关 键 词：

基于 51 单片机 小车 电路 实现 PCB 下载

资源描述：

基于51单片机的小车避障电路实现-PCB下载站,基于,51,单片机,小车,电路,实现,PCB,下载

内容简介：

电气技术与自动化 孙贤安， 等 基于5 1 单片机的小车避障电路 实现 基于 5 1 单片机的小车避障电路实现 孙贤安 。 陈南 。 王金湘 ( 东南大学机械工程系， 江苏 南京 2 1 0 0 9 6 ) 摘 要 ： 随着汽车工业的发展 ， 汽车本身的安全 性和智 能性 日益得到重视。 目前 ， 国内外 已经 有了 很多有关汽车 自 适应驾驶的理论和实验。汽车的紧急避障是由计算机模拟驾驶员的主动 控制过程， 以汽车为控制对象进行实时信号采集、 分析和处理， 在紧急情况下可代替驾驶员的 驾驶操作。现介绍模型小车自 适应行驶和避障的一个实例， 通过超声波传感器感知车辆行驶 环境， 实现小车的 自适应巡航 、 避障等功能。 关键词 ： 自动避 障； 自适应驾驶 ； 避障电路 中图分类号： l 7 1 1 ； T F 2 7 3 2 文献标识码 ： A 文章编号： 1 6 7 1 5 2 7 6 ( 2 0 0 5 ) o 5 0 0 7 6 - 0 3 Th e Ac h i e v e me n t o f t he Ve h i c l e Av o i d i ng Ob s t a c l e s Ci r c u i t Ba s e d o n M i c r o c o n t r o l l e r 5 1 S UN Xi a n a n，C HEN Na n 。W ANG J i n x i a n g ( Th e D e p a r t me n t o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g o f S o u t h e a s t Un i v e r s i t y ， J S Na n j i n g 2 1 0 0 9 6 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： I n p a c e wi t h d e v e l o p me n t o f t h e a u t o mo b i l e i n d u s t r y i n o u r c o u n t r y ，t h e a u t o mo b i l e s s a f e t y a n d i n t e l l i g e n c e b e c o me mo r e and mo r e i mp o r t a n t No wa d a y s ，t h e me t h o d s and e x p e r i me n t s o f a u t o d r i v e h a v e b e e n s t u d i e d i n d o mes t i c and i me ma t i o n a 1 Th e e me r g e n c y l ane - c h a n g e ma n e u v e r s o f v e h i c l e s ma y b e h a n d l ed t h ig h a p r o c e s s o f d i s p o s i n g me s s a g e b y c o mp u t e r a u t o ma ti c a l l y ， a s g o o d as a d r i v e r I t t a k es t h e v e hic l es as the c a r r i e r t o c o n t rol o b j e c t s and d e a l wi t h t h e me s s a g e a t r e a l t i me e me rge n c y s i t u a t i o n a p p e a r s ，i t rep l a c e s t h e d r i v e r to a v o i d ma n u a l mi s t a k es e t e x t i n t r o d u c e s a c a s e o f a mO d e l c a r a v o i d i n g t h e o b s t a c l e i t seff Th e mo d e l c a n I mr c e i v e t h e i n f o r ma ti o n o f t h e f r o n t r o a d b y t h e wa v e S O a s to c r u i s e an d e v a d e t h e o bstac l e Ke y wo r d s ： e me r g e n c y l a n e c h a n g e ma n e u v e r s ；d r i v e a u t o ma t i c a l l y ； t h e o b s t a c l e a v o i d a n c e c i r c u i t 0 前 言 随着汽车的自动化、 智能化程度的提高， 新一 代智能汽车的研发在国内外受到越来越多的重视。 目前 ， 国内比较先进 的智能车辆通过观测前方的路 况， 将路面信息输入到车内的电脑中， 通过计算机 控制方向盘的运动， 实现自动避障。 智能车辆的速度 ， 关键在于它的控制技术 ， 这 就涉及到它的避障算法。一个好的控制算法如同 一个有经验的司机 ， 控制汽车运行 。 本文首先叙述模型小车避障原理及控制电路 设计； 其次通过真车的有关数据分析整车模型， 得 出安全避障距离与行驶速度的关系； 再简要说明笔 者设计的智能避障小车的实现方案； 最后展望智能 汽车在今后汽车行业的发展前景。 1 小车避障原理 超声波测距原理。检测超声波向某一方向发射 遇到障碍物后反射的回波， 从而测出超声波波源与障 碍物之间距离： 超声波在空气中的传播速度约为 3 4 0 m s ， 发射超声波到接收反射波之间的间隔时间为 t ， 则可以算出波源与障碍物之间距离 s=3 4 0 t 2 。 超声波发射端在单片机和前置电路的驱动下 工作， 接收端的信号放大、 整形后在单片机的中断 口产生中断， 通过发射和接收的时间差计算出小车 与障碍物的相对距离， 再由单片机实现避障算法， 作出判断决策， 发出相应的控制指令 ， 然后通过外 围硬件电路实现 P WM调速和转向操纵， 从而实现 模型小车的主动避障。 小车避障原理图 ： 厂 向障碍物发出超声波信号 接收信号并算出距离和相对速度 判断是否到达停止曲线可超车避障曲线 执行相应的动作 超声波接收端工作电路原理图： N 7 6 h t t p ： Z Z H D c h i m j D u m a 1 n e t c n E - m a i l ： z z 卜 ) c h i m j m a 1 n e t c n 机械制造与自 动化 维普资讯 电气技术与自动化 孙贤安， 等 基于5 1 单片机的小车避障电路实现 超声波探头接收到的信号经过放大、 滤波及整 波处理 ， 输入到单片机中断口。 2 模 型小车工作原理 车辆行驶速度越快， 安全避障距离越长 1， 可 将此关系用于避障小车算法设计中。 实验使用的模型小车有两个电动机。其中一个 小电动机控制前轮转向， 给电动机加正反相电压， 实 现前轮的左右转向； 另一电动机控制后轮产生驱动 力， 加正反相电压使小车前进或后退。控制转向电动 Ma c h i n eB u i l d i n g目 Au t o ma t i o n。 O c t 2 0 0 5。 3 4( 5) ： 7 6 7 8 机需要较小驱动力， 经过实验 ， 选 L 2 9 3 B作为驱动芯 片 ； 后轮电动机的驱动 ， 选驱动能力更强的 L 2 9 8 N， 考 虑到小车行驶中过程负载较大， 峰值电流超过 ， 导 致 L 2 9 8 N发热较大， 故需给芯片添加散热片， 以防止 烧坏芯片。为了优化控制性能， 采用P WM脉宽调速。 选用 I I L 7 2 2 6 将单片机的数字信号进行数 模转换产 生模拟电压， 控制5 5 5 生成占空比可调的脉冲， 从而 控制 L2 9 3 B与L2 9 8 N进行脉宽调速。 下面是 L 2 9 3 B， L 2 9 8 N， TL C 7 2 2 6和 L M5 5 5的 电路原理 图： 7 7 维普资讯 电气技术与自动化 孙贤安， 等 基于5 1 单片机的小车避障电路 实现 小车避障工作过程： 采用有 8 K E E P R O M 的 A T8 9 S 5 2单片机 。首 先， 单片机产生脉冲信号， 经过前置电路驱动小车 前方的一个探头不断向前方发射超声波， 超声波遇 到障碍物后反射的回波信号经过放大、 整形电路反 馈到单片机的两个 中断 口中去 ， 控制单片机的后续 工作。其次， 单片机根据中断口输入的信息， 通过 避障算法， 将不同的信息输入到T L C 7 2 2 6 ， 以驱动 三个 L M5 5 5 。最后 再 由三个 L M5 5 5输 出不同的 信息， 控制 L 2 9 3 B与 L 2 9 8 N， 从而实现前轮的转向 与后轮的驱动问题 。 下面的流程 图描述避障小车工作的总体过程 ： 焉 H雷 ； 路 H H 兰 笙 H H 童 燮 区 小车避障工作流程图 3 适 用领 域 设计的控制电路， 结合相应的算法， 可实现紧 急制动和自 适应巡航等功能。较传统的汽车， 该设 计思路有很多的优势 ， 且应用广泛。 a )极端环境下 的主动安全 ： 如超 出驾 驶员反 映极限 ， 车辆失稳等情况下实现 自主安全控 制， 还 可应用在盲人用车上 ； b ) 规范道路条件下实现自 适应巡航； C ) 如果适当的降低成本， 将小车避障技术应 用到玩具小车市场中 ， 势必会引起玩具小车市场 的 一次变革。 4 小 结 本文简述了小车避障电路原理和实现。目前， 该避障小车在行驶过程中感知路面障碍物的距离 的分辨率不高。笔者希望通过这篇文章能和广大 读者进行交流， 力求优化避障小车的各项功能， 使 小车紧急避障和自适应巡航在汽车领域得到广泛 运用。 参考文献： a n d Co n t r o 1 2 杨 志刚 主编 P r o t e l 9 9 s e电子原理图设计技术 M 西安 ： 西 北工 业大学 出版社 ， 2 0 0 1 3 吴斌方， 刘民， 熊海斌超声波测距传感器的研制 J 湖北 工程 院学报 ， 2 0 0 4， 1 9 ( 6 ) ， 4 景旭文， 李家宝， 葛鸿翰超声波测距的研究 J 华东船舶工 业学 院学报 ， 1 9 9 4， 8 ( 1 ) 收稿 E t 期 ： 2 0 0 5 0 9 0 8 ( 上接第 7 5页 ) 原理试验波形如 图 5所示 。在输出滤波电感 电流过零点附近 ， 输 出电压波 形存 在畸变 ， 这是由 周波变换器引入了电流极性选择信号所导致。试 验结果证实了这类逆变器的可行性。 冀 二 瑚 丑 蜂 O。 、 _ l l_ l ， _ 、 r一 _ 7 T l l l- 图 5 原理试 验波形 4 结 论 a )高频脉 冲交 流环节逆变 器拓扑族 ， 包括推 挽全波式等六种电路 ； b ) 借助周波变换器换流重叠和输出滤波电感 电流极性选择 ， 双极性移相控制策略实现 了变压器 漏感能量和滤波电感 电流的自然换流 ， 解决了固有 的电压过冲和环流现象 ， 实现了逆 变桥 Z VS开关 和周波变换器 Z C S开关 ； C ) 仿真与原理试验结果均证实了这种移相控 制策略的可行性和理论分析的正确性 。 参考文献 ： 1 Ya ma t o I ， e t a 1N e w c o n v e r s io n s y s t e m f o r L IPS u s i n g h i g h f r e q u e n c y l i n k J I E E E P E S C， 1 9 8 8 ： 6 5 8 6 6 3 2 Y a ma t o I ， e t a 1 Hi g h f r e q u e n c y l i n k D C AC c o n v e r t e r f o r L I P S wi t h a n e w v o l t a g e c l a mp e r J I E E E P E S C， 1 9 9 0： 7 4 9 7 5 6 1 Z v i S h i l l e r E me r g e n c y l a n e c nge ma n e u