基于单片机的智能电动车设计

摘要在现今科技高速发展的时代，随着AI人工智能技术与无人驾驶的普及，来汽车驾驶的技术趋势已经逐渐显示其面目，现如今的上市汽车（例如特斯拉电动车，本田新能源汽车，丰田新能源汽车）已经开始着手在AI市场分一杯羹。中国目前所面临的最严峻的问题之一，就是交通事故高发生率，以及交通事故死亡率居世界第一。目前已经有政府以及很多企业来时解决这一问题。提高汽车安全监测门槛，引进国外造车技术，提高汽车架构的物理稳定，加强车体的强度等等，都是大家所做的措施，而人工智能驾驶是安全驾驶的未来，有了成熟的人工驾驶，电脑可靠的计算将大大降低驾驶失误从而降低交通事故发生率。当然，长城不是一日筑城的，安全驾驶是全人类的长久的问题，这不单单需要在汽车安全系数方面的提升，还需要政策、交通管理系统的完善以及车主综合素质得提高，是一个漫长的革命旅程。本系统以AT89C51为主控核心，制作一个智能小车，意在对智能汽车的探究。设计制作智能电动车。组成元器件有电池组，单片机，带编码器的电机，塑料轮胎，超声波传感器，LED数码管，亚克力板等。实现功能:小车通过stc89c52控制电机，智能车在规定的时间内完整的进行：前方向行驶、左转舵行驶、后方向行驶、右转舵行驶；智能车完成规定的程序指令后，通过带编码的电机，计算电机滚动的圈数，从而计算出距离，发光二极数码管和单片机配合最终显示出小车完成制定动作所使用的时间和行驶距离。在自己规定的时间以内智能车完成规定的动作。智能小车行驶过程中碰见障碍物时，智能小车上的超声波传感器会检测到障碍物，并且显示小车与障碍物之间的间隔，通过stc89c52控制车轮电机，实现闪避障碍物。精妙的设计小车的机械与框架结构，并且与计算机算法相结合，让智能车发挥出稳定的功能与预想的性能。采用LED数码管和语音播报指定数据，小车整体测试性能保持稳定状态。关键词：智能小车里程显示避障单片机

AbstractIntheeraofhigh-speeddevelopmentofscienceandtechnology.WiththepopularizationofAIArtificialIntelligencetechnologyanddriverlessdriving,thetrendofautomobiledrivingtechnologyhasgraduallyshownitsface.Nowthelistedcars(suchasTeslaelectricvehicle,Hondanewenergyvehicle,ToyotaNewEnergyVehicle)havebeguntotakeashareintheAImarket.OneofthemostseriousproblemsChinaisfacingisthehighincidenceoftrafficaccidents,andthedeathrateoftrafficaccidentsranksfirstintheworld.Atpresent,thegovernmentandmanybusinessoftheworldhavecometosolvethisproblem.Toimprovethethresholdofvehiclesafetymonitoring,tointroduceforeigncarbuildingtechnology,toimprovethephysicalstabilityofthecarstructure,tostrengthenthestrengthofthecarbodyandsoon,areallmeasuresthatwehavetaken,whileartificialintelligencedrivingisthefutureofsafedriving,withmaturemanualdriving,computerreliablecalculationwillgreatlyreducedrivingerrorsandthusreducetheincidenceoftrafficaccidents.Ofcourse,theGreatWallisnotbuiltinoneday,andsafedrivingisalong-termproblemforallmankind.Itrequiresnotonlytheimprovementofautomobilesafetycoefficient,butalsotheimprovementofpolicies,trafficmanagementsystemandtheimprovementofcomprehensivequalityofcarowners.Itisalongrevolutionaryjourney.ThissystemtakesAT89C51asthemaincontrolcore,andmakesanintelligentcar,aimingtoexploretheintelligentcar.Designandmanufactureintelligentelectricvehicle.Thecomponentsincludebatterypack,singlechipmicrocomputer,motorwithencoder,plastictire,ultrasonicsensor,LEDdigitaltube,acrylicplate,etc.Realizationfunction:thecarcontrolsthemotorthroughthesingle-chipmicrocomputer,andthecarcompletesthefollowingactionsin30seconds:forward,left,backwardandright;thecontrollerofthecarshouldpresetagoodtime,afterthecarstops,throughthemotorwithcode,calculatethenumberofturnsofthemotorrolling,soastocalculatethedistance,andtheLEDdigitaltubeshowsthetraveltimeandthefinaltraveldistance.Completeallactionswithinthescheduledtime.Whenthecarisinfrontofandencountersobstacles,theultrasonicsensordetectsthedistancebetweenthecarandtheobstacles,anditcanavoidtheobstaclesbycontrollingthemotorthroughthesinglechipmicrocomputer.Makefulluseofthemechanicalstructureofthecar,ingeniouslyconceivethetransformation,sothattheoverallstructureofthecarcanachievethebestperformance.LEDdisplayandvoicebroadcastdataareused,thesystemtestperformanceisexcellentandstableKeywords:intelligentcarmileagedisplayobstacleavoidancesinglechipmicrocomputer目录第一章研究背景及意义 研究背景及意义1.1研究背景智能技术作为社会的新产物，是未来人类科技的发展方向，它能够根据先前设置的步骤在人类生存的空间里自主的运行处理所接收的信息，摆脱人工的帮助的情况下能够完成理想的类人为处理动作或者更优的解决方案。本设计体现多功能小车的智能处理，设计中的对未来的预计出现的社会情况、问题处理方式还有智能小车的创新点和特殊功能等可以为未来智能运输车、采矿或者开路工程机、工业或者家用清理机器等智能化传统机器有参考价值。小车也可以作为青少年用品的发展对象，为科学技术科普的缺乏进行弥补，带动科技的经济上发张和形成科技与商圈上的产业链。超声波避障是避障中的优选，因为这种方法在算法和元器件的要求上不高，算法复杂度较低，方便实现MPU控制超声波元器件以及动力组件的延迟，并且测量的数据也准确，将会在汽车智能方面得到广泛应用。我国在高新技术产业演绎着重要的角色，汽车智造是汽车未来的兴盛趋势，智能化避障系统的研究有助于汽车智能化的推动，对我国紧紧跟随世界一流科技与机械制造水平有着不可替代的地位。智能车系统当下对社会最大的贡献也是最明显的作用是在汽车的智能驾驶和辅助领航驾驶上，当人们因为失误导致的驾驶错误时，智能驾驶技术就能做到减少驾驶失误的机率，甚至是纠正。假设汽车在行驶的途中驶离驾驶员所设定的车道，又或者是跟车和距离路人太近，以及遇到近距离的障碍物，智能汽车就会按照所规定的程序对乘务员进行提醒以及做出汽车制动反应。智能小车还可以用于外星球探测的检测探车（例如美国的在火星部署的“勇气号”和“机遇号”），帮助人类传达外星球上的信息，为登球提前做好充分的准备，为人类对外太空的探测做出巨大贡献。在战地和环境探测中，智能小车发挥着不可替代的作用，在对自然探索，往往存在着危险的地方，智能考察车在这时候发挥他的作用，智能小车能够涉足对于人类来说的危险环境，考察人员在这时候就可以在安全的监控环境，监视和控制智能小车在恶劣的环境进行人类指派的任务，而且不需要像保护人一样保护智能小车，即使小车在任务过程中损坏了，也可以进行二次维修。智能技术可以应用于无人驾驶的运输车，在流水线生产中（例如仓库，生产车间），无人驾驶的运输车可以运输生产所需的原料以及货物，减少人工需求，大大减少了生产成本。在战争发生时，智能小车可以代替军人探测战地情况，深入敌方基地进行侦察，有必要时可以自爆；又或者在战争过后打扫战场（例如扫雷）起到不可代替的作用。目前世界的经济发展水平超乎想象，我国大部分家庭都过上了小康生活，汽车成为每个家庭的必备工具，汽车在方便人类的同时，也带来了一些头疼的问题。例如交通堵塞以及安全问题，环境污染问题等。在这中困境，智能交通交出了满分答卷。运用高新技术，将道路交通和个体车辆结合起来，在以5G网络的普及以及物联网技术的发展，构建智能交通系统解决交通问题的方案应运而生。车辆搭载智能处理器以及传感器，将所收集的信息传送给智能交通系统，智能交通系统收集全部车辆的信息，进行处理，通过规则（例如紧急任务车优先通行的），进行最高效率交通管制。1.2智能车的历史1.2.1智能车的诞生1950年代美国巴雷特电子公司研发了当时全球唯一的自动引导车辆系统。这是最早的搭载在车辆上的智能化系统。20世纪80年代，随着计算机电子技术的发展，智能机器人的研究成为高新技术的研究重点，而国外一些军事和经济强国把竞争潮流瞄准了高新技术车辆。而第一辆智能小车是由尼尔斯尼森和查伦罗森等人在十九世纪七十年代研发制成。到现如今，汽车智能化一直时高新技术的研究重点，企业与高校都在研究着此项技术以及培养专项人才。为了激励该项学科的学子，在2007年，史上第一届智能车大赛诞生，美国第一届智能汽车大赛正式举行，面对社会人士，意在对开发者的激励，参赛者们研制出了能在洛杉矶和拉斯维加斯间的荒地行驶160KM的自主控制汽车。追溯到面对学院的竞赛，韩国大学生智能车大赛是历史上第一个面向大学生的智能车竞赛，该项比赛由FreescaleSemiconductor公司资助举行。这个比赛是中国智能车比赛的雏形。1.2.2智能车的由来机器人汽车最早出现在历史是在达芬奇的猜想，自此之后，人类便想象着智能驾驶交通工具，20世纪30年代world'sfair提出了智能驾驶汽车，GM公司参展的“FutureWorldExhibition”中提出智能驾驶汽车设想：美国告诉公路会配备自能驾驶汽车的引导轨道，汽车会配有智能驾驶系统，按照引导轨道和一定的速度高速前进，直到高速公路的出口才恢复人工操控驾驶（图1-1）。在后来的19世纪50年代，GM对外展出了“火鸟2”概念车，这是历史上第一辆拥有自动领航的汽车，而后来的“火鸟3”，无人驾驶汽车第一次面对群众，在高速公路上直播测试。图1.1最早的无人驾驶汽车概念图1.2.3我国智能车的发展1980年代中国应高新技术发展政策开始重视智能车的钻研工作。十九世纪八十年代，我国第一辆智能无人汽车创造于中国科技大学之手。随着我国高新技术地位的在国际上日益提升，我国一直在为智能车的发展做努力。小到轮式擦玻璃机器人，扫地机器人，大到智能辅助驾驶系统，以及中国第一辆月球车“玉兔号”等等，都是中国重视智能车发展的表现。军事领域，安全检测以及物流运输方面是智能车的强项。作为世界汽车数量第一的国家，中国在汽车方面的智能化也十分重视。中国的各大企业争先抢着一块蛋糕，京东电商，美团外卖，菜鸟快递等都在研究低俗无人驾驶货车，用于在小区送货；图森科技公司研发出了无人运货卡车，该卡车目前在美国已经商用；滴滴出行，百度公司，腾讯公司，这三家中国顶顶有名的互联网巨头，也同样在为无人驾驶技术做出努力。其中百度作为中国企业中发展无人车业务最早的公司之一，早在2013年开始发展智能车。2015年百度首次实现无人全自动驾驶，驾驶项目包括城市城区街道驾驶，多匝道驾驶以及高速与低速公路变动驾驶。2016年百度无人车将获得美国颁发全球第15张无人车上路测试拍照。这些功劳完全归功于百度旗下的开放汽车自动驾驶APOLLO（阿波罗）平台。虽然百度拥有如此强大的技术和平台支持，但是国内率先商用的自动驾驶的是蔚来汽车。蔚来汽车目前交付数量已经突破3000，智能驾驶车已经开始走入普通人的生活当中。未来汽车自动辅助驾驶体统NIOPILOT与自主研发的雷达，超声波，三目摄像头传感器，带来解放人工的同时，也为驾驶安全提供了保障。毫无疑问，智能车是目前新趋势，中国也紧紧的抓住了这次机会，加入全球智能车发展的潮流。尽管在过去很长一段时间，智能车都深陷各种舆论漩涡，但从其不可代替新性，带来经济效应和社会安全方面来看，智能车仍值得我们期待。

1.3项目的意义智能技术的发展象征着一个国家是否拥有优秀的工业和软件研发基础，也象征着经济与国力的地位。不仅仅是生产，也涉及到日常生活，人们都离不开它。而智能机器人则是彻底摆脱人工独立工作的新时代工具。现如今的中国正在处于全面建设小康社会，在如此关键的时刻，高速的社会发展离不开智能化机器的存在：无论是制造行业，金融行业以及服务行业等等。智能化机器已经成为各个国家的发展重点，谁掌握的高新技术，谁将拥有主导权利。随着军事技术逐渐对信息化，智能化的设备需求，智能小车在军事行业将凸显他的价值所在。智能小车能够有效的代替军队在核污染，生化污染等不适于人类生存的恶劣环境，进行战地打扫，侦察监视甚至是安全巡逻，战斗任务等。智能小车在军事上的存在，一方面，能够代替士兵，减少军队对人口数量的需求；一方面可以减少士兵伤亡；另一方面，机器的高精准性和高覆盖性，可以大大减少人工带来的失误，使得军事任务更加顺利的完成。想象一下切诺贝利核泄漏事件如果有智能机器的存在，在核污染清理工作中就不会使得数以万计的清理人员伤亡。俄罗斯“阿玛塔”主战坦克拥有数字火控系统，光电系统。这些系统可以帮助坦克士兵发现，识别并跟踪目标。在导弹攻击“阿玛塔”时，系统会自动识别导弹的路径，并且发射反导弹弹炮来保护坦克，此过程无需人工操作。“阿玛塔”还会和网络链接，自动传输信息（例如自动识别的目标，以及火炮的路径）给军事基地以及附近的盟军。可以看出，未来的战争离不开信息已高新技术。不仅仅在军事方面，在生产工作也离不开智能机器，在石油化工生产车间，智能小车可以检测生产管道中的破损裂纹等缺陷，这些管道往往拥有高危险性，而智能小车可以完美代替人工更加安全和仔细的工作。在道路维护中，智能下车能够在公路上巡查监视，对道路的质量和损坏进行检测分析工作，并第一时间将信息传送给维修机器，快速进行维护工作。在水利方面，智能小车能够进行河堤海岸水库的设施质量和安全的检测工作。除此之外，智能小车可以进行消防任务，天灾（例如地震，台风）过后的生命探索和救援，维护清扫工作本次设计的意义就在于对智能化小车的研究工作，研制实现具体功能的智能小车，从而对智能化机器有初步的了解。1.4项目的前景2019年世界智能移动机器人的市场规模已经达到2600多人民币。市场对之恶能化移动机器人的求过与供，大多数国外市场对此类产品数量短缺。国家也开始重视此类技术的发展而颁发新的政策，再加上互联网潮流，智能化启动机器人迎来了新的发展高潮。而中国目前的互联网行业公司百花齐放，新的市场营销模式和新的媒体介质为智能车行业提供增长空间。2018年智能车行业共有62家企业完成了70笔融资。融资总额达到231.93亿元。同2017年相比，获得融资大的企业和金额均大幅上升，且融资总额增长766.1%。在这几年的发展下，智能小车的应用领域也越来越广，除了工业制造行业和商品销售行业，还有一些传统行业和工作例如医疗行业，安保工作行业和托管保存类工作也开始加入智能车的应用，除了外培养普通百姓的认知外，还有不断提高智能小车的稳定性和实用性。

系统硬件介绍2.1stc89c52RC2.1.1单片机的概括单片机是一种集成电路芯片又叫为单片微控制器，大致等同于微计算机。单片机占用体积较少、重量轻盈，而且性价比高，是产品研发和学习应用的当选。是理解计算机工作原理的首选。单片机刚开始为SCM,逐渐后面发展成了MCU和现在的SoC。单片机可以说是最小的计算机系统了，拥有处理器、存储器、储存器、以及I/O口和中断系统足够他实现多种功能。单片机的应用达到军事航天，工业商业，小到居家生活产品。例如现在正在潮流前端的智能电器，物联网产品都是单片机开发的，单片机的发展现在被推向又一波高潮。2.1.2stc89c52介绍St89c52是一种搭载8051核芯片的8位单片机，8051核芯片内拥有可重复擦写的8KBytesFlash储存器，St89c52兼容标准MCS-51Instructionsystem和80C51Pinstructure。St89c52价格便宜结构简单，而且教材资料多，是目前高校和企业培养人才所大范围选择的教材之一，是单片机的入门芯片。而St89c52又是单片机市场占有量最大的单片机，在同等价位上，St89c52比其他竞争产品拥有更多的功能模块和开源学习资料。STC89c52单片机采用8051内核，指令兼容传统8051，处理数据速度比传统的8051快上八倍，且拥有ADC,4wayPWM，Dualserialport，安全性好，抗干扰能力强。2.2共阴数码管数码管是一种可以按用户意愿显示数字或者字母的元器件，又名辉光管。由发光二极管组成的“8”字排布的器件。数码管分为共阴数码管和共阳数码管，他们的区别就是公共的点的极性不同。不同共性数码管和不同长度的数码管所用的编程方法都不一样，共阴极就是把所有数码管的阴极都连接到公共点，阳极为a、b、c、d、e、f、g、dp（小数点）。当想要单位数码管显示指定的数字字母又或者是特定的图案时，就可以给选定的数码管端口高电平或低电平控制数码管段位的亮度，例如想要显示数字“3”，就可以让a端口亮，b端口亮，c端口亮，d端口亮，e端口不亮，f端口不亮，g端口亮，dp端口不亮。如果想要控制那几位数码管显示，就可以通过数字端口，例如想要第二段数码管显示，就可以给2端口通电。图2.1四位共阳数码管数码管显示分为静态显示和动态显示。静态显示就是给指定的段和位稳定的电流输出，这样做的好处就是能让数码管稳定的显示内容，但是需要用的IO口多，一位数码管就需要8个IO口，如果想让四位数码管的所有二极管都亮的话，则需要用到32个IO口，而一般的51单片机则有32+的IO口，再加项目还额外需要10个IO口，静态显示则不是我们选择的方案。我们选择的方案是数码管的动态显示，数码管动态显示可以给单片机节省很多IO口。原理是将所有位数的数码管段控制电路连在一起（8位共用），位选通由各自独立的IO线控制。当单片机输出字形码时，单片机就会控制数码管位公共端，而显示指定的字形，通过分时轮流控制各个数码管的位选IO口，就可以实现位数码管轮流显示。由于发光二极管的余辉效应，虽然数码管是轮流显示，但是只要数码管的刷新率够高，就能让眼球觉得内容是稳定显示的，不会有闪烁感。动态显示比起静态显示，可以减少单片机的处理压力，而且和静态显示效果是一样的。2.3JQ6500语音模块JQ6500是提供串口的音频芯片，集成了MP3，WMV的解码。其软件支持TF卡驱动，电脑可以直接更新SPIFLASH内容，同时兼容FAT16以及32文件。通过串口可以播放指定的音频文件，该模块最大的优点就是没有繁琐的底层操作方便稳定，而且性价比高，是厂家低成本方案的最优解。该芯片覆盖的采样率广（8/11.025/12/16/22.05/24/32/44.1/48KHz），同时也支持24位DAC输出，动态范围支持90Db，信噪比支持85Db。模块的同时支持TF卡和U盘，最大可以容纳32G，使用NORFLASH的容量为64M。兼容多种模式，有控制模式，串口模式，AD案件控制模式，在按键模式下可以进行播放模式的选择（脉冲可重复，脉冲不可重复，电平非保持可循环，电平保持可循环）。可以暂停正在播放的音乐，拥有广播语插播功能。音频数据按文件夹排序，存储的文件夹最对存储100个，单个文件夹可以容纳1000个音频文件。30个等级的音量以及10个等级的EQ。模块还可以支持连线串口控制音频播放。表2.1硬件参数名称参数P3文件格式1.支持所有比特率11172-3和ISO13813-3音频解码2.采样率支持（KHZ）:8/11.025/12/16/22.05/24/32/44.1/483.支持Normao,Jazz,Classic,Pop,Rock等音效UART接口标准串口，TTL电平，波特率可设输入电压供电再3.5V-5V最佳为4.2V额定电流20ma尺寸标准的DIP16封装喇叭功率8欧/3偶工作温度-40度~80度湿度5%~95%图2.2管脚说明2.4HC-SR04超声波模块HC-SR04超声波模块由超声波发射器，接收器和控制电路组成。它的要功能是距离感应和测量，其感应距离区间在2cm到400cm，测量距离能达到3mm，而且该模块最大的优点就是方便稳定，而且性价比高，是厂家低成本方案的最优解。

表2.2硬件参数名称参数工作电压DC5V工作电流15Ma工作频率40Hz最远射程4m最近射程2cm测量角度15度输入触发信号10us的TTL脉冲输出回响信号输出TTL电平信号，与射程成比例规格尺寸45*20*15mm图2.3管脚说明2.5E18-D80N红外避障传感器E18-D80N红外传感器由光电发射电路和光电接收电路组成。红外传感器通过发射电路发出红外光后，遇到路径上的物体（80cm以内）后反射回来被光电接收电路接受并调制输出。红外避障传感器最大的优点就是对其他光干扰有抗拒作用。传感器性价比高，容易组装和原理简单等特点，深受广大学生和开发商的青睐。

表2.3管脚说明名称参数型号E18-D80NK输入电压:5VDC5VDC负载电流100mA感应距离80CM可调传感器长度45MM直径18MM引线长度45CM输出电流DC/SCR/继电器Controloutput100mA/5V供电消耗电流DC<25mA响应时间<2ms有效距离80CM可调检测物体透明或不透明体工作环境温度-25℃~+55℃标准检测物体太阳光10000LX以下白炽灯3000LX以下外壳材料塑料2.6硬件设计该系统由电源供电以stc89c51为核心，HC-SR04传感器负责避障，E18-D80N传感器负责测量与障碍物的距离，传感器收集的信息传送给单片机处理后，在控制后轮电机，数码管和语音播报模块从而实现避障测距语音播报以及前进左右转等功能。以下是功能框架以及电路图。单单片机超声波传感器红外传感器电源后轮电机语音播报模块显示障碍距离图2.4功能框架CH340g是一种USB的转接芯片，在本次设计中实现USB转串口，能够实现连接PC设备，而且该芯片完全兼容PC操作系统WINDOWS10实现编程后的HEX的烧录。GND引脚接地，TXD发送数据用，RXD为接收数据用。图2.5USB转串口部分STC89C52RC是本次设计的核心，其中P4.7口接上复位电路和3.3V的电压，实现单片机的复位和供电，复位端能够让单片机恢复到所设定的初始状态，可以推出单片机的停顿状态或者是退出程序的死循环。而14.15引脚接上一个晶振两个电容。其他的端口接上LED数码管，电机驱动以及超声波和红外模块，实现对他们的控制。图2.6最小系统版主芯片与复位电路图2.7电源L293是本次设计额电机驱动芯片，EN为电机的使能端，一个T形放大器驱动一个电机。IN可作为电机的舵机控制。图2.8电机驱动电路图2.9电机驱动电路HC-SR04超声波模块检测方法是检测IO口TRGI，当给IO口通10us的高电平时，HC-SR04会传输40KHZ的超声波，并且检测信号。当检测到有信号返回时，高电平就会在IO口ECHO创送。图2.10超声波测距电路2.7后期思路改进对于避障共功能，原先的想法是设置30cm的距离进行转弯的动作，但是后续发现小车的转弯角度太小了，转弯的过程中容易撞到不规则的障碍物，但是如果设置30+cm来触发转弯动作显然不太合乎真实场景，所以最后决定设置10cm的距离来触发避障动作，当小车检测到障碍物距离10cm时，进行后退再转弯的动作。

软件设计3.1工程整体构建打开KeiluVision5，点击菜单栏的工程->新工程，建立一个文件，并且命名接下来选择STC89C52RC芯片图3.1选择单片机型号点击file->new新建一个car.c文件，然后右击源组->将现有文件添加到组“源组1”,添加.c文件到项目组里，编辑文件图3.2勾选生成hex文件设置生成可执行文件hex图3.3编译点击图4.3的图标，即可编译目标下的所有文件，生成可烧录的文件hex图3.4下载程序到开发版把可执行文件烧写进单片机，获取结果3.2小车主要程序流程图主程序流程如下图所示。程序从开启单片机开始，Mainfunction初始化工作开始执行，紧接着是数码管初始化，超声波初始化。初始化完毕后，单片机就开始传输前进左右的指令给电机，要是在执行过程中遇到物体达到危险距离（遇到障碍物），则开始红外测距和进行避让，然后显示障碍物的距离，继续完成前进左右的动作，最后动作结束，语音播报行走的路程和显示最终用时。图3.5程序流程图3.3外接电源外接电源采用三个电压3.7v的18650锂电池，总容量为6600mAh，原本计划是双锂电池做四驱车，结果调试了几次就没电了，考虑到小车使用的电机对电流要求非常大，耗电十分巨大，以免毕设答辩时电池没电，就采用三个锂电池加两个电机加一个万向轮组成三轮车。现在小车的续航还是有点不敬人意，但是大体够用了。在测试过程中发现电池温度太高，进入了电池保护，为了解决这个问题，就多加了一个18650锂电池，并且在电池盒加上散热片，这才完成了电源的搭建。3.4超声波避障HC-SR04超声波模块测量的有效距离为2cm到400cm左右，它的检测方法是检测IO口TRGI，当给IO口通10us的高电平时，HC-SR04会传输40KHZ的超声波，并且检测信号。当检测到有信号返回时，高电平就会在IO口ECHO创送，Ultrasonic送出到获取回来Ultrasonic的时间就是高电平存在的时间Time。用计算就能算出目标物距离Distance=（Time*soundvelocity（340m/s）/2。时序图如下。由图可知，10us高电平的信号被发出时，HC-SR04会输送八个40Khz的电平同时收纳。当信号返回到HC-SR04，模块就传送信号。障碍物的路程和返回的信号的pulsewidth是正比关系。可通过公式就可知Distance=（Time*soundvelocity（340m/s）/2。图3.6超神波模块时序图

小车测试4.1小车联调小车联调是个十分考验专业水平得过程，本人先前做过平衡小车的联调工作可以说十分艰辛，联调工作也十分考验自己的耐心细心以及做事是否讲究。在做避障的调试时，小车和所设定的动作不一致，该后退时并没有后退，而是直做出转弯动作。最后通过反反复复的对控制电机转动的IO进行检查，以及对代码算法进行纠正。最后发现IO口和程序的定义不同，重新定义IO口后，小车就能正常做出预期的避障动作。4.2本课题需要解决的问题4.2.1超声波模块测距算法超声波模块固定再小车上时，通过公式就可以计算出距离，但是有时候会发周围环境的干扰，或者是障碍物是不规则物体导致计算的距离和实际距离有差距，这就需要在算法上下功夫。在经过一系列的代码改写后，超声波模块最后实现了准确的测量与障碍物的距离，放置的黑色物体与小车有25cm间隔，当小车运行到测距项目时，LED数码管准确显示了25cm的距离。图4.1超声波测距图4.2障碍物实际距离4.2.2数码管时间的设置单片机设置的计时器是由中断的累加式时间计算方法，则就要求设置何时开始计时以及终止，以及再避障过程中如何解决超时问题。4.2.3语音模块音频的录入语音模块没有自带音频文件，所以就要求自己通过录音录入，每次录入单个数字，这就要求算法能够正确的调取相应的文字，而且对语音播报的速度都一定的要求，因为喇叭音质不大理想，所以对录入的音频质量也有一定的要求。4.2.4多层次的ifwhile嵌套小车的程序应用了很多if和while语句，所以需要格外的仔细检查if和while的嵌套范围，以至程序出现BUG，所以要达到目标功能要检查好代码。4.3系统开发工具4.3.1软件KeiluVision5stc-isp-15xx-v6.85I4.3.2硬件Stc89c52RC芯片与最小系统版JQ6500语音模块HC-SR04超声波模块E18-D80NK红外模块电机驱动L293D6位共阳数码管面包板

项目总结本次项目历时4个月，包括任务书和论文的撰写和元器件准备工作，现在已经完成了大部分的工作，当中处理了很多bug和代码的修改和实物真实情况的模拟。庆幸项目成功完成。目前项目功能包括了基本的智能小车的所有功能。本次项目也出现了许多问题和意外，电机的损坏（在模拟的过程中突然不运行了）小车避障的多次调整，小车测距不准确多次调整，六位共阴数码管烧毁等。目前项目完成点有：(1)完成了小车行走模拟(2)完成了数码管的计时功能(3)完成了避障功能(4)完成了测距功能在项目中发现自己对以前学过的知识认识模糊，对以前的难点内容掌握不是很欠缺，所以又重新复习了以前学过的内容，认识到自己短板之处：(1)对于51单片机的内部结构模糊(2)对新接触的模块刚开始无从下手(3)对于数码管的显示原理几乎没有印象总结就是以前学习时走马观花，学习目的就是为了期末成绩，而不是为了能够实际的应用到工作中，而且对已经学过的知识没有及时的回顾，遇到新的事物或学科时，没有一套成熟的学习方法和研究套路。让知道以后离开求学生涯后一定要有一套适合自己的高效学习方法，对所学的东西要保持热爱之心，这样才对新接触的事物有信心。

结论在本次毕业设计项目中，我运用了自己所学到的知识和开发能力，在指导老师的指导下，完成了本次设计。本设计小车通过单片机为核心主件在其他之元器件的辅助下，达到前进左右转避障测距的功能，了解了智能小车的核心架构。毋庸置疑的是在这个设计中遇到许多的问题，但是有指导老师和英特网，解决这些问题不是很困难。通过本次的设计，让我了解到设计和制作一个产品的流程，也让我对大学生涯所学到的部分内容有了复习。从这次项目中，我还知道开发一个产品要有怎样的思维方式，也让我知道什么叫学无止境。通过这次项目，我希望自己永远拥有一颗好学之心，让自己在学习和工作的过程中越过荆棘，不断的成长，让自己变强。参考文献[1]基于积分分离PID控制的自平衡小车设计[J].蒋龙,罗亮,王欣.西南科技大学学报.2015(02)[2]超声电机简单专家PID速度控制[J].史敬灼,刘玉.

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2017(16)[10]基于多超声波信息融合的小车避障算法实现[J].刘崇翔,高美凤.微计算机信息.

2012(08)

致谢首先我要向我姿容绝代的指导老师林瑾老师致以崇高的敬意。她在我毕业设计期间给予了莫大的帮助，并且在要兼顾学校课程的同时也不忘照顾毕业生，常常忙到深夜才睡觉，感谢林瑾老师。同时也向我的大学生涯中的课程和指导过我的老师们表示感谢，是他们充实了我的大学生活，满足我对知识的渴望。我要感谢我的辅导员陈注清小姐，给了我们一个安全可靠贴心的校园生活。还有感谢我的同学们，是他们，在我面临困难的时候积极的帮助我，帮助我完成学术上的研究以及补充，协助我解决生活上的问题，也带给我欢乐的时光，很高兴认识你们。最后，要感谢我的女朋友，在我22年的生命中始终没有出现过，让我得以专心于学术，顺利完成毕业论文。眨眼间就已经到了毕业季，四年的时间过的如此之快，这四年是我在学习的日子中最快乐最幸福的四年，也是我记忆里最美好的时光，要是有时光机，我一定会回来再体验一遍。即将要告别的就是16年的求学生涯，虽然过程有开心过有失落过，但是自己也从中收获了不少，在以后的日子也依旧保持好学的心态继续学西，带着学习中学到的东西，带着东软给予我的馈赠，继续在社会上努力学习力争上游。眨眼我便要离开。感恩东软，感恩老师们，感恩同学们，勿忘初心。

捷键与一些电脑小技巧HYPERLINKwinkey+d:

这是高手最常用的第一快捷组合键。这个快捷键组合可以将桌面上的所有窗口瞬间最小化，无论是聊天的窗口还是游戏的窗口……只要再次按下这个组合键，刚才的所有窗口都回来了，而且激活的也正是你最小化之前在使用的窗口！

--这个就是winkeywinkey+f:

不用再去移动鼠标点“开始→搜索→文件和文件夹”了，在任何状态下，只要一按winkey+f就会弹出搜索窗口。

winkey+r:

在我们的文章中，你经常会看到这样的操作提示:“点击‘开始→运行’，打开‘运行’对话框……”。其实，还有一个更简单的办法，就是按winkey+r！

alt+tab:

如果打开的窗口太多，这个组合键就非常有用了，它可以在一个窗口中显示当前打开的所有窗口的名称和图标●，选中自己希望要打开的窗口，松开这个组合键就可以了。而alt+tab+shift键则可以反向显示当前打开的窗口。

winkey+e:

当你需要打开资源管理器找文件的时候，这个快捷键会让你感觉非常“爽”！再也不用腾出一只手去摸鼠标了！

小提示:

winkey指的是键盘上刻有windows徽标的键●。winkey主要出现在104键和107键的键盘中。104键盘又称win95键盘，这种键盘在原来101键盘的左右两边、ctrl和alt键之间增加了两个windwos键和一个属性关联键。107键盘又称为win98键盘，比104键多了睡眠、唤醒、开机等电源管理键，这3个键大部分位于键盘的右上方。

再补充点

F1显示当前程序或者windows的帮助内容。

F2当你选中一个文件的话，这意味着“重命名”

F3当你在桌面上的时候是打开“查找：所有文件”对话框

F10或ALT激活当前程序的菜单栏

windows键或CTRL+ESC打开开始菜单

CTRL+ALT+DELETE在win9x中打开关闭程序对话框

DELETE删除被选择的选择项目，如果是文件，将被放入回收站

SHIFT+DELETE删除被选择的选择项目，如果是文件，将被直接删除而不是

放入回收站

CTRL+N新建一个新的文件

CTRL+O打开“打开文件”对话框

CTRL+P打开“打印”对话框

CTRL+S保存当前操作的文件

CTRL+X剪切被选择的项目到剪贴板

CTRL+INSERT或CTRL+C复制被选择的项目到剪贴板

SHIFT+INSERT或CTRL+V粘贴剪贴板中的内容到当前位置

ALT+BACKSPACE或CTRL+Z撤销上一步的操作

ALT+SHIFT+BACKSPACE重做上一步被撤销的操作

Windows键+D：最小化或恢复windows窗口

Windows键+U：打开“辅助工具管理器”

Windows键+CTRL+M重新将恢复上一项操作前窗口的大小和位置

Windows键+E打开资源管理器

Windows键+F打开“查找：所有文件”对话框

Windows键+R打开“运行”对话框

Windows键+BREAK打开“系统属性”对话框

Windows键+CTRL+F打开“查找：计算机”对话框

SHIFT+F10或鼠标右击打开当前活动项目的快捷菜单

SHIFT在放入CD的时候按下不放，可以跳过自动播放CD。在打开wo

rd的时候按下不放，可以跳过自启动的宏

ALT+F4关闭当前应用程序

ALT+SPACEBAR打开程序最左上角的菜单

ALT+TAB切换当前程序

ALT+ESC切换当前程序

ALT+ENTER将windows下运行的MSDOS窗口在窗口和全屏幕状态间切换

PRINTSCREEN将当前屏幕以图象方式拷贝到剪贴板

ALT+PRINTSCREEN将当前活动程序窗口以图象方式拷贝到剪贴板

CTRL+F4关闭当前应用程序中的当前文本（如word中）

CTRL+F6切换到当前应用程序中的下一个文本（加shift可以跳到前

一个窗口）

在IE中：

ALT+RIGHTARROW显示前一页（前进键）

ALT+LEFTARROW显示后一页（后退键）

CTRL+TAB在页面上的各框架中切换（加shift反向）

F5刷新

CTRL+F5强行刷新1.打开“我的电脑”-“工具”-“文件夹选项”-“查看”-在“显示所有文件和文件夹”选项前打勾-“确定”

2.删除以下文件夹中的内容：

x:\DocumentsandSettings\用户名\Cookies\下的所有文件(保留index文件)

x:\DocumentsandSettings\用户名\LocalSettings\Temp\下的所有文件(用户临时文件)

x:\DocumentsandSettings\用户名\LocalSettings\TemporaryInternetFiles\下的所有文件(页面文件)

x:\DocumentsandSettings\用户名\LocalSettings\History\下的所有文件(历史纪录)

x:\DocumentsandSettings\用户名\Recent\下的所有文件(最近浏览文件的快捷方式)

x:\WINDOWS\Temp\下的所有文件(临时文件)

x:\WINDOWS\ServicePackFiles(升级sp1或sp2后的备份文件)

x:\WINDOWS\DriverCache\i386下的压缩文件(驱动程序的备份文件)

x:\WINDOWS\SoftwareDistribution\download下的所有文件

3.如果对系统进行过windoesupdade升级，则删除以下文件：x:\windows\下以$u...开头的隐藏文件

4.然后对磁盘进行碎片整理，整理过程中请退出一切正在运行的程序

5.碎片整理后打开“开始”-“程序”-“附件”-“系统工具”-“系统还原”-“创建一个还原点”(最好以当时的日期作为还原点的名字)

6.打开“我的电脑”-右键点系统盘-“属性”-“磁盘清理”-“其他选项”-单击系统还原一栏里的“清理”-选择“是”-ok了

7、在各种软硬件安装妥当之后，其实XP需要更新文件的时候就很少了。删除系统备份文件吧：开始→运行→sfc.exe/purgecache近3xxM。(该命令的作用是立即清除"Windows文件保护"文件高速缓存，释放出其所占据的空间)

8、删掉\windows\system32\dllcache下dll档(减去200——300mb),这是备用的dll档，只要你已拷贝了安装文件，完全可以这样做。

9、XP会自动备份硬件的驱动程序，但在硬件的驱动安装正确后，一般变动硬件的可能性不大，所以也可以考虑将这个备份删除，文件位于\windows\drivercache\i386目录下，名称为driver.cab，你直接将它删除就可以了，通常这个文件是74M。

10、删除不用的输入法：对很多网友来说，WindowsXPt系统自带的输入法并不全部都合适自己的使用，比如IMJP8_1日文输入法、IMKR6_1韩文输入法这些输入法，如果用不着，我们可以将其删除。输入法位于\windows\ime\文件夹中，全部占用了88M的空间。

11、升级完成发现windows\多了许多类似$NtUninstallQ311889$这些目录，都干掉吧，1x-3xM

12、另外，保留着\windows\help目录下的东西对我来说是一种伤害，呵呵。。。都干掉！

13、关闭系统还原：系统还原功能使用的时间一长，就会占用大量的硬盘空间。因此有必要对其进行手工设置，以减少硬盘占用量。打开"系统属性"对话框，选择"系统还原"选项，选择"在所有驱动器上关闭系统还原"复选框以关闭系统还原。也可仅对系统所在的磁盘或分区设置还原。先选择系统所在的分区，单击"配置"按钮，在弹出的对话框中取消"关闭这个驱动器的系统还原"选项，并可设置用于系统还原的磁盘空间大小。

14、休眠功能会占用不少的硬盘空间，如果使用得少不妨将共关闭，关闭的方法是的：打开"控制面板"，双击"电源选项"，在弹出的"电源选项属性"对话框中选择"休眠"选项卡，取消"启用休眠"复选框。

15、卸载不常用组件：XP默认给操作系统安装了一些系统组件，而这些组件有很大一部分是你根本不可能用到的，可以在"添加/删除Windows组件"中将它们卸载。但其中有一些组件XP默认是隐藏的，在"添加/删除Windows组件"中找不到它们，这时可以这样操作：用记事本打开\windows\inf\sysoc.inf这个文件，用查找/替换功能把文件中的"hide"字符全部替换为空。这样，就把所有组件的隐藏属性都去掉了，存盘退出后再运行"添加-删除程序"，就会看见多出不少你原来看不见的选项，把其中那些你用不到的组件删掉（记住存盘的时候要保存为sysoc.inf，而不是默认的sysoc.txt），如Internat信使服务、传真服务、Windowsmessenger，码表等，大约可腾出近50MB的空间。

16、清除系统临时文件：系统的临时文件一