基于AT89S51单片机的智能超声波避障小车

基于 AT89S51 单片机的智能 超声波避障小车
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摘要...........................................3 一、总体方案概述 .......................................3 二、总体电路原理图 ....................................3 三、各模块功能介绍 .................................4 （一） 、超声波测距模块 ................................4 （二） 、数码管显示模块 ................................4 （三） 、步进电机控制模块 ..............................6 （四） 、语音提示模块 ..................................7 （五） 、速度自控模块 ..................................8 （六） 、信号提示模块 ..................................8 （七） 、单片机控制模块 ...............................8 四、系统软件设计 .................................. 9 五、元件清单 .....................................10 六、应用前景 .....................................10 六、参考文献 .....................................11
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摘要：现今发达的交通在给人们带来便捷的同时也带来了许多的交通事故。发生交通事故的因 素有很多。当然，如果我们的汽车能够更加智能，就是说事先能预测并显示前面障碍物离车的 距离， 当障碍物距离很近时汽车会自动采取一些措施避开障碍物，这样就能够在很大程度上避 免这些事故的发生。在本论文中，我们将会看到能够实现这一功能的智能小车。 关键字：超声波、测量、避障、单片机、语音 一、总体方案概述 本小车使用一台 AT89S51 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，并且用数码管实时的显示出来，在小车与障碍物的距离小于安全距离（用软件设定） 时，小车会发出“在距您车前方 x（数码显示的实时距离）米的地方有一障碍物，请您注意避 让” 的语音提示， 并且拐弯， 以避开障碍物， 同时会点亮相应侧边的发光二极管作为提示信号。 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、 转弯控制电机以及方向指示灯系统。它们之间的相互关系如下图 1 所示。
图 1：智能小车简要原理框架图
二、总体电路原理图
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三、各模块功能介绍 （一） 、超声波测距模块 首先利用单片机输出一个 40kHz 的触发信号，把触发信号通过 TRIG 管脚输入到超声波测 距模块， 再由超声波测距模块的发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时单片机通过 软件开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物返回，超声波测距模块的接收器收到反 射波后通过产生一个回应信号并通过 ECHO 脚反馈给单片机，此时单片机就立即停止计时。时 序图如图 1 所示。由于超声波在空气中的传播速度为 340m/s，根据计时器记录的时间 t，就可 以计算出发射点距障碍物的距离，即：S=VT/2，通过单片机来算出距离。
图 1：超声波模块时序图
（二） 、数码管显示模块 1、数码管显示原理 数码管有一位、双位、四位等几种。而不管将几位数码管连在一起，数码管和显示原理都 是一样的， 都是靠点亮内部的发光二极管来发光。 数码管的内部电路结构如下页图所示： 从 （ a） 可看出，一位数码管的引脚数是 10 个，显示一个 8 字需要 7 个小段，另外还有一个小数点， 所以其内部一共有 8 个小的发光二极管，最后还有一个公共端，生产商为了封装统一，单位数 码管都封装 10 个引脚。而它们的公共端又分为共阳极和共阴极。上页图的（b）和（c）分别 为共阳极和共阴极数码管的原理图。 本小车的数码管采用的是 4 位共阳极数码管。所谓“共阳”就是指其内部的 8 个发光二极 管的阳极全部接在一起，而它们的阴极是独立的，通常在设计电路时一般把阳极接 VCC，当我
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们给数码管的任一个阴极加低电平时，对应的那个发光二极管就点亮了。 当使用多位一体数码管时， 它们内部的公共端是独立的，而负责显示什么数字的段线全部 都是连在一起的， 独立的公共端可以控制多位数码管中哪一位点亮。 通常我们把公共端叫做 “位 选线” ，连在一起的段线叫做“段选线” 。
引
脚
图
共
阴
极
共
阳
图 2：数码管内部原理图
2、显示部分 C 源程序的编写： 由于在本电子钟中 4 位数码管的段选线是直接接在单片机的 P0 口的，所以我们首先应该 计算出显示各个数字所对应的 P0 口输出的二进制编码。例如如果要显示一个“0” ，对照上面 的（a）图，我们需要点亮数码管中的 a、b、c、d、e、f，而 g 和 dp 不点亮，故 a、b、c、d、 e、f、g、dp 对应的二进制编码就为：00000011。再对照数码管段选线与单片机连接的顺序就 可得要赋给单片机 P0 口的值应为 10100000， 转换为十六进制就是 a0。 同理可以得到其它数字 对应的十六进制编码： uchar code table[10]={0xa0,0xbe,0x62,0x2a,0x3c,0x29,0x21,0xba,0x20,0x28}; uchar code table_dot[10]={0x80,0x9e,0x42,0x0a,0x1c,0x09,0x01,0x9a,0x00,0x08}; 点的数字段码表 //带小数
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