ATS单片机的智能超声波避障.docVIP

江阴职业技术学院 项目设计报告 项目：超声波避障小车的设计与制作 专 业 应用电子技术专业 学生姓名 张奔 班 级 10应用电子(1)班 学 号 指导教师 包军卫 完成日期 2012年6月10日摘 要 智能小车是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人，它具有制作成本低廉，电路结构简单，程序调试方便等优点。由于具有很强的趣味性，智能小车深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱。 本论文介绍的是具有自动避障功能的智能小车的设计与制作（以下简称智能小车），论文对智能小车的方案选择，设计思路，以及软硬件的功能和工作原理进行了详细的分析和论述。经实践验收测试，该智能小车的电路结构简单，调试方便，系统反映快速、灵活，设计方案正确、可行，各项指标稳定、可靠。 第一章 绪论 1.1项目研究背景及意义： 智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的 模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达 到的或是更高的目标。本设计主要体现多功能小车的智能模式，设计中的理论 方案、分析方法及特色与创新点等可以为自动运输机器人、采矿勘探机器人、 家用自动清洁机器人等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。同 时小车可以作为玩具的发展对象，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。 超声波作为智能车避障的一种重要手段，以其避障实现方便，计算简单， 易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中 必将得到广泛应用。我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之 地，未来汽车的智能化是汽车产业发展必然的，在这种情况下研究超声波在智 能车避障上的应用具有深远意义，这将对我国未来智能汽车的研究在世界高科 技领域占据领先地位具有重要作用。 本智能小车系统最诱人的前景就是可用于未来的智能汽车上了，当驾驶员 因疏忽或打瞌睡时这样的智能汽车的设计就能体现出它的作用。如果汽车偏离 车道或距障碍物小于安全距离时，汽车就会发出警报，提醒驾驶员注意，如果 驾驶员没有及时作出反应，汽车就会自动减速或停靠于路边。 这样的小车还可以用于月球探测等的无人探月车，帮助我们传达月球上更 多的信息，让我们更加的了解月球，为将来登月做好充分准备。 这样的小车在科学考察探测车上也有广阔的应用前景，在科学考察中，有 很多危险且人们无法涉足的地方，这时，智能科学考察车就能够派上用场，在 它上面装上摄像机，代替人们进行许多无法进行的工作。 1.2项目主要研究内容： 本设计题目为智能避障小车设计，主要研究小车的避障功能，小车遇到障碍物时，当距离障碍物大于40cm，PWM信号自增，驱动电机加速，小车加速前进，当小于30cm时，PWM信号自减，驱动电机减速，小车减速前进，并且小车采取相应的避障措施。这里探测装置必不可少，因为超声波在距离检测方面的较准确定位。所以采用超声波传感器作为探测装置，由于超声波遇到障碍物时发生像光一样的反射和散射，在经过多次发射之后再回到超声波检测端口会产生较严重的路程差，从而影响对距离的检测进而影响对障碍物的较准确定位。通过软件内部校准优化消除外部物理条件造成的误差从而达到对障碍物的较准确定位。 1.3直流电机的发展： 直流电动机在冶金、矿山、化工、交通、机械、纺织、航空等领域中已经得 到广泛的应用。而以往直流电动机的控制只是简单的控制，很难进行调速，不能 实现智能化。如今，直流电动机的调速控制已经离不开单片机的支持，单片机应 用技术的飞速发展促进了自动控制技术的发展，使人类社会步入了自动化时代， 单片机应用技术与其他学科领域交叉融合，促进了学科发展和专业更新，引发了 新兴交叉学科与技术的不断涌现。现代科学技术的飞速发展，改变了世界，也改 变了人类的生活。由于单片机的体积小、重量轻、功能强、抗干扰能力强、控制 灵活、应用方便、价格低廉等特点，计算机性能的不断提高，单片机的应用也更 加广泛特别是在各种领域的控制、自动化等方面。 在实际应用中，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具有较 高的能量转换效率；二是应能根据生产工艺的要求调整转速。电动机的调速性能 如何对提高产品质量、 提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。 因此， 调速技术一直是研究的热点。 直流电机由于具有速度控制容易，启动制动性能良好，且能在宽范围内平滑 调速等特点而在电力、冶金、机械制造等工业部门中得到广泛应用。直流电动机 转速的控制方法可分为两类：励磁控制阀与电枢电压控制法。励磁控制法控制磁 通，其控制功率虽然小但低俗时受到磁场饱和的限制，高速时受到换向火花和转 向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大动态