自动避障小车设计

自动避障小车

技术报告

前言

设计背景：在科学探索和紧急抢险中经常会遇到对与一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，这些就需要用机器人来完成。而在机器人在复杂地形中行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。因此，自动避障系统的研发就应运而生。

我们的自动避障小车就是基于这一系统开发而成的。随着科技的发展，对于未知空间和人类所不能直接到达的地域的探索逐步成为热门，这就使机器人的自动避障有了重大的意义。我们的自动避障小车就是自动避障机器人中的一类。自动避障小车可以作为地域探索机器人和紧急抢险机器人的运动系统，让机器人在行进中自动避过障碍物。

目录

一、设计目标： (3)

二、方案设计： (4)

2.1直流调速系统 (4)

2.2检测系统 (4)

三硬件设计 (5)

3.1、SPCE061A单片机最小系统 (5)

3.1.1．SPCE061A时钟电路 (8)

3.1.2．PLL锁相环 (9)

3.1.3．看门狗Watchdog (9)

3.1.4．低电压复位（LVR） (10)

3.1.5．I/O端口 (10)

3.1.6．时基与定时器 (11)

3.1.7．SPCE061A的定时器/计数器 (11)

3.1.8．ADC、DAC (12)

3.2、超声波传感器 (12)

四软件设计 (16)

4.1软件设计各模块 (16)

4.2速度控制 (17)

4.3障碍物检测 (17)

4.4看门狗 (17)

4.5基频中断 (18)

4.6程序设计流程图 (19)

五：测试数据、测试结果分析及结论 (19)

程序附录 (21)

1．主程序： (21)

2．中断程序 (24)

3、测距程序 (28)

一、设计目标：

1.小车从无障碍地区启动前进，感应前进路线上的障碍物

后，能自动避开障碍物。

2.根据障碍物的位置选择下一步行进方向，选择左拐还是右

拐，若障碍物在左边则自动右拐，若障碍物在右边则左拐，若障碍物在正前方可任意选择左拐或者是右拐，以达到避开障碍物的目的。

3.通过利用单片机时钟源的控制设定左拐和右拐的时间，从

而能持续前进。

4.为达到速度的可控性，需设置两个独立按键对小车进行控

速。

二、方案设计：

根据设计要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加装超声波传感器，实现对电动车的运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。

这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。

2.1直流调速系统

采用脉宽调速系统

脉宽调速系统的主电路采用脉宽调制式变换器，简称PWM变换器。

脉宽调速也可通过单片机控制继电器的闭合来实现，但是驱动能力有限。为顺利实现电动小汽车的前行与倒车，本设计采用了可逆PWM变换器。可逆PWM变换器主电路的结构式有H型、T型等类型。我们在设计中采用了常用的双极式H型变换器，它是由4个三极电力晶体管和4个续流二极管组成的桥式电路。如附录一：

2.2检测系统

检测系统主要实现红外传感器，超声波传感，光电传感器对车的运行进行实时测量，即利用这种传感器对电动车的避障、位置、行车状态进行测量。

行车开始、结束及超声波检测：

在车的开始和结束阶段，都是用红外式的光电传感器，当按下此光电开头，小车就开始行驶，在完成任务后，再按下此开关，小车就停止前进。在前进的过程中不断的发送超声波，并对接到的进行处理计算。如果处理得到的结果是发现前面

的障碍时，再行进一次距离的处理，当距离小是40CM时，让小车倒退一段时间，再进行避障处理，如果距离大于40CM，就直接进避障处理。

三硬件设计

3.1、SPCE061A单片机最小系统

我们用的是凌阳的SPCE061A单片机最小系统其概述如下：SPCE061A 是继μ’nSP™系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一款16位结构的微控制器。与SPCE500A不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于

程序调试等功能，SPCE061A里只嵌32K字的闪存（FLASH）。较高的处理速度使μ’nSP™能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。因此，与SPCE500A相比，以μ’nSP™为核心的SPCE061A微控制器是适用于数字语音识别应用领域产品

的一种最经济的选择。

性能

16位μ’nSP™微处理器；

工作电压(CPU) VDD为2.4~3.6V (I/O) VDDH为2.4~5.5V ； CPU时钟：0.32MHz~49.152MHz ；

置2K字SRAM；

置32K FLASH；

可编程音频处理；

晶体振荡器;

系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)，耗电仅为2μA3.6V；

2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值)； 2个10位DAC(数-模转换)输出通道；

32位通用可编程输入/输出端口；

14个中断源可来自定时器A / B，时基，2个外部时钟源输入，键唤醒；

具备触键唤醒的功能；

使用凌阳音频编码SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容纳210秒的语音数据；

锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号；

32768Hz实时时钟；

7通道10位电压模-数转换器(ADC)和单通道声音模-数转换器；

声音模-数转换器输入通道置麦克风放大器和自动增益控制(AGC)功能；

具备串行设备接口；

具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能；