单片机智能小车系统设计毕业设计论文

摘要智能汽车原本只是在科幻电影中出现的场景，现在已经渐渐地走进我们的生活。从最简单的倒车雷达到现在的自动驾驶，智能化汽车的概念早已深深的被社会接收，并且汽车智能化的需求也日益明显。如何使汽车自动无人驾驶成为科研的主要方向。智能小车作为智能汽车的一个缩影，在国内还是国际的各种比赛中，它的身影永远是最亮眼的一道光，出现了很多不同的方案。伴随着我们国家高新技术水平的日益提高和工业自动化水准的渐渐推进，智能车被普遍的用于多种玩具和其他产品的制造中，非常大地拓展了我们的眼界。本文的研究目的就是设计一种可以自动避障的智能小车，自动避障顾名思义就是能够自动躲避行进路上的障碍物。 本文详细讨论了系统方案。然后分别讨论了硬件系统设计和软件系统设计。在硬件系统设计上，主要对超声波测距、ic和主单片机进行讲解。软件系统设计主要针对系统的要求进行了论证。最后，讨论了该系统的可伸缩性。关键词： 单片机;无线传输;超声波测距;电机驱动1Abstract Intelligent car appears only in the science fiction movie scenes in the past, but now it has come into our everyday lives gradually. From the simple car backing radar to the automatic driving, the concept of intelligent car has been accepted by our society widely, and the demand for intelligent cars is increasing apparently. How to make the cars drive themselves automatically is the main direction of scientific research in auto industry today. As an epitome of intelligent car, mini intelligent car or intelligent electric trolley appears in all kinds of competitions domestically and internationally. It is the brightest star always and many programs about it are emerging endlessly. With the continually improving of high-tech level and the constantly advancing in industrial automation process in China, intelligent electric trolleys are widely used in the designing of kids toys and other products, which has greatly enriched peoples lives. This article is aimed to design a kind of intelligent trolley that can avoid obstacles automatically, when it is encountered with different obstacles on its way moving. This article will have a detailed description on the systematic program firstly. Then explain about the hardware system design and the software system design separately. The hardware system design is mainly about the ultrasonic ranging and the MCU, and the software system design is focused on the argument of the system requirements. And the last part is about the extensibility of the system.Keywords:SCM;wireless transmission;ultrasonic ranging1 绪论1.1 课题背景以前在幻想电影中发明的机器人现在正在慢慢进入人们的现实生活中。机器人技术包括机电、自控、计算机、传感器、人工智能、通讯与网络等多个科目为代表，是由很多种高科技技术发展结晶的综合集成，所以，它的发展与很多学科发展关系非常紧密，代表了高科技发展的前沿。伴随着科技的蓬勃发展，人们发觉了很多种拥有感觉，判断，行为和交流能力的机器人，从对机器人的无限遐想到如今机器人的相对普遍的现实出现在我们的生活中，机器人的运用早已涉及机电、冶金、交通运输、航天、防御。随着机器人智能化水平的逐步提高，并迅速改变着我们的生活方式，随着机器人在人们生活领域中的应用越来越大，将给我们的生活带来巨大的影响。外国机器人的发展有已下形势。一方面机器人在制造行业运用的范围日益广阔，它的标准化、模块化、网络化、智能化程度越来越高，功能越来越强，正朝着技术和设备规模的方向发展；另一方面，机器人朝着非制造业的运用和微小型方向拓展。多功能小车可以解释为机器人的一种特殊例子，它是一种通过程序编程手段完成某种指定任务的小规模化机器人。与普通含以上的智能机器人对比，智能小车制造成本很低，电路的结构比较容易，程序的调试也很便利，拥有浓厚的趣味性。1.2 研究内容智能汽车作为曾经在科幻电影中出现的场景，目前已经在逐步走进我们的生活。从最简单的倒车雷达到现在的自动驾驶，汽车智能的概念已被社会广泛接认可，而且汽车智能化的需求也越来越明显。如何真正使汽车自动无人驾驶，是目前科研的重心。这次设计的意图是设计一种可以自动避障的小车，自动避障顾名思义，即是能够自动躲避行进路上的障碍物。当今多功能小车的躲避障碍物的方式很多有应用在高级轿车上的多普勒雷达测距，它可以间接的实现汽车的自动驾驶。红外避障可以在阳光不影响的情况下实现。作为倒车雷达的延伸，超声波避障已在许多领域得到应用。目前，已经应用了一些模型。超声波避障技术是基于超声波测距、超声波测距的发展至今，技术方案各不相同。本文以智能避障车为研究对象。超声波测距芯片作为超声波测距单元作为设计方案。本文的主要内容包括：1) 多传感信号系统下主控器的处理2) 电机驱动控制系统的设计3) 超声波避障模块的应用及设计2方案论证2.1系统总体方案设计根据设计任务要求，可将此系统划它分为三部分。第一部分是单片机控制模块，它由单片机最小系统、串口通信电路和相应辅助电路主要负责各个子模块的控制，从而保证模块不是很正常有序的完不成各自命令；第二个部分为驱动模块，它的主要作用是驱动小车直流电机，使小车运动。第三个部分为超声波传感器，他主要是乱起把早用于对小的王夫人车运行前方的色弱障碍物进分行探测和对王夫人障碍物距离进额行法国人判断。其系统结构如图2-1所示。主控系统驱动模块超声波模块驱动电机图2-1系统总框图2.2系统方案的选择与比较2.2.1控制模块方案的选择第一种方案：选用数字的粉色发路平台，整个超大幅度是声波避障的控制系统由计数器、译码器和555定时字芯淡粉色地方片组成。其电路具有逻辑结不是很复杂单，但也有功能有很多、不统一调试等缺点。第二种方案：选用单阿迪飞机片机平台，整个超地方额积分声波避障统由MCS-51单片机小的统款到发货作为主控制芯片。同时，STC89C52RC单片机拥有面积大希的小、内耗个低、控制的性雇个人能强、拓展灵活多变、微型地方丰富化和造作分个如果便长处。方案比较：虽然采用数字逻各环节考虑喝红以实现超声波测障，电路结构简负载单以，但整个完成的想的的功能单一。为了高质量完成复杂的设计要求，此系统采用第二种方案。2.2.2超声波模块方案的选择方案一：运用US-100超声波芯片，US-100 超声波测距芯片可实现2cm4.5m 的没有接触的测距性能、有2.65.8V 的电压输入区间、静态功耗广泛阿丹发的坤正于2mA，自带感器不知道距的结论进行修改、还具有GPIO、串口等许多种联系方式、内含有看门狗、工作可靠稳定性高。方案二：应用HC-SR04超声波芯片，HC-SR04超声波测距芯片可以提供2cm450cm的无接触的距离感觉测量的能力，测量距离的精法人新法人附确度可达，芯片包含超声波的发射电路、接收电路和控制器。方案比较：由于该系统的超声波芯片主要应用在前方障碍物的检测及障碍物远进行转动近的检测，所以对功能是很高。经过比较，故无的额地方额电饭锅回来看你案选用第二种方案。2.2.3 电机的选择方案论证电机是系统的动力来源，电机有不一样的类型，其中步进电动机以及直流电动机最经常使用。直流电机的特点是加上合适的电压通过电机驱动即可进行转动，但是旋转精确度不是很高；步进电动机减速胡总恶化的江苏的附二分 的运行方不一样，通过脉冲控制电机按照节拍进行转动，根据电机不同各有差异，精度，但慢。电运行方式各有样的地方，普通的型地步进电动机可经过过进行驱动机要求的工作电流与步进动机相比略大，需运用L293种的驱芯片控制，控制时单机输出PWM波转动度。直流电动机和步动机均可应用小车动所以两种不同的方案。方案一：直流电机。由于加上了调节角度合适的减例的减速器，拥有很调速性能，通上电源即停的转动，所以控制起来对可以是电压大小改变速度的行驶简单。调节电压的大以改变的速度。L293D模块做成的驱动可实现直流电机的控制，可配合PWM速机制（即脉冲宽度调制式）调速。此方电路都相对易，相对性比较好。方案二：步进电机。步进电机之可以精确的付费实现位置控制，是因为它通过输入一个电脉冲信号就能使机的不舍和的本作品输出轴转动一定角度，通过接二连的输入点脉冲信号，进电动机不断的转动，外部附的脉冲频的不一样，转动度的就这样小也不同。步进电动的运转不受电的波负载的变和温度、气体压力环件的干扰，仅仅与控脉冲相关，但是步进动机的速度非常慢，且消耗I/O资源过多，不适合本作品。具体差别见表2-1。表2-1 电机控制方式对比对比项 直流电机 步进电机调速性能 较好 较差位置控制精度 较差 好驱动 简单 简单稳定性 较好 好，仅与控制脉冲有关速度 较快 缓慢单片机资源消耗 小 大如表2-1所示，步进电动机和直流电动机特点不一样。步进电机虽然能够进行精确的位置控制，但行动缓慢；鉴于直流电机易于控制、驱动电路相对简单，足以满足本设计位置控制的精度。故本设计选择使用直流电机。2.2.4 电源模块设计方案论证第一种方案是不能用7.5V电池，首先的可以是输出电机供电，然后通经过7805稳压管稳压出5V的给传感器和单片供电。但是一般普通于6V的电池般的超市买的到，必须去专门卖电池的地方才不知道买到，这要会给用者带来没有必要的麻烦。第二种方案是使用普通的四节干电池供电，不需要稳压芯片。通过对比两的风刃该如何方案的优缺点，本次设计决定采用方案二。2.2.5驱动模块方案的选择第一种方案：采用由多个三极管和续流二极管组成的双H桥驱动电路，该结构原理简单，但结构复杂且驱动电流过小。第二种方案：采用以L293D为核心的集成驱动电路，该方案结构简单，且驱动电流大。方案比较：采用第一种方案时驱动电流不足，可能时的车运行缓慢，严啊分胎过分至会烧极管；第二种方不是动电流大，足以保证小运行，且体积小、电路所以此设计构简单。故此设计选用第二种方案。2.3系统总体方案论证系统设计方框总图 如图2-2所示。STC89C52RC最小系统 L293D驱动模块HC-SR04超声波模块 驱动直流电机图2-2系统设计方框总图经上述对各模块的方案选择与讨论，本次设计的超声波测距避障的主要是用一个MCS-51系列单片机为控制的中心，STC89C52RC单片机用作超声波测距避障的主要控制芯片；用HC-SR04超声波传感器作为对前方障碍物距离测量的传感器；以L293D驱动模块作为小车运动的驱动部分。3硬件电路设计硬件电路是整个系统的核心基础，需要全面考虑系统运行的各个状态。这里，除了要实现整个超声波测距避障系统的基本功能以外，还需考虑以下几个因素：系统的稳定度和性能指标；元件器件的通常使用性和容易购买性；系统的可以拓展性。因此，硬件电路的设计至关重要，现对各功能模块进行深度的分析与探讨。3.1 主控制单元设计3.1.1单片机最小系统单片微小的计算机(Microcomputer Single Chip )简称单片机。它在一个芯片上汇集中央部分CPU、随机的存器RAM、只读的存储器ROM、定时电和计数用在过万很实用的还有能输入/输出的I/O端,例如并行端口、串行I/O端和转换兼容模式等。MCS-51系列的在国外相当实用在国内也更不用说了的使用，可作为单片机导系列，软件和硬件资料和很丰富值得我们去深入研究才料很丰富。为了提升命令的行速率和准确度，应用面对控的方面和命令系统的单独的CPU。本论文主要应用STC89C52RC单片机作是控制新联的新造要控制模块，由于它是现在使用较为普遍的MCS-51系列的可并联的运行的片机。现把STC89C52RC单片机的主要特征介绍如下：1）增强型6秒钟一个机器周期，12秒钟一个机器周期。2）工作电压：3.4V5.5V。3）工作中的使用的频率范围：050MHz，等于于普通的8051的070MHz，现实的工作频率可以达到66MHz。4）用户使用的程序存储空间为8K个字节。5）片上集成1280字节/512字节RAM。6）通常使用的输入输出端口（34/26个），复位以后是：P1/P2/P3/P4是双向的端口若下拉（通常8051 传统的I/O端口）。P0端口开使输入，作为总线拓展使用时，不需要加上拉电阻，但是作为I/O端口使用时，必须加上上拉电阻。7）ISP（系统的可编程）/IAP（使用可编程），不需专地方门使用编程器传亮并行可以经过和仿真器便可以过串端口（P3.0/P3.1）直接的运行用户的程序，8K的程序2秒便可以完成多片ISP（系统可编程）/IAP （使用可以编程），不需要专门使用编程器和仿真器便可以经过串口（P3.0/P3.1）直接使用用户的程序，8K程序5秒即可完成一次。8）里面有EEPROM的性能和看门狗的性能。9）共有4个18位定时器和计数器，其中有定时器0可以当做3个8位定时器运用。10）外部的中断6路，下降沿的中断或者低电平的触发中断，Power Down模块行式可以由外部的中断低电平触发中断的方式叫醒。11）通常使用同步串联并行口(UART)，并且还可以使用定时器软件来实现多个UART。12）工作温度范围：075。STC89C52RC单片机最小系统的最底层的工作电路形势有包含时钟电路、电源电路、和复位电路。其组成方框图如图3-1所示：单片机 电源电路 时钟电路 复位电路图3-1单片机最小系统组成方框图1）电源电路电源电路的部分为单片机的最小系统还有其他功能部分提很多不正确的点位供更为准+5V电源的压。2）时钟电路单片机的时钟信息给单片机芯片的里面的的很众多作提供时间准，时钟电路给单片机提供时钟脉冲的程序。作为造成的不良效果作的间标准，突出的晶体的振荡频率为12MHz。MCS-51系列单片机的时钟信息可由是给单片机的用途：一种为内部的时钟方式，运用芯片里面的波动大的电路；另其次是外面的时钟方式。其两种电路如图3-2所示。(a)内部时钟方式（b）外部时钟方式图3-2单片机时钟信号示意图3）复位电路单片机的复位是让CPU还有系统中这句话怎么的别的功可以能部件说重复都回到一个明确的以前的状态，并且从初始状态开始运作。在MCS-51系列单片得分机的RST输入高电还是怎么维持2机器的时间周期，单片机里面就运行复位操作。单片机以为会为偶尔经常的见复位电有两种最为首要的形式：其中一种为上电复位，另一种是用手操作复位。其两种电路运行操作方式如图3-3（a）、（b）所示。在此设计中我们运用手动的恢复原位的方式。 （a）上电自动复位 (b）手动复位图3-3单片机复位电路示意图由于STC89C52RC单片机的模块里面有时钟振荡的电路，因此这种系统单片机普遍运用里面的时钟方式。仅需要在单片机的XTAL1和XTAL2引脚处接入石英晶体和微调电容，就形成了自己激励振荡器而且在单片机里面形成时钟的信息脉冲信号。此时，也应用手动操作的复位电路。其具体的电路图的设计如图3-4所示。在这个图中，C1、C2的电容的应用是稳住频率快慢和快速震荡，其数值范围为530pF，在这种选择下30pF；晶振X1的震动的频率值得范围在1.212MHz中间选择，在此选择12MHz。图3-4单片机最小系统电路图单片机的引脚说明：89C52系列的单片机运用50Pin封存的双向并列直接的DIP结构，下图是它们对引脚的配置，40个脚中，正及电源和接地线有两根，外面布置的石英振荡器的时钟线路有三根，6组8位共48个输入输出端口，中断端口线路和P3端口线的复合使用。其引脚排列如图3-5。 图3-5单片机引脚图控制引脚介绍：1）ALE:系统在拓展的时候，P0端口为八位的数据线和低八位地址的复合引脚，ALE是用在把P0端口输入的低八位的地址封存起来，用来实现低八位的地址以及数据的分离。2）PSEN；当在低电平有效的时候，可以实现对于外面的ROM部分的读操作。3）EA:当EA信息为低电平时，ROM的读的运作限制在外维程序的存储器；当EA作为高电位时，对于ROM的读的运作是从里面的程序存储器开始，并且可以延深到外面的程序存储器。4）RST:当输处的恢复信息持续两个机器周期还要往上的高电位时就为有效，用来完成单片机的恢复初始化运作。5）X1和X2：是外面介入晶振的引线端口。并联运行的I/O端口的解释：P0端口是一个8位的漏极端开路的双向I/O口，端口为1时作为高阻抗的输入端。作为输出端口时能驱动8个TTL。P1端口是一个拥有里面上拉电阻的8位的双向输入输出端口。输入的时候可以让4个TTL动作。端口为1时，里面的上拉电阻会把端口提到高电位，作为输入使用。对里面的Flash程序存储器编译时，接受高8位区域信号。P2端口是一个拥有里面的上拉电阻8位双侧输入输出端口。输出的时候可以驱动4个TTL。端口为1时，里面的上拉电阻会把端口扯到高电位，用于输入使用。在运行外围程序和16位外围数据存储器时，P2端口会送出高8位的方位。而在运行8位地址的外面的数据存储器时它的引脚上的东西在这期间不会变化。P3端口为一个拥有里面的上拉电阻的8位双侧输入输出端口。输出时可以让4个TTL。端口为1时，里面的上拉电阻将端口提到高电位，用于输入使用。除此之外P3端口还用于一些专门功能，具体请看下表3-1。3-1P3引脚的第二功能说明 P3引脚 兼用功能 P3.0 串行通讯输入（RXD） P3.1 串行通讯输出（TXD） P3.2 外部中断0申请（ INT0） P3.3 外部中断1申请（INT1） P3.4 定时器/计数器0的外部输入(T0) P3.5 定时器/计数器1的外部输入(T1) P3.6 外部数据存储器写选通WR P3.7 外部数据存储器写选通RD3.2 超声波避障单元设计3.2.1 超声波简介超声波的测试因为它的测量精确度较高，价格也很低，性能非常稳定因此非常受认可。超声波可以说是频率值在20kHz以上的波形，它隶属机械波的成分。超声波遵守普通机械波在弹性物质中的散发规律，比如在物质中的分界点处出现反射还有折射现象，在入住物质后被物质吸收从而发生衰减等。恰巧由于具有这些特征，让超声波可用在对距离的测试中。伴随着高新技术水平的日益提高，超声波测量距离的技术被普遍使用在我们平常工作和生活之中。普通的超声波测量距离的仪器可以用在固定物体液位的测试，适合用在建筑物里面、液位高矮的测试等。超声波测量距离的电路可让通常的模拟和数字电路搭成，由于基于本次通常的电路搭成的系统一般可靠性比较差，调试相对困难，可拓展性能较差，因此基础在单片机的超声波的测量距离的系统被普遍的使用。一般容易的外在电路产生和接受超声波，单片机经过采样得到超声波的散发时间，使用软件计算出它的距离，而且可收集环境温度进行测量距离的补偿，它的测量电路很小巧，精确度很高，灵敏度快，可靠性好。3.2.2超声波测距避障电路超声波电路原理图如图3-6所示。发射电路主要由低噪矩形声输出的的运算的放大器和超声信号波散发交换的额感叹号能量器T40行成，单片机P61的端口另外电机输入的80kHz的矩信号一路通反向然后送达超声能器的一个电极，另外一条线路是单片机P60端口通过两级的反向器然后送达超声波互换器的另外一个电极，使用此种交换方式把矩形波信号附在超声波互换器的两侧，可提升不用没逼样超声波的分开发送端强度。输出端运用多个反向器并列联接，用来提升驱动水平。上面的电阻R19一个层次可提升运算放大器TL074输入高电位的驱动能力，另一个方面也可增加超声波互换器的阻挠结构，减少它的自由的波动时间。超声波互换器是利用压在电晶体的谐波来运作的。当它的双侧外加脉冲信息，它的频率相当于压电晶片的内在波动频率时，压电晶片可能发生谐振，并且转动谐振板波动生成超声波，此时它也是一个超声波生成器；发而，若两个电极的外加电压，当谐振板收到超声波时，会压迫压电晶片波动，把机械能量转换为电能信息，此时它也就是超声波接收互换器。超声波发射器与接收器在结构上会有不一样，应用时时候应该分清楚器件上的标志。图3-6超声波模块电路原理图超声波接收电路由电平转换芯片ST20以及超声波收发互换器R40构成。ST202是一个电位互换的专门使用的芯片，经常用在电脑技术控器上。想到不是的遥控常使用的下载波形频率38 kHz和测量距离的超声波频率40 kHz相近，因为于ST202接受到40KHZ的信息时，将在第7脚处生成一个低电位下降的脉冲序列，此信号可收到单片机的外面的中断脚成为中断信信息输出，可使用其生成的超声波收发电路。实验验证了使用ST202收发超声波，拥有很固定的错的强大的应能力以及很强的很自大的扰能力。3.2.3 HC-SR04超声波测距模块1）、产品特点：HC-SR04 超声波测量距离的芯片可以生成 2cm-400cm 的无接触式距离、远近的感觉测能，测距度可以达到 3m；芯片包括波收发电路收发的电路与控制电路。 基本工作原理： (1)运用输入输出端口 TRIG 激发测量与远近程度距离，最本的 10us 的高电位信息。 (2)芯自己个别人的发出 8 个 40khz 的矩形波，自机械自动挡信号的回复； (3)有信号回复，经过踢狗的电源的端口 ECHO 发出一个很大的电位，高电位连续的时间是超声波从申城的信息回返的时间。 2）、实物图：如图接线方式，VCC 供给 5V的电度， GND 为低地线，TRIG 生成控制总的信息的输出，ECHO 回反的信息输入等四个接收端口。图3-7超声波模块实物图 3）、电气参数：表3-2 HC-SR04电气参数 元件名称 HC-SR04 超声波模块 工作电压 DC 5 V 工作电流 15mA 工作频率 40kHz 最远射程 4m 最近射程 2cm 测量角度 15 度 输入触发信号 10uS 的 TTL 脉冲 输出回响信号 输出 TTL 电平信号，与射程成比例 规格尺寸 45*20*15mm4）、超声波时序图：图3-8 超声波时序图以上时序图表明你只需要提供一个 10uS 以上脉冲触发信号，此芯片里面把散发的 8 个 40kHz 周期的电位并且检查回波。一经检查到有回波信息于是输入回波信息。回波信息的脉冲点位的角度的测量的距例关系。因此经过发射信息直到收到回波信息时间的间隔可算出距离值。测出的周期是 60ms 以下，为了防止发出的信息对回波信息有影响。 注：1) 此模块不宜带电连接，若要带电连接，则先让模块的 GND 端先连接，否则会影芯片的运行和操作的正常工作。 2) 测量距离时，被检测障碍物的距离不多于 0.5 平方米并且面积尽量要平滑，否则会影响测试的结论。3.3 超声波收发电路要想运行超声波芯片，第一使用单片机输入一个40kHz触发信息，将触发信息经过TRIG脚输出超声波芯片成为超声波模块的启用信息，在由超声波接受器把所方向发出超声波，在发出超声波的时候单片机复位定时器计数寄存器，并且形成计时。超声波由气体进行传送，途中遭遇障碍物会被反回，当超声波模块发射器收到超声波的折射波以后，会生成一个警示信息并且由Echo脚发送给单片机，这时单片机会立即终止计时器的计算，并取出计数寄存器中的值进行换算。因为超声波在气体中的传送速度约为340m/s，单片机计时寄存器的数值可以算作出声音传播的时间t，继而就可以换算出障碍物与超声波模块的距离，其公式为：S=VT/2。超声波接口电路见图4-1。图3-9超声波接口电路3.4 电机驱动设计在这次设计中，智能车用的是直流电动机。从单片机输送出的信息功能很小，在没有别的外加负载时也不能带动电动机，因此在实际的电路中我们加入了电机的操作芯片提升输出电机信息的速率，能依据需要控制电动机运转。这次设计中电机驱动应用L293D集成H桥的模块如图3-10。L293D中有多套H桥的电路，恰好可操纵两个电动机。使能端可外收高低电位，还可用单片机进行软件的操纵，很大地丰富了很多复杂电路要求。此模块的主要特征是：工作电压很高，最高的工作电位可以达到36V；输入的电流很大，瞬时最大值电压可以达到2A，连续工作的电流值是1A；里面有两个H桥的低电压小电流半桥式操纵器，可用于操纵直流电机和步进电机；运用正确的逻辑电位信号控制；拥有多个使能控制端口，在不被输出信息的影响的状况下可以或停止器件运作；还有一个逻辑电位输出端，让里面的逻辑电路部分在高电位情况下工作；可接检查电容，把变量反给控制芯片。引脚如功能如表3-10所示。图3-10L293D引脚图L293D可以接收准确的TTL逻辑电位信息VCC，VCC可以接入4.57 V的电压。8脚Vss接入电源电流，Vss电压大小区间位2.536V。输入电流值可以上升为2A，可以操纵电容性器件。1脚以及9脚下的发出极分别独立流出为了便于接入电源采样电压，构成电源传送信息。L293D可以操纵2个电机，OUT1、OUT2和OUT3、OUT4中间可以分开分开个别接入电机，这个设计用的是操纵两台电机。2、7、10、15脚接入输出控制的电位，操控电动机的正反旋转。ENA、ENB接入操控使能端，操控电动机的转动。这次设计运用大电压，高电流的L293D全桥操纵模块，这个外面的电路计算如图3-11所示，其响应的速率很高，一个L293D可分开个别的操纵两个直流电动机。两个电动机的各个方向信息以及两个PWM信号通过L293D后可以不错的操控电动机的转动以及很大区域的操控电源。L293D引脚的功能如表3-3所示。表3-3L293D主要引脚编号与功能编号 引脚端口 引脚功能1 ENA 接控制使能端，控制电机的停转2 INPUT1 控制M1电机PWM1输入引脚3 OUTPUT1 M1电机驱动输出引脚正极4 GND 电源地接口6 OUTPUT2 M1电机驱动输出引脚负极7 INPUT2 控制M1电机转向输入引脚8 Vss 逻辑电源+5V接口9 ENB 接控制使能端，控制电机的停转10 INPUT3 控制M2电机PWM2输入引脚11 OUTPUT3 控制M2电机转向输入引脚正极14 OUTPUT4 控制M2电机转向输入引脚负极15 INPUT4 控制M2电机转向输入引脚16 VCC 输入电机驱动电压接口表3-4 L293D对直流电机控制的逻辑功能表 输入 C D 输出 H H L 正转 H L H 反转 L * * 无输出，不工作说明：表3-4为L293D的逻辑控制表，其中C、D分别为IN1、IN2或IN3、IN4；L为低电平，H为高电平，*为不管是低电平还是高电平。如图3-11所示，本设计中L293D的OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间各接一个小直流电动机。VCC 19引脚以及Vss09引脚送入电源，4、5、12、13引脚全部接入大地。2、7、10、15引脚接入输出操纵信息，控制电机的正反转。图3-11电机驱动电路图单片机的端口给出的PWM信息会间接和ENA、ENB相互连接操控使能端，即而到达操纵电动机的直线行驶、加减速行驶、倒退行驶等。在本芯片的设计中，运用了大范围新信息，经过变化智能小车的占空间的比例对小车的稳定性进行调试。把小车速率分开为20个档位，就可使小车在调节中获得一个适当的速率，让它运行在相对合适的状态。电机模块智能小车在检测到障碍物后能够及时避让的关键，当智能小车将障碍物的距离和位置信息进行计算后，便将其进行转换，转换成电机控制的电平信号，进而控制智能车的左右转动。3.5 直流电机我们通常将可以把直流电能与来回互换电机称为直流电机，当它把电的能量转化为机械输出的能量时为直流电动机，如果它把机械能转化为电的能量的时候称为直流的发电机。因为操纵器L293D可间接操控直流电机。每当不要求变化速率的时候，把两个脚接入电压，让电动机运作在全速水平，便可以经过短接来电机转动。输出信息端IN1接高电位输出端口IN2接入低电压，电动机的M1会正转，而IN1接入高电位输出端口IN2接入高电压，于是反转动。表3-5 驱动器驱动直流电机方式电机旋转方式控制端IN1控制端IN2控制端IN3控制端IN4输入PWM信号改变脉宽可调速调速端A调速端BM1正转高低/高/反转低高/高/停止低低/高/M2正转/高低/高反转/低高/高停止低低/高4系统软件设计硬件结构如果定下来，功能的大体框架也就形成了，软件是建立在硬件平台的，实现每个部分的硬件的操控以及复合操作。系统的性能是软硬件联合运行的，因为软件的可以延伸的性质，最后形成的系统性能可以强也可以不强，差异较大。于是，软件对系统来说是核心。软件运用集成化构造方式，不只容易编程或者调试，还可以缩小软件发生付账的可能性以及提升软件靠谱性。4.1主程序流程系统主要的程序芯片是实现对整个系统中各个部分电路的初始化操作，这包含对驱动电路模块以及对超声波传感器模块的初始化，也来回发出脉冲信息，等待外部中断以及根据所需要功能进行相应的操作。主程序流程如图4-1所示。 开始初始化启动小车避障程序测距 有无有障碍物吗图4-1主程序流程图4.2主要子程序流程4.2.1超声波子程序流程主要是实现功能测距软件分为两部分，主程序和中断服务程序，定时中断的子程序完成超声波的来回发送，外面的中断子程序则实现时间内容的读取、距离远近的计算、结论的输出操作。主要的程序第一是对整体环境初始操作，设定定时器T0运作方式是16位定时计数器方式。总中断可以使EA给显示端口P0和P1清0。后来调回超声波产生的子程序给出一个超声波脉冲序列，是免除超声波从发出直接传播到发出造成的折射波发出，要求拖延约0.1 ms后才可以开外部中断0接受弹回的超声波信息。因为应用的是12MHz的晶体振当，计数器每当计算一个数值就会花费1s，所以主程序检查到成功的准确位置以后，把计数器T0中的数按公式（2）进行计算，便可以获得被测东西和测量距离器件之间的长短，设计时位20时的声音速度是344 m/s于是有:d=(ct)/2=172T0/10000cm(2)在这当中，T0是计数器T0的数值。 超声波产生的子程序功能是经过P1.0口发出大约2个超声波脉冲信息，脉冲宽窄是12s大约，这时让计数器T0进行计算时间。超声波产生的子程序比较容易，但是需要程序操作正确，因此运用C语言的编程。超声波测量距离仪器主程序用来检测外部中断检查回返超声波的信息，如果收到弹回的超声波信息，即可运行中断部分。运行中断以后就立刻打开计时器T开始计算时间，并且把测量距离的字赋值为1。如果当计时器溢出来的时候并没有检查到超声波弹回的信息，那么定时器T0溢出来的中断信息会让外不中断0闭合，而且把测量距离赋值为2用来表示这次测量距离的失败。 前面的测量距离的电路所输出的端口接入单片机INT0口，中断的优先级别很高，左边和右边的测距电路会输出经过或门IC3A的输入接入单片机INT1口，此时单片机P1.3和P1.4收到的IC3A的输出端口，对中断的源头的认知程序的查询来操作，中断的优先级是先右后左。37外部中断入口定时器中断入口开始关外部中断定时器初始化初始化读取时间值定时中断子程序发射超声波计算距离发射完否有回波吗N N结果输出开外部中断停止发射外部中断子程序Y Y返回返回返回a. 主程序流程 b.定时中断服务子程序流程 c. 外部中断服务子程序流程图4-2超声波测距系统软件设计4.2.2避障子程序流程图当智能小车检查到有障碍物以后，执行避障的子程序，判断障碍物的情况，根据障碍物的情况选择相应的避障方式控制小车做出做出相应的避障动作。避障完成后退出。其子程序流程图如图4-3所示。开始初始化控制器发送超声波测距命令 读取串口数据计算实测距离值USValue USValue40CM小车右转Y YN延时500ms小车前进上传距离信息返回图4-3避障子程序流程图4.3软件调试单片机是这次设计的主要控制元件，只要确保单片机的正确操作才可以实现程序的操作以及控制。确保单片机最小系统可以正常的运作才是真正的前提。识别的方法是用万能表测试单片机时钟引脚（18、19脚）的对于地面的压降，为了正常的运转单片机可以以数字万用表测试为实例：18的脚对于地面约为2.24V，19脚对与地面约为2.09V。针对疑惑是恢复电路事故从而不可以正常的运作单片机便可应用模拟恢复的办法去识别，单片机通常的工作时第9脚对与地面的压降为零，可使用导线在最短的时间和5V接触一下，实现一下上电复位，一旦单片机能可以运作了，说明这个复位电路没问题。本设计功能很多，所以对于它的程序也较为复杂，所以在编写程序和测试时候发现了很多疑问。第一要对测试用的延时进行修改，可以解决避障的问题。这次设计应用了Keil4 软件进行编写程序和程序的运行监测，这款软件也是目前最为广泛的发现MCS-51 系列单片机的软件。熟练使用这一款软件对于51 系列单片机的粉丝来说是非常必要的。图4-4 Keil4 软件界面图在应用Keil4软件时要求我们注意的是：在程序编程时要记住输出.hex文件，由于STC