基于51单片机的超声波智能避障小车论文

基于51单片机的超声波智能避障小车

所在院系：电气与控制工程学院

作者：

2015.7.7

论文题目：基于51单片机的超声波智能避障小车

专业：微电子学1201

学生：

指导老师：刘晓荣柴钰王健

摘要

随着国内外智能小车的迅速发展，我们在本次课设中进行了超声波智能避障小车的设计，超声波避障小车主要是运用超声波测距进行数据传输，最后通过单片机控制电机进行避障，这次小车设计的意义在于探索智能小车的设计理念及设计方法，有些生活中的实际问题便是由于人的反应时间过长所引起，而智能车实现了自动应急，为生命保障做最后一道壁垒。

关键词：智能小车，单片机，超声波，测距，避障

1绪论

二十一世纪是计算机技术、科学技术和汽车工业迅猛发展的时代，在此大环境下，汽车与电子信息产业逐渐的一体化，向电子化、多媒体化和智能化方向发展，智能超声波避障小车则是其中的代表，它的研究及应用无疑成为关注的焦点。

1.1概述

本小车使用一台STC89C52单片机作为主控芯片，它通过超声波测距来获取小车距离障碍物的距离，在小车与障碍物的距离小于安全距离（用软件设定）时自动拐弯，以避开障碍物。在避开障碍物后，小车会沿直线前进。

本系统设计的简易智能小车分为几个模块：单片机控制系统、超声波路面检测系统、前进、转弯控制电机。

1.1.1 基于51单片机的超声波智能避障小车的发展

随着社会的不断发展和科学技术水平的不断提高，人类渴望创造出一种取代人力的劳动工具解放劳动力，于是出现了“机器人”这个代名词。1959年诞生世界上第一台机器人，至今已有50多年的历史，机器人技术在科学领域也取得了质的飞跃，目前已发展成一门机械、电子、计算机、自动控制、信号处理，传感器等多学科为一体的尖端技术。智能超声波避障小车经历了三代技术创新变革。

第一代超声波避障小车可编程的示教再现型，不需要装载任何传感器，只是采用简单的开关控制，通过编程来设置小车的路径与运动参数，在工作过程中不能根据环境的变化而改变自身的运动轨迹。

第二代超声波避障小车支持离线编程，具有一定感知和适应环境的能力。这类小车装有简单的传感器，可以感觉到自身的运动位置速度等其他物理量，电路是一个闭环反馈的控制系统，能适应一定的外部环境变化。

第三代超声波避障小车是智能的，多种外部传感器构成感官系统，通过采集外部的环境信息，精确地描述环境的变化。智能小车能独立完成任务，有知识基础和多信息处理系统，在结构化或半结构化的工作环境中，根据环境变化做出决策，有一定的适应能力、自我学习能力和自我组织的能力。为了让小车能独立工作，一方面应具有较高的智慧和更广泛的应用，研究各种新机传感器，另一方面，也掌握多个多类传感器信息融合的技术，这样小车可以更准确，更全面的获得所处环境的信息[1]。

1.2智能车国内外的研究现状

1.2.1国内的研究

我国开展智能车辆技术方面开始于20世纪80年代，相比于国外研究起步比较晚。虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体上落后于发达国家，并且存在一定得技术差距，但是我们也取得了一系列的成果。

（1）中国第一汽车集团公司和国防科技大学机电工程自动化学院于2003年研制成功我国第一辆自主驾驶轿车。该自主驾驶轿车在正常交通情况下的高速公路上，行驶的最高稳定速度为13km/h,最高峰值速度达170km/h，并且具有超车功能，总体技术性能和指

标已经达到世界先进水平。

（2）南京理工大学、北京理工大学、浙江大学、国防科技大学、清华大学等多所院校联合研制了7B.8军用室外自主车，该车装有彩色摄像机、激光雷达、陀螺惯导定位等传感器。计算机系统采用两台Sun10完成信息融合、路径规划，两台PC486完成路边抽取识别和激光信息处理，8098单片机完成定位计算和车辆自动驾驶。其体系结构以水平式结构为主，采用传统的“感知-建模-规划-执行”算法，其直线跟踪速度达到20km/h，避障速度达到5-10km/h。

智能车辆研究也是智能交通系统ITS的关键技术。目前，国内的许多高校和科研院所都在进行ITS关键技术、设备的研究。随着ITS研究的兴起，我国已形成一支ITS技术研究开发的技术专业队伍。各交通、汽车企业越来越加大了对ITS及智能车辆技术研发的投入，整个社会的关注程度在不断提高。交通部已将ITS研究列入“十五”科技发展计划和2010年长期规划。相信经过相关领域的共同努力，我国ITS及智能车辆的技术水平一定会得到很大提高。我国飞速发展的经济实力将为智能车辆的研究提供一个更加广阔的前景。我们要结合我国国情，在某一方面或某些方面，对智能车进行深入细致的研究，为它今后的发展及实际应用打下坚实的基础。

1.2.2国外的研究

国外智能车辆的研究历史较长，开始于上世纪50年代。它的发展历程大体可以分

成三个阶段。

第一阶段：20世纪50年代是智能车辆研究的初始阶段。1954年美国Barrett Electronics 公司研究开发了世界上第一台自主引导车系统AGVS（Automated Guided Vehicle System）。该系统只是一个运行在固定线路上的拖车式运货平台，但它却具有了

智能车辆最基本得特征即无人驾驶。早期研制AGVS的目的是为了提高仓库运输的自

动化水平，应用领域仅局限于仓库内的物品运输。随着计算机的应用和传感技术的发展，智能车辆的研究不断得到新的发展。

第二阶段：从80年代中后期开始，世界主要发达国家对智能车辆开展了卓有成效

的研究。在欧洲，普罗米修斯项目于1986年开始了在这个领域的探索。在美洲，美国

于1995年成立了国家自动高速公路系统联盟（NAHSC），其目标之一就是研究发展智

能车辆的可能性，并促进智能车辆技术进入实用化。在亚洲，日本于1996年成立了高

速公路先进巡航/辅助驾驶研究会，主要目的是研究自动车辆导航的方法，促进日本智

能车辆技术的整体进步。进入80年代中期，设计和制造智能车辆的浪潮席卷全世界，

一大批世界著名的公司开始研制智能车辆平台。

第三阶段：从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模研究阶段。最为

突出的是，美国卡内基.梅隆大学机器人研究所一共完成了Navlab系列的10台自主车

的研究，取得了显著的成就。

目前，智能车辆的发展正处于第三阶段。这一阶段的研究成果代表了当前国外智能车辆的主要发展方向。在世界科学界和工业设计界中，众多的研究机构研发的智能车辆具有代表性的有：德意志联邦大学的研究1985年，第一辆VaMoRs智能原型车辆在户

外高速公路上以100km/h的速度进行了测试，它使用了机器视觉来保证横向和纵向的车

辆控制。1988年，在都灵的PROMRTHEUS项目第一次委员会会议上，智能车辆维塔（VITA,7t）进行了展示，该车可以自动停车、行进，并可以向后车传送相关驾驶信息。这两种车辆都配备了UBM视觉系统。这是一个双目视觉系统，具有极高的稳定性。荷