自动避障小车课程设计

单片机系统

课程设计

成绩评定表

设计课题：自动避障小车

学院名称：电气工程学院

专业班级：自动1105 学生姓名：

学号：

指导教师：

设计地点：31-630 设计时间：

单片机系统课程设计

课程设计名称：自动避障小车

专业班级：自动1105

学生姓名：

学号：

指导教师：

课程设计地点：31-630

课程设计时间：

单片机系统课程设计任务书

目录

1概述-------------------------------------------------------------- 4研究背景-------------------------------------------------------- 4设计思想及基本功能------------------------------ 错误!未定义书签。2总体方案设计-------------------------------------- 错误!未定义书签。

方案论证-------------------------------------------------------- 4系统框图-------------------------------------------------------- 5总体方案设计---------------------------------------------------- 6 3硬件电路设计------------------------------------------------------ 7电源电路---------------------------------------- 错误!未定义书签。

晶振电路---------------------------------------- 错误!未定义书签。

复位电路---------------------------------------- 错误!未定义书签。

键盘电路---------------------------------------- 错误!未定义书签。

显示电路---------------------------------------- 错误!未定义书签。

超声波测距电路---------------------------------- 错误!未定义书签。

舵机电路---------------------------------------- 错误!未定义书签。

电机驱动电路------------------------------------ 错误!未定义书签。

电机转速测量电路-------------------------------- 错误!未定义书签。

设计PCB和腐蚀电路板---------------------------- 错误!未定义书签。4系统软件设计-------------------------------------- 错误!未定义书签。

分模块程序设计---------------------------------- 错误!未定义书签。

主程序设计-------------------------------------- 错误!未定义书签。5系统调试 ----------------------------------------- 错误!未定义书签。6总结 --------------------------------------------- 错误!未定义书签。参考文献：----------------------------------------- 错误!未定义书签。附录A硬件电路图----------------------------------- 错误!未定义书签。附录B 源程序 ---------------------------------------------------- 25

1概述

研究背景

科技的发展趋势之一就是让几乎所有的东西具有一定的智能。这样的智能一方面可以避免人的复杂性带来的错误，另一方面，作为人的能力的延伸，快速、便捷地适应环境。本文研究的超声波自动避障小车，就是让小车具有一定的智能，可以作为有人驾驶车辆的一部分，帮助司机及早发现司机还未觉察的危险。另外，可以应用在无人控制系统里，代替人类完成信息接收、处理和判断。那么这样它还有更广阔的应用和发展空间。这个月我国嫦娥三号载着玉兔号月球车踏上了月球，已经开始探索活动。玉兔号月球车可以自动寻找有价值的目标，自动避开障碍物，自动寻找最优路径等等，这些功能在原理上都差不多，只是所用仪器以及控制算法的不同。

设计思想及基本功能

小车设计的基本思路是：不断扫描前方180°左右的水平面内的物体，根据反馈的距离和方位信息确定前方的地形是开阔还是多障碍。然后根据这些信息通过路径最优算法选择前进方向。

小车的基本功能是识别空旷区和多障区；自动避开障碍物；能够在空旷区快速行驶。

2总体方案设计

方案论证

首先是测距方案：

方案一：激光测距

优点：测速快，适应范围广，精确；不过相对于自动避障小车系统，有点大材小用。激光测距是点对点的测距，一般进行远距离测距比较精确。如是近距离

激光测距，必须要涉及到微小时间测量，51MCU无法胜任。因此激光测距方案否定。

方案二：超声波测距

优点：结构简单，成本低，便于与MCU联机工作。测量范围从5CM到几百米的距离内精度在毫米级。尽管它测量的是点到面的距离，但是定向性满足本小车系统的要求。而且，数据处理简单。可以考虑。

方案三:雷达测距

不太现实，受到本人技术水平限制，无法驾驭雷达测距系统，此外，雷达应用于较大范围的测量和监控，如果用于本小车，同样涉及到微小时间测量，以及雷达数据处理，51MCU难以胜任。否定！

方案四：红外线测距

优点：技术难度低，数据处理简单，但是测量开关信号比较好，测量连续信号不够准确。测量的精度有点低。因此不是一种较好的测距方法。

综合各因素，选用超声波测距。

其次是微控制器的选择：

可选的微控制器有：５１系列的STC89C52RC、STC12C5A60S2；ＴＩ公司的MSP430G2553；飞思卡尔的MC9S12XS128MAL；意法的STM32F407-Discovery；（这些玩儿过一点，而且最小系统板手边都有）

根据本系统的需求，需要两路同频率（50hz）的PWM控制两个舵机、一路PWM频率约几千赫兹控制电机、三个个定时器做脉冲捕捉、至少两个外部中断输入、一个并行6800总线接口。除了５１系列的两款，其他一片足以胜任。而且对于意法的F407显得大材小用。飞思卡尔的S12比较合适；TI的G2553的引脚有点少（20个），外围电路设计的会复杂一点，成本也会高一点。60S2用两片比较合适；用89C52比较麻烦，两片也不够。根据个人能力，以及时间和进度方面考虑选用60S2,60S2呢，它的资源有：完全兼容51 的两个定时器T0、T1和两个外部中断；两路拥有独立波特率的串行口；一个PCA定时器，可产生两路同频的PWM；八个10位精度的AD 转换通道; 一个硬件SPI接口。

系统框图

系统框图如图所示