避障小车设计书单片机课程设计毕业毕业设计
12页1、课程设计说明书(论文)设计题目: 超声波避障小车 院 系: 电气工程与自动化 班 级: xxx 设 计 者: xxx 学 号:指导教师:课程设计考核表题目: 超声波避障小车学生: xxx 班级: 学号:实验部分考核考核容分值得分基本设计任务的完成情况40附加设计任务的完成情况10对教师提问的回答情况10总结报告评分评分容分值得分容完整、字数达标20层次清晰、重点突出、分析透彻10书写规、文字流畅5有独特见解、有一定的创新5总成绩: 指导教师签字:工业大学课程设计任务书 姓 名: 院 (系): 专 业: 班 号任务起至日期: 2012 年 8 月 27 日至 2012 年 9 月7 日课程设计题目: 超声波避障小车已知技术参数和设计要求:已知技术参数:1. 工作电压:5v2. 工作电流:30mA 典型,50mA 最大3. 工作频率:38.5KHz4. 最大探测距离:1.8 m5. 最小探测距离:3 cm6. 输入触发器:上升沿触发7. 回波脉冲:正TTL高电平脉冲宽度8. 下一次测量的延时:20 mS设计要求: 实现小车自动避障任务,采用超声波模块实现小车避障功能。工作量: 总工作时间为
2、10天; 完成硬件电路的设计工作;设计程序流程图并编写、调试程序;硬件连接调试,完成设定的功能;最后撰写开题报告和结题报告各一份。工作计划安排: 1)2012.8.272012.8.28:任务布置、查阅资料,了解小车避障原理;2)2012.8.292012.8.30:根据要实现的功能与采用的方法设计程序流程并编写程序;3)2012.8.312012.9.3:程序装载、调试运行各种拟实现的功能;4)2012.9.42012.9.5:完成设定要实现的功能,撰写课程设计说明书;5)2012.9.62012.9.7:完成硬件调试、验收。 指导教师签字_ 年 月 日 教研室主任意见: 教研室主任签字_ 年 月 日*注:此任务书由课程设计指导教师填写 / 开题报告1 立项依据1.1 立项目的(1)设计一辆利用超声波传感器来实现避障功能的小车,使小车对其运动方向受到的阻碍作出各种躲避障碍的动作。(2)进一步学习单片机原理与其应用,了解超声波传感器的工作原理。1.2 立项意义在科学探索与紧急抢险中经常要对一些危险或人类不能直接到达的地域进行探测,这就需要用机器人来完成。而机器人在复杂地形行进时自动避障
3、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也就应运而生。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,这就使机器人自动避障功能的研发有了重大意义。通过对自动避障小车的设计,我们可以将其运用于自动避障小车,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。1.3 设计要求(1)在车前方没有障碍物时,小车沿直线向前走。(2)在车前方有障碍物时,小车能避开障碍物,避障方法如下:先向左边转90度,如果前面没有障碍物,再沿直线向前走;如果前面仍有障碍物,则向右转180度,如果前面没有障碍物,则直线行走;如果前面仍有障碍物,则向右90度,然后直线行走2 课题设计2.1 设计原理该智能车系统可分为四个主要模块:传感器避障模块,单片机主控核心模块,电机驱动模块,USB下载模块。鉴于电机驱动模块、USB下载模块已经由实验室直接提供了,我们对于传感器避障模块和单片机主控核心模块进行了讨论。(1)传感器避障模块。智能车避障系统中的传感器一般分为接触型和非接触型两种,接触型相对比较简单。这里我们使用
4、了超声波传感器进行测量,也即非接触型传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波,由换能晶片在电压的激励下发生震动产生的,在碰到杂质获分界面会产生显著反射从而形成反射回波,超声波传感器就是根据超声波在障碍物界面上的反射来判断检测物体的存在以与距离的。超声波频率高,波长短,绕射现象小,方向性好,再加上信息处理简单且价格低廉,所以这里我们使用28015-PING-v1.6超声波传感器对小车行进前方路况进行探测以与判断,它能实现从3cm到1.8m距离的测量,从而识别出围的障碍物。我们将其作为传感器避障模块,利用其返回的数据,从而实现小车避障的功能。图2.1.1超声波传感器(2)单片机主控核心模块。在这次设计中我们选用已经学过的MCS-51单片机为核心作为控制模块。MCS-51系列单片机是美国Intel公司于1980年推出的产品,MCS-51系列单片机的影响与其深远,许多公司都推出了兼容系列单片机,使MCS-51核成为一个8位单片机的标准,其典型产品有8031、8051、8751等等。(3)电机驱动模块。电机驱动模块是由两个伺服电机组成,伺服电机控制原理如下所示:控制电机运动转速的是高电平持续
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