基于安卓的智能避障小车的设计与实现最终版

基于安卓的智能避障小车设计与实现摘要:汽车是现代人生活必不可少的交通工具，其发展和运用大大加速了人类的生活节奏，也对其他工业发展起到推动作用。汽车作为最终机械产品，其生产制造及应用与其他设计、生产工业密不可分，同时人类对汽车的需求促进汽车产业快速发展,汽车已经成为当代物质文明与进步的象征及文明形态的一种代表。但随着汽车走进越来越多的家庭，交通拥挤的状况也越来越严重，交通事故频繁发生，其中由于追尾、倒车碰撞产生的事故则占据了很大比例。在这种情况下，智能避障小车的设计将改善这一问题。该系统的设计主要以 STC89C52RC 为核心控制器，结合了超声波模块、LCD1602 显示屏模块、电机驱动模块、电源模块、蓝牙模块从而实现小车的智能化。在采用的多模块基础上的设计了系统方案，最终经过软件和硬件相结合完成了多个模块的功能。该系统实现避障的原理是由单片机通过定时器计算超声波发送到接收的时间再算出实测距离。并且在 LCD1602 显示屏上将测得的数据显示出来，用户也可以按照显示的数据安全驾驶。该系统具有成本低廉、易控制、工作可靠、测距准确度高、可读性强和流程清晰等优点。基于安卓的智能避障小车不但可以用于需要测量距离参数的各种应用场合还可以用于一些娱乐场所、活动。关键词：STC89C52RC； LCD1602；超声波；蓝牙；IIntelligent Obstacle Avoidance Car Design And Implementation Based On The AndroidAbstract: Car is an indispensable means of transport for modern life, and its development and use have greatly accelerated the pace of human life, but also to promote other industrial development. Automobile as the final mechanical products, its manufacturing and application are closed to other design and production industry.while the human demand for the automobile to promote the rapid development of the automobile industry, the car has become a symbol of contemporary material civilization and progressive symbol of civilization and a representative. Nowadays the car has entered more and more families, meanwhile traffic congestion situation is more and more serious, frequent traffic accidents, which due to rear-end, reversing collision accidents are accounted for a large proportion. In this case, the design of the intelligent barrier will improve the problem.The system is designed mainly with STC89C52RC as the core controller ，combined with the ultrasonic module, LCD1602 display module, motor drive module, power module, Bluetooth module to achieve the intelligent car. The use of multi-module is based on the design of the system program, and ultimately the combination of software and hardware is completed the function of multiple modules. The system achieves the principle of obstacle avoidance by the microcontroller, which calculates the ultrasonic transmission to the receiving time and then calculate the measured distance. And the measured data is displayed on the LCD1602 display, and the user can safely drive according to the data displaying. The system has the advantages of low cost, easy control, reliable operation, high accuracy, high readability and clear process. Based on Andrews intelligent obstruction car can not only measure the distance parameters of various applications but also be used for some entertainment, activities.Key words: STC89C52RC; LCD1602; Ultrasonic Obstacle Avoidance; The Bluetooth Module; 目 录一、论文（设计）正文 .11 绪论 .11.1 课题研究背景及意义 .11.2 国内外的研究现状 .21.2.1 国内研究现状 .21.2.2 国外研究现状 .31.3 主要研究内容 .31.4 论文结构 .32 系统分析 .52.1 可行性分析 .52.2 需求分析 .62.2.1 系统需求 .62.2.2 用户需求 .62.2.3 功能需求 .63 系统设计 .73.1 STC89C52RC 芯片的选择 .73.2 电机驱动模块 .93.3 超声波避障模块 .103.3.1 超声波简介 .103.3.2 超声波的三种形式 .103.3.3 超声波的物理性质 .103.3.4 超声波对声场产生的作用 .113.3.5 超声波模块流程图 .113.3.6 超声波模块工作原理及参数 .133.3.7 超声波模块电路及工作流程 .143.4 显示模块 .143.4.1 LCD1602 显示屏简述 .143.4.2 LCD1602 显示屏引脚说明 .153.4.3 LCD1602 显示屏指令介绍 .153.4.4 LCD1602 显示屏电路原理 .173.5 蓝牙无线控制模块 .183.5.1 蓝牙模块指示灯说明 .193.5.2 蓝牙模块硬件框图与接线方式 .203.6 软件设计部分及开发环境 .203.6.1 系统总体流程图 .213.7 安卓平台设计 .224 智能小车安装与测试 .234.1 系统安装 .234.1.1 检查元件的好坏 .234.1.2 放置、焊接各元件 .234.2 智能小车调试运行 .234.3 智能小车功能测试 .244.3.1 智能小车显示测距测试 .244.3.2 智能小车避障测试 .284.3.3 智能小车蓝牙测试 .305 总结 .36参考文献 .37谢 辞 .38二、附录 .39宝鸡文理学院本科毕业设计开题报告 .39宝鸡文理学院本科毕业设计结题报告 .40宝鸡文理学院本科毕业设计答辩评分表 .42宝鸡文理学院本科毕业设计答辩过程记录 .4301 绪论1.1 课题研究背景及意义近几年来计算机、互联网的技术快速发展，智能化技术也在逐步深入和细化。智能化产物的功能也在不停的完善，并且智能化机器人应用范围的扩展速度也相当的惊人，智能机器人 1不光在我们日常中应用广泛，在国家安全，外星资源等领域得到了广泛的应用。所以，智能机器不仅正在推动科学的发展，其同时在它的应用场所将带来更大的社会、经济效益。由于在未来的生活中我们将大量应用智能化运输车、智能采矿车、智能清洁机器人等全自动化或半自动化机器人，加上当前智能化机器人的设计具有一定的参考意义，智能小车不但可以应用在日常的工作环境下，也可以作为娱乐产品丰富我们的生活。智能化机器人，是一个集多种技术和功能于一体的多元化设计。在避障小车的设计中选用了自动化控制技术、信息、传感处理技术、电子工程设计技术，计算机及人工智能技术等多种体系设计，是当前全球科学发展技术最重视的方向之一。由于科学的不断进步人类创造了多样化的具有类似于人类处理事务的机器，从第一次工业革命至今，人类对机械的创造和发展已经完全覆盖于衣、食、住、行乃至娱乐领域。二十世纪以来人类对机器人的智能水平不断的在提高，并且由于机器人的到来，我们的生活也在不断地变化，智能机器人的发展速度决定着我们生活变化的速度。该智能避障系统的设计也是机器人的一个小领域，智能避障小车是一个功能简单，设计难度不高的设计，成本价格低廉。市面上的智能小车相对来说功能多样化，成本价格相对较高。智能避障小车系统虽说是其电路布局简单，程序调试方便，但具备很强的趣味性。智能避障系统的关键技术依附于超声波测距模块，超声波技术具有以下四点优势：在具体实施中方便、内部计算方便、容易控制、测量准确，这项技术由于能达到未来智能汽车的要求，所以在未来的智能汽车领域将有很好的前景。在未来汽车一定会实现自动化，在这种情况下，探索超声波技术在智能小车上的使用将具有深远的意义。该智能避障小车系统的智能小设计，它的灵感来源于生活、工作中急需的机器人。因为利用了超声波技术，因此它不会受到光线的复杂因素影响，并且其消耗低，工作效率高，甚至能安排到环境较为严峻的地方工作。该智能避障系统应用了模块化的1设计方案，无论从电路还是调试都极为简单、方便，所以本设计还有很大的扩展，在日后的不断学习中，此设计的功能还可以不断拓展，智能避障小车的也可以作为喜爱机器人方面的学生的研究。该智能避障小车的设计最为重要的目的便是将避障技术用在未来的汽车上。在驾驶员困倦的情况或者不想驾驶的情况下，智能避障系统在自动驾驶的大系统下将派上用场。当司机驾驶汽车有危险时，智能系统将发出警报，让司机注意驾驶，假如司机没有做出正确的操作，智能系统将启动尽最大的可能保护司机安全，降低交通事故的发生率。国家每年都会举行大学生智能小车大赛，并且对全国好的设计给予丰厚的奖励，所以我国对智能汽车的研究还是很重视的。智能汽车目前不仅在我国是研究的领域的重点，而且这还是全球科技研究的重要领域之一。1.2 国内外的研究现状1.2.1 国内研究现状随着传感器和单片机控制技术的不断发展，非接触式检测技术已被广泛应用于多个领域。目前，典型的非接触式测距方法有超声波测距、CCD 2探测、雷达测距、激光测距等。其中，CCD 探测具有使用方便、无需信号发射源、同时获得大量的场景信息等特点，但视觉测距需要额外的计算开销。雷达测距具有全天候工作，适合于恶劣的环境中进行短距离、高精度测距的优点，但容易受电磁波干扰。激光测距具有高方向性、高单色性、高亮度、测量速度快等优势，尤其是对雨雾有一定的穿透能力，抗干扰能力强，但其成本高、数据处理复杂。国内的早期测距仪是基于机械原理的，但随着世界的电子技术的发展，国内位移测距仪在各方面不甘落后，甚至在某一方面科技含量领先世界。国内对超声波回报信号处理方法、新型超声波换能器研发、超声波发射脉冲选取等方面进行了大量理论分析与研究，并针对超声波测距的常见影响因素提出温度补偿、接收回路串入自动增益调节环节等提高超声波测距精度的措施。随着科学技术的不断进步，超声波的应用也越来越广泛。但就目前技术水平来说，人们利用超声波的技术还十分有限，因此，这是一个正在不断发展而又前景良好的技术。目前，超声波测距系统可以广泛应用于建筑施工工地以及一些工业现场的2位置监控，如液位、井深、管道长度的测量、移动机器人定位和避障等领域。与此同时对其的精度要求也越来越高，伴随着经济技术的发展，超声波测距应用的范围也会日益扩大。1.2.2 国外研究现状国外测距仪表早期大多采用机械原理，但近年来随着电子技术的应用，逐步向机电一体化发展，并且总结了许多新的测量原理。在传统原理中渗透了电子技术及微机技术，结构有了很大的改善，功能有了很大的提高。从国外测距仪发展的技术动向看，当前国外测距仪新技术普遍应用，普遍采用电子设计自动化、计算机辅助测试、数字信号处理、专用集成电路及表面贴装技术等。呈现出智能化测距仪、非接触式测量方式的测距仪、新原理的小型测距 3。超声波测距的原理是通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了，这与雷达测距原理相似。 超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。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(s)，即：s=340t/2。1.3 主要研究内容智能小车分为两大主要模块该：一是小车的避障模块，在该模块下系统通过提前设置安全距离，并将超声波模块测得的值采用 LCD1602 液晶显示屏显示，同时将值传输给单片机，当测得的值大于设置的安全距离是时，小车保持原有运动状态，当小于设置的安全距离是时，小车进入避障状态，实现智能避障；二是蓝牙控制模块，当小车与手机客户端通过蓝牙连接后，通过手机上的按键发送指令，经蓝牙传输到单片机上，实现对小车的远程控制。1.4 论文结构该课题是超声波技术在汽车安全方面的运用，并设计完成一种基于安卓的智能避障小车系统，并从系统结构，软件系统，硬件系统，系统测试等方面进行了介绍，对智能避障系统进行了详尽的计划与技术的描述，大体如下。第 1 章：绪论。介绍该系统的背景和意义，以及目前智能避障技术的现状。3第 2 章：系统分析。介绍了系统的可行性分析和需求分析。第 3 章：系统设计。介绍该系统的系统构成和元件的选择，要实现性价比高， 效果好。第 4 章：系统测试。介绍了对该系统进行测试的目的，测试方案，测试过程。第 5 章：总结。对系统进行总结和基于安卓的智能避障小车技术的展望。42 系统分析2.1 可行性分析随着现代社会科学和技术的发展，汽车这一便捷的交通工具正为越来越多的人所使用，同时，交通事故发生的概率也更高了，相对产生的财产损失和人员伤害也不可避免。显然，快速发展的交通工具在便利了生活的同时也产生了弊端。通过调查和许多新闻数据参考，发生的交通事故中一大部分都