如下所示：控制电机运动转速的是高电平持续的时间，当高电平持续时间为1.3ms时，电机顺时针全速旋转，当高电平持续时间1.7ms时，电机逆时针速旋转。2.4关键问题学会使用超声波测距器件，利用图像读懂超声波器件的工作时序，根据时序以及超声波测距器件的工作信号特点，并且结合单片机的定时器/计数器等功能，来顺利的完成小车对于前方障碍物距离的测量。另外就是确定小车的避障方案，根据上方的主程序流程图，在接下的设计中，需要对于该方案能否正确躲避障碍进行验证，并且需要不断思考，提出更多的更好的更有效的避障方案。三．预期设计结果组装出来的避障