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1、 基于 STC89C51 的超声波智能避障小车队员一：于鹏帅 男 1990 年 4月 电子院 电子信息工程 10 级 19101313 13756682851 队员二：范世芳 女 1991 年 4月 电子院 电子信息工程 10 级 19101329 18744026310队员三：陈 柱 男 1990 年 6月 电子院 电子信息工程 10级 19101224 13578709514作品类别：自动化装置类 目录摘要一、总体方案概述.二、总体电路原理图.三、各模块功能介绍.（一） 、超声波测距模块.（二） 、lcd1602 显示模块.（三） 、语音模块 （4） 、1298N 电机专用驱动芯片四
2、、应用前景五、参考文献.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 STC89C51 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 LCD1602 液晶显示器实时的显示出来，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
3、发出“距离 x 米”的语音提示，并且拐弯，以避开障碍物。在避开障碍物后，小车会沿直线前进。采用 L298N 电机专用驱动芯片，驱动超声波测距模块下面的电机转动，实现了集超声波测距、避障、定时定路功能为一体的智能小车设计。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、图 1：智能小车简要原理框架图超声波路面检测系统、前进、转弯控制电机、语音系统。它们之间的相互关系如下图2、总体电路原理图三、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
4、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。1、本模块性能稳定，测度距离精确。模块高精度，盲区（2cm）超近二 主要技术参数：1：使用电压：DC5V 2：静态电流：小于2mA 3：电平输出：高5V 4：电平输出：底0V 5：感应角度：不大于15度 6：探测距离：2cm-450cm7:高精度：可达0
5、.3cm接线方式:VCC、trig（控制端） 、 echo（接收端） 、GND注：TRIP 引脚是内部上拉10K 的电阻，用单片机的 IO口拉低 TRIP引脚，然后给一个10us 以上的脉冲信号。（二）显示器显示模块（1）1602LCD 主要技术参数 显示容量为 162个字符； 芯片工作电压为 4.55.5V； 工作电流为 2.0mA（5.0V） ； 模块最佳工作电压为 5.0V； 字符尺寸为 2.954.35（WH）mm。 （2）接口，信号说明 1602LCD 采用标准的 14引脚（无背光）或16引脚（带背光） 接口，各引脚接口说明见表 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 符号 VSS V
6、DD VL RS R/W E D0 D1 1602 液晶接口引脚定义 引脚说明 编号 电源地 9 电源正极 10 液晶显示偏压信号 11 数据/命令选择端（V/L） 12 读/写选择端（H/L） 13 使能信号 14 Date I/O 15 Date I/O 16 符号 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK 引脚说明 Date I/O Date I/O Date I/O Date I/O Date I/O Date I/O 背光源正极 背光源负极 1、2 组电源 一组是模块的电源 一组是背光板的电源 均为 5V 供电。 2、VL 是调节对比度的引脚调节此脚上的电压可以改变黑白对比
7、度 3、RS 是很多液晶上都有的引脚 是命令/数据选择引脚 该脚电平为高时表示将 进行数据操作；为低时表示进行命令操作。 4、RW 也是很多液晶上都有的引脚 是读写选择端 该脚电平为高是表示要对液晶 进行读操作；为低时表示要进行写操作。 5、E 同样很多液晶模块有此引脚 通常在总线上信号稳定后给一正脉冲通知把数 据读走，在此脚为高电平的时候总线不允许变化。 6、D0D7 8 位双向并行总线，用来传送命令和数据。 77、 、BLA 是背光源正极，BLK 是背光源负极。 与单片机的连接方式,如图 9所示 图 7 1602与单片机的连接方式图 （3）控制器接口说明 基本操作时序见表 基本操作时序 R
8、S=L，R/W=H，E=H RS=L，R/W=L，D0D7=指令码， E=高脉冲 RS=H，R/W=H，E=H RS=H，R/W=L，D0D7=数据，E= 读状态 写指令 读数据 写数据 输入 输入 输入 输入 输出 输出 输出 输出 D0D7=状态字 无 D0D7=数据 无 高脉冲 对此液晶操作主要有以下几种方法。1写命令（包括但不限于初始化、调节显示位置、清除显示） 2写数据(把一个字符的 ASC 码写入液晶使其显示) 3读忙信号（液晶乃低速设备，每次操作前应该测试忙信号，确定其不忙时再操 作）（三） 、语音提示模块此模块是用来提供语音提示的，当小车距离障碍物距离（这个距离可以自行设定）很
9、近时，小车的控制系统会发出“在距您车前方 x米的地方有一障碍物，请您注意避让”的语音提示。此功能是用 ISD1760语音芯片来实现，预先给语音芯片录入“在距您车前方” ， “米的地方有一障碍物，请您注意避让” ， “0”，“1”， “2”， “3”， “4”， “5”， “6” ， “7”， “8”， “9”， “10”等语音信息，在通过单片机程序来控制语音芯片的定点放音，来实现语音提示。（4）步进电机控制原理步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片Vcd1LEDRSTMIO5CK67sa8Anl9+0-pPU/XGoFYW
10、N.uferk机控制。步进电机可分为反应式步进电机（简称 VR）、永磁式步进电机（简称 PM）和混合式步进电机（简称 HB）。步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。其基本原理作用如下：(1)控制换相顺序通电换相这一过程称为脉冲分配。例如：三相步进电机的三拍工作方式，其各相通电顺序为 A-B-CD,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制 A,B,C，D 相的通断。(2)控制步进电机的转向如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果
11、按反序通电换相，则电机就反转。(3)控制步进电机的速度如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。四、系统软件设计本设计系统软件采用模块化结构，由主程序定时子程序、电机驱动子程序中断子程序、显示子程序调速子程序算法子程序构成。主程序流程图如图 2所示。其中：避障中断服务子程序完成对超声波探测器产生的外部中断进行处理，如果超出预定的危险距离就左转进行避障。遥控中断服务子程序完成对遥控信号产生的外部中断进行处理，对不同的遥控信号产生相应的控制信号。在定时中断服务子程序，完成定时与里
12、程的计算。五、应用前景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，汽车就会发出报警，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，有许多很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。六、参考文献1 郭天祥.新概念 51单片机 C语言教程入门、提高、开发、拓展全攻略.北京：电子工业出版社，20092 宋戈，黄鹤松，员玉良，蒋海峰.51 单片机应用开发范例大全.北京：人民邮电出版社，20103 阎石.数字电子技术基础（第四版）.北京：高等教育出版社，19984 刘伏文，王春华.MCS-51 单片机存储器结构详解.电子制作，2007,(10)
