智能超声波避障小车-毕业设计论文.doc

1、编号： 毕业设计(论文)说明书题 目： 智能超声波避障小车 系 别： 电子工程系 专 业： 电子信息工程 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 应用研究摘 要随着当今社会智能化越来越高，智能性交通工具的改善是必不可确少的，由于交通工具的普及，由于驾驶员的长时间驾驶引起精神注意力不集中而发生许多严重的交通事故比比皆是，所以智能车的诞生是必然的，它致力于提高汽车的安全性、适应性、舒适性、和提升良好的人车交互界面。自主智能寻迹避障小车是通过单片机、传感器、信号处理器、电机驱动以及自动控制等技术来实现环境感知和自动行驶相结合的高新技术综合体，随着不断提高企业生产技术以及不断加

2、深对自动化技术的要求，智能车已广泛的应用于许多工业部门。可以说它已日益深入到社会和工业的各个方面，例如：智能车在物流运输方面的应用；智能车在军事领域的应用；智能车在社会生活中的应用；智能车在智能运输系统上的应用等等。这些应用可以使社会上正在面临各种各样的问题得以有效解决，对于城市公共交通服务质量的提高，缓解各地交通拥堵，减轻交通管理，道路建设压力起到积极的推动作用。在我国高科技水平的日益提高的同时，工业自动化进程也在不断地推进，智能小车能够通过自动采取一些躲避障碍物的措施，有效避免交通事故的发生，同时也被广泛应用于各种玩具和其他产品的设计中，极大地丰富了人们的生活。本次设计主要是利用ATmeg

3、a16单片机，超声波传感器、红外线传感器和L298N完成避障小车的制作。以ATmega16为主控芯片，利用超声波传感器对距离的检测，将前方障碍探测出，并且通过超声波的传回数据以及红外线传感器对小车两侧的障碍物位置的确定，进行判断，1602液晶显示所测距离，然后由ATmega16单片机发出指令，控制电机转动，电机驱动采用常用的PWM方式进行电机的调速控制。关键词：智能小车；单片机；超声波；避障AbstractAs intelligent in todays society more and more high, the improvement of the intelligent transpo

4、rtation is will not do less, due to the popularity of traffic tools, because the driver from driving for a long time of the spirit of inattention and many serious traffic accidents, so the birth of smart cars is inevitable, it aims to improve vehicle safety, adaptability, comfort, and promote good i

5、nteractive interface, autonomous intelligent tracing car obstacle avoidance is by single-chip computer, sensor, signal processors, motor drive and automatic control technology to realize environmental awareness and the combination of autonomous driving technology, along with the continuously improve

6、 enterprise production technology as well as the growing demand for automation technology, intelligent vehicle has been widely used in many industrial sectors. It has increasingly deep into the social and industrial aspects, such as: intelligent car applications in logistics; Smart car in the field

7、of military application; Smart car in the application of social life.High-tech level rising in our country at the same time, industrial process automation is in constant propulsion, smart car can automatically take some measures to avoid obstacles, effectively avoid the happening of traffic accident

8、, but also are widely used in the design of all kinds of toys and other products, greatly enriched peoples life.This design mainly use ATmega16 single chip microcomputer, ultrasonic sensors, infrared sensors and L298N complete obstacle avoidance car production. ATmega16 as main control chip, using u

9、ltrasonic sensors to the detection of the distance, will be in front of the obstacle detection, and returned by ultrasonic and infrared sensors data for determining obstacles on either side of the car position, judge, 1602 liquid crystal display measured distance, and instructions issued by the ATme

10、ga16 single chip microcomputer to control motor rotation, the motor driver uses the commonly used PWM motor speed control in the form of control.Key words :intelligent car; Single chip microcomputer; Ultrasound; Obstacle avoidance目 录引言11 系统设计11.1 任务要求11.2 总体设计12 方案论证22.1 系统控制模块设计方案论证22.2 电机的选择方案论证32

11、.3 避障模块设计方案论证42.4 显示模块设计方案论证52.5 直流调速方案设计52.6 电源模块设计方案论证53 元器件介绍63.1 AVR单片机主控芯片介绍63.2 L298N驱动芯片63.2.1L298N驱动芯片介绍63.2.2L298N驱动芯片特点63.3 直流电机63.4 超声波传感器73.4.1超声波传感器概述73.4.2接口说明83.4.3超声波测距原理83.5 光电传感器83.6 LCD1602液晶显示93.6.1液晶显示LCD实物图93.6.2液晶显示原理93.6.3管脚功能94 系统单元电路的设计104.1 超声波收发电路104.2 红外线收发电路104.3 单片机主控电

12、路104.4 电源电路114.5 LCD1602显示电路124.6 电机驱动电路134.6.1直流电机 H 桥驱动方案的选择144.6.2PWM调速原理144.7 光警示电路164.8 单片机复位电路164.9 单片机时钟震荡电路175 软件设计185.1 主程序195.2 避障子程序195.3 电机驱动子程序205.4 显示子程序215.5 测量距离子程序235.6 光警示子程序246 调试与仿真246.1 调试仿真工具Proteus介绍246.2 硬件的制作与调试266.3 电路与程序调试过程286.3.1电路的仿真调试286.3.2电路的调试287 结论30谢辞31参考文献32附录33

13、第 46 页 共 47 页 引言智能，是指在非结构环境下运作并能够自动预先设定模式，不需要人为的操作就能达到预期或是更高的目标，为人类提供必要服务的集成智能化装备。作为当今社会的新产物，智能对我们的实际工作生活具有很大的实用性。超声波避障的研究对于我国智能车的普及有一定的指导作用并且有着深远的意义，同时小车也成为现代智能玩具的一种良好的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。本题目设计的是具有自动避障功能的智能小车。主要开发一个能根据红外线和超声波检测结果，自动避开障碍物的智能小车控制系统。设计选择通用、价廉的ATmega16单片机作为主控芯片，选择通

14、用的电机模型车为机械平台，系统通过采集超声波传感器和光电传感器的数据，通过相应的比较计算来对PWM波的输出进行控制操作，对电机的转速实现实时调节；通过超声波传感器接收回的数据来计算小车与障碍物之间的距离，从而实现小车的避障功能。通过细化要求，本系统以ATmega16为核心控制器，主要由电源模块、电机驱动模块、显示模块、避障模块构成。通过电机控制技术和传感器技术相关知识的结合，设计完成以由超声波前方测距、避障与红外线左右自动避障组成的硬件模块，结合软件程序设计组成智能避障小车，共同实现了小车的前进、后退、左转、右转，通过超声波自动根据前方距离范围内障碍物测距，检测障碍物停止再绕行，达到设计目标。

15、智能小车系统的设计思路采用了模块化的方法，电路结构简单，系统成本低，调试方便，系统反应快速、灵活，小车调速平滑，功耗低，设计方案正确、实施性强，各项指标可靠、稳定，基本满足设计要求。稍加改动便可应用于简单的实际生产生活中，也可作为高校学生以及广大机器人爱好者学习研究使用。1 系统设计1.1 任务要求（1）检测障碍物并且避障：由超声波和红外探头共同实现；（2）小车电机由L298N驱动；（3）速度由单片机输出的PWM波控制；（4）超声波能实现对障碍物的测距，LCD屏显示了超声波检测到前方的距离。1.2 总体设计硬件电路系统的设计通过采用模块化的设计方法，由单片机最小系统模块，超声波避障、红外线避障模块，电机驱动，电源模块，显示模块以及光报警模块七部分组成。其中小车使用AVR单片机为主控芯片，它通过小车前端超声波返回的数据来获取小车距离障碍物的距