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1、课程设计报告课程设计名称： 自动避障小车 学 生 姓 名 ： 刘孝华 班 级 ： 卓越工程师机器人班 学 号 ： 201610560116 成 绩 ： 指 导 教 师 ： 马丽丽 开 课 时 间 ：2 0 1 6 - 2 0 1 7 学年第 一 学期独独 创创 声声 明明本人声明所呈交的课程设计是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 （注：如没有其他需要特别声明的，本栏可空）或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在设计报告中作了明确
2、的说明并表示谢意。作者签名：刘孝华 日期：2016 年 12 月 15 日 摘摘 要要本课程设计介绍的是具有自动避障功能的智能小车的设计与制作，自动避障顾名思 义，即是能够自动躲避行进路上的障碍物。课程设计对智能小车的设计思路，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。关键词关键词： 红外线传感器 障碍物 PWM 控速 51 单片机1 .系统功能系统功能功能介绍功能介绍：通过两个红外线传感器实现小车的前进、左后转、左转、右转，由于小车初始速度很快，在实现避障的基础上添加了
3、PWM 控速的功能，以便改变小车遇到障碍物时由于速度过快转弯不及时造成传感器碰撞上前方障碍物，以损坏接收管和发射管，通过改变小车电机速度的占空比，以实现降速。2设计方案设计方案2.1 车体的设计车体的设计2.2 电源模块电源模块采用干电池供电使用的周期不能很长，实用性不太好。所以采用可充电蓄电池给驱动和感测模块供电，其它采用蓄电池经 LM2596 稳压后供电。虽然蓄电池的重量比较大，但是蓄电池能够供电的时间长而稳定，况且买来的小车负重能力好，所以采用此方案。蓄电池采用两节雅格通用 18650 锂电池，容量为 1500mAh，一节 3.7 伏，正极采用高性能保护防爆盖，可对电池进行有效的保护，延
4、长使用寿命。2.3 LM2596 降压模块降压模块1） 规格：板子尺寸41*20*14MM 2） 性能：密集的过孔，散热能力强;在输入与输出端分别增加X7R高Q高频 旁路电容，电磁兼容性能强；带输出LED指示灯。 3） 使用方法: 接线端口 IN+ 输入正极 IN- 输入负极OUT+ 输出正极 OUT- 输出负极。 电压调节： 接入电源(3-40V)，调整蓝色电位器旋钮(一般顺时针旋转升压,逆时针旋转降压)并 用万用表监测输出电压达到需要电压为止. 接线方式 i.焊接，直接将电源线焊在输入(输出)端口；焊插针，可以通过引线插入 插ii.针或者插在洞洞板上使用；又或者加引脚后直接焊接在PCB上。
5、 4） 注意事项:此为降压模块，输入电压必需比输出电压高； 输入输出不能接反，接反可能会烧掉； 由于是降压模块,为了保证输出稳定,请保持最小1.25V压差。 长时间工作建议在2.5A以内的电流使用，同时加上散热片(10W以上输 出)；2.4 降压模块原理图2.4 避障模块避障模块本模块采用红外线传感器 1）功能描述：该传感器对环境光线适应能力强，其具有一对红外线发 射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物（反射面 ） 时，红外线反射回来被接收管接收，经过比较器电路处理之后，同时信号输出接 口输出数字信号（一个低电平信号），可通过电位器旋钮调节检测距离，有效距 离范围 26
6、0cm，工作电压为 3.3V-5V。该传感器的探测距离可以通过电位器调 节、具有干扰小、便于装配、使用方便等特点， 2）模块参数说明：规格：423812MM 模块检测距离 230cm 检测角度 35 3）使用：连接方式：VCC-VCC;GND-GND;OUT-IO具有 3mm 的螺丝孔，便于固定、安装； 当模块检测到前方障碍物信号时，电路板上红色指示灯点亮，同时 OUT输出； 检测距离可以通过电位器进行调节，顺时针调电位器，检测距离增加；逆时针调电 位器，检测距离减少。 可采用 3.3V-5V 直流电源对模块进行供电。当电源接通时，绿色电源指示灯点亮； 3）注意事项： 灵敏度不宜调节过高，模块
7、反射距离越大，越容易误触发 探头不要对着有阳光的地方（光线对探头有较大干扰） 有时会发现LED灯微亮,这个情况是没有触发,输出端还是输出高电平的,可以用万用 表测量,这个要注意,不影响使用。2.5 电机驱动模块电机驱动模块此模块的主要的作用是驱动直流电机，让直流电机有足够的动力。故使用L298N 芯片驱动电机 L298N 电机驱动原理图模块介绍：1）L298N 电机驱动具有驱动能力强，发热量低，抗干扰能力强；2）本模块是 2 路的 H 桥驱动，可以同时驱动两个电机；3）带有使能端 EA EB，方便 PWM 调速，电路简单，性能稳定；2.6 系统主控模块系统主控模块在本学期课堂上我们学习的是 8
8、0C51 单片机，所以在此系统中采用STC89C52 为主控模块芯片原理图2.7 最终方案最终方案小车采用两路避障，添加 PWM 控速模块，以使小车非全速前进，避免由于速度过快造成反应不及时，造成小车碰撞障碍物，损坏红外线传感器接收管与发射管。中断触发红外线传感器前方信号红外线传感器前方信号 IN_R/IN-LIN_R=0 IN_L=0前进前进右转右转左转左转左后转左后转IN_R=1 IN_L=0IN_R=0 IN_L=1IN_R=1 IN_L=1前进前进红外线传感器信号控制小车走向流程图完整电路图3 .系统程序系统程序/*/* 智能小车避障实验 */实现现象：下载程序后通过红外避障传感器+控
9、速/ 实现小车的前进、左后转、左转、右转。/注意事项：无 /*/#include“reg52.h“typedef unsigned int u16;/sbit IN_L=P27; /左边避障信号sbit IN_R=P26; /左边避障信号sbit OUT1=P33; /右轮电机驱动sbit OUT2=P34;sbit OUT3=P35; /左轮电机驱动sbit OUT4=P36;sbit ENA=P32; /使能sbit ENB=P37;u16 count; /定义一个全局变量/*/void Timer1() /定时器 1 的初始化TMOD = 0x10; /模式 1，方式 1TH1 = 0x
10、0FF; / 赋初值 0.1msTL1 = 0x0A4;EA = 1; / 打开总中断ET1 = 1; / 打开中断允许TR1 = 1; / 打开定时器/*/void control() /控速函数if(count=20)ENA=1;ENB=1;if(count50)count=0;/*/void BiZhang() / 避障函数if(IN_L=1 OUT2=0;OUT3=1;OUT4=0; if(IN_L=1 OUT2=0;OUT3=0;OUT4=0;if(IN_L=0 OUT2=0;OUT3=1;OUT4=0; if(IN_L=0 OUT2=0;OUT3=0;OUT4=1; /*/void
11、 main() / 主函数Timer1(); / 定时器初始化函数while(1)BiZhang(); /避障函数/*/void Int() interrupt 3 / 中断函数TH1 = 0x0FF; / 赋初值TL1 = 0x0A4;control(); / 控速函数count+; /计次 4 .总结总结在这次期末课程设计中，我遇到了很多问题，经过这次期末课程设计，让我知道了，学习一门语言光记是没有用的，而且很容易忘记，最好的方法是在实际中多写，多改，不要怕写不好，走出了第一步，接下里的就容易了；同时使我对单片机有了更深层次的了解 ；此小车我认为要改进的是，小车的两轮的速度不一样，需要通过对两轮速度的占空比进行进一步的调整；本课程设计硬件电路比较简单，主要是通过软件来实现各个功能，硬件电路避障模块红外传感器是本系统的一不足之处，受阳光的影响大。故选择在傍晚拍摄视频附附小车自动避障视频
