智能小車避障系統(tǒng)設計

1、在此處鍵入I畢業(yè)設計說明書設計題目: 專 業(yè): 班 級: 學 號: 姓 名: 指導教師: 二一五年十二月二日在此處鍵入II 目錄摘要 .1第章緒論 .2第 2 章方案論證 .32.1系統(tǒng)總體方案設計.32.2系統(tǒng)方案的選擇與比較.32.2.1控制模塊方案的選擇 .32.2.2顯示模塊方案的選擇 .42.2.3超聲波模塊方案的選擇 .42.2.4驅(qū)動模塊方案的選擇 .42.3系統(tǒng)總體方案論證.5第 3 章硬件電路設計 .63.1整機設計.63.1.1整機系統(tǒng) .63.1.2避障系統(tǒng)工作模式 .63.2各功能模塊硬件電路設計.83.2.1單片機最小系統(tǒng) .83.2.2液晶顯示電路 .123.2.3

2、驅(qū)動電路 .183.2.6超聲波測距避障電路 .21第 4 章系統(tǒng)軟件設計 .234.1主程序流程.234.2主要子程序流程.234.2.1液晶顯示子程序流程 .244.2.2超聲波子程序流程 .244.2.3避障子程序流程圖 .26在此處鍵入III4.3軟件調(diào)試.26第 5 章系統(tǒng)制作與調(diào)試 .285.1硬件制作.285.1.1Altium Designer 14 軟件 .285.1.2PCB 的設計與制作 .295.2硬件電路的安裝與焊接.315.3電腦端的 ISP 控制軟件.325.4實物安裝與調(diào)試.33結(jié)論 .36參考文獻 .37附錄 1系統(tǒng)各部分設計原理圖 .38附錄 2系統(tǒng)各部分設

3、計 PCB 板 .40附錄 3元件清單表 .41附錄 4源程序 .43摘要系統(tǒng)以 MCS-51 單片機為控制核心，完成對系統(tǒng)各個子模塊的控制工作，從而保證各模塊正常有序的完成任務；電源模塊負責為整個系統(tǒng)供電，提供所需的電壓；采用超聲波模塊對障礙物進行探測和距離測定；顯示模塊負責顯示小車距離障礙物的距離和設計者姓名；語音模塊負責對障礙物距離進行語音提示；紅外對管模塊負責探測地面黑白線，保證小車按預定路線行駛；電機驅(qū)動模塊負責小車的運行，其中小車驅(qū)動由 L298N 驅(qū)動電路完成，速度由單片機輸出的 PWM波控制。同時，設計制作的實物功能齊全，美觀大方。關鍵詞避障；超聲波；單片機第章緒論近年來，隨著

4、電子測量技術的發(fā)展，運用超聲波做出精確測量已成可能。隨著經(jīng)濟發(fā)展，電子測量技術應用越來越廣泛，而超聲波測量因其測量精確度高，成本低，性能穩(wěn)定而備受青睞。超聲波是指頻率在20kHz以上的聲波，它屬于機械波的范疇。超聲波也遵循一般機械波在彈性介質(zhì)中的傳播規(guī)律，如在介質(zhì)的分界面處發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，在進入介質(zhì)后被介質(zhì)吸收而發(fā)生衰減等。正是因為具有這些性質(zhì)，使得超聲波可以用于距離的測量中。隨著科技水平的不斷提高，超聲波測距技術被廣泛應用于人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪?。一般的超聲波測距儀可用于固定物體物位或液位的測量，適用于建筑物內(nèi)部、液位高度的測量等。由于超聲測距是一種非接觸檢測技術，不受光線、被測對象顏色

5、等的影響，較其它儀器更衛(wèi)生，更耐潮濕、粉塵、高溫、腐蝕氣體等惡劣環(huán)境，具有少維護、不污染、高可靠、長壽命等特點。因此可廣泛應用于造紙業(yè)、礦業(yè)、電廠、化工業(yè)、特殊水處理、污水處理廠、農(nóng)業(yè)用水、環(huán)保檢測、食品（酒業(yè)、飲料業(yè)、添加劑、食用油、奶制品） 、防汛、水文、明渠、空間定位、公路限高等行業(yè)中?？稍诓煌h(huán)境中進行距離準確度在線標定，可直接用于水、酒、糖、飲料等液位控制，可進行差值設定，直接顯示各種液位罐的液位、料位高度。因此，超聲測距在特殊環(huán)境下有較廣泛的應用。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于實現(xiàn)實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的指標要求，因此為了使移動機器人能夠自動躲

6、避障礙物行走，就必須裝備測距系統(tǒng)，以使其及時獲取距障礙物的位置信息（距離和方向） 。因此超聲波測距在移動機器人的研究上得到了廣泛的應用。同時由于超聲波測距系統(tǒng)具有以上的這些優(yōu)點，因此在汽車倒車雷達的研制方面也得到了廣泛的應用。超聲波測距電路可以由傳統(tǒng)的模擬或者數(shù)字電路構(gòu)建，但是基于這些傳統(tǒng)電路構(gòu)建的系統(tǒng)往往可靠性差，調(diào)試困難，可擴展性差，所以基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)被廣泛的應用。通過簡單的外圍電路發(fā)生和接收超聲波，單片機通過采樣獲取到超聲波的傳播時間，用軟件來計算出距離，并且可以采集環(huán)境溫度進行測距補償，其測量電路小巧，精度高，反映速度快，可靠性好。第 2 章方案論證2.1系統(tǒng)總體方案設計根

7、據(jù)設計任務要求，可將此系統(tǒng)劃分為四個部分，第一個部分為單片機控制模塊，它由 STC89C52RC 單片機、單片機最小系統(tǒng)、串口通信電路和相應輔助電路組成，并主要負責各個子模塊的控制工作，從而保證各自模塊正常有序的完成各自任務；第二個部分為驅(qū)動模塊，它的主要作用是驅(qū)動小車直流電機，使小車運動。第三個部分為顯示模塊，它主要用于顯示小車距離障礙物的距離等信息。第四個部分為超聲波傳感器，他主要用于對小車運行前方的障礙物進行探測和對障礙物距離進行判斷。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。主控系統(tǒng)LCD 液晶顯示模塊驅(qū)動模塊超聲波模塊圖 2-1系統(tǒng)總框圖2.2系統(tǒng)方案的選擇與比較2.2.1控制模塊方案的選擇第一

8、種方案：選用數(shù)字邏輯電路平臺，整個超聲波測距避障的控制系統(tǒng)由計數(shù)器、譯碼器和 555 定時器等數(shù)字芯片組成。其電路具有邏輯結(jié)構(gòu)簡單、精確控制等優(yōu)點，但也有功能單一、不易調(diào)試等缺點。第二種方案：選用單片機平臺，整個超聲波測距避障控制系統(tǒng)由 MCS-51 單片機最小系統(tǒng)作為主控制器。同時，STC89C52RC 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點。方案比較：雖然采用數(shù)字邏輯電路平臺可以實現(xiàn)超聲波測距避障，電路結(jié)構(gòu)簡單，但整個系統(tǒng)的功能單一。為了高質(zhì)量完成復雜的設計要求，此系統(tǒng)采用第二種方案。2.2.2顯示模塊方案的選擇第一種方案：采用由 LED 彩燈、七段 LED

9、 數(shù)碼管組成的顯示方案，但其只能顯示有限的指示信號和數(shù)碼字符，無法達到設計要求。第二種方案：采用由 1602LCD 液晶顯示器組成的顯示方案，該模塊功能強大，可方便的顯示各種英文字符等內(nèi)容。方案比較：采用第一種方案不能很好的達到設計要求，數(shù)碼管只能顯示字碼，不能顯示字母；而采用第二種方案能充分利用 1602LCD 液晶顯示器顯示障礙物距離等信息。故選用第二種方案。2.2.3超聲波模塊方案的選擇第一種方案：采用 US-100 超聲波模塊，US-100 超聲波測距模塊可實現(xiàn)2cm4.5m 的非接觸測距功能、擁有 2.45.5V 的寬電壓輸入范圍、靜態(tài)功耗低于 2mA，自帶溫度傳感器對測距結(jié)果進行校

10、正、同時具有 GPIO、串口等多種通信方式、內(nèi)帶看門狗、工作穩(wěn)定可靠。第二種方案：采用 HY-SRF05 超聲波模塊，HY-SRF05 超聲波測距模塊可提供 2cm450cm 的非接觸距離感測功能，測距精度可達 3mm，模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器和控制電路。方案比較：由于該系統(tǒng)的超聲波模塊主要用于對小車運行前方障礙物的探測及障礙物距離的探測，故對功能要求不高。經(jīng)過比較，故此方案選用第二種方案。2.2.4驅(qū)動模塊方案的選擇第一種方案：采用由多個三極管和續(xù)流二極管組成的雙 H 橋驅(qū)動電路，該結(jié)構(gòu)原理簡單，但結(jié)構(gòu)復雜且驅(qū)動電流過小。第二種方案：采用以 L298N 為核心的集成驅(qū)動電路，該方案結(jié)構(gòu)簡

11、單，且驅(qū)動電流大。方案比較：采用第一種方案時驅(qū)動電流不足，可能會出現(xiàn)小車運行緩慢，嚴重時甚至會燒毀三極管；第二種方案驅(qū)動電流大，足以保證小車的運行，且體積小、電路結(jié)構(gòu)簡單。故此設計選用第二種方案。2.3系統(tǒng)總體方案論證系統(tǒng)系統(tǒng)設計方框總圖如圖 2-2 所示。S T C89C52RC最小系統(tǒng)1602LCD 顯示模塊L298N 驅(qū)動模塊SRF05 超聲波模塊圖 2-2系統(tǒng)設計方框總圖經(jīng)上述對各模塊的方案選擇與論證，此設計的超聲波測距避障系統(tǒng)主要以一片 MCS-51 系列單片機為控制核心，STC89C52RC 單片機用作超聲波測距避障系統(tǒng)主控芯片；以 SRF05 超聲波傳感器作為障礙物測距傳感器；以

12、 1602LCD 液晶顯示器作為障礙物距離的顯示；以 L298N 驅(qū)動模塊作為小車運動的驅(qū)動部分。第 3 章硬件電路設計硬件電路是整個系統(tǒng)的核心基礎，需要全面考慮系統(tǒng)運行的各個狀態(tài)。這里，除了要實現(xiàn)整個超聲波測距避障系統(tǒng)的基本功能以外，還需考慮以下幾個因素：系統(tǒng)的穩(wěn)定度和性能指標；元器件的通用性和易購性；系統(tǒng)的可擴展性。因此，硬件電路的設計至關重要，現(xiàn)對各功能模塊進行深度的分析與探討。3.1整機設計3.1.1整機系統(tǒng)系統(tǒng)主要以一片 MCS-51 單片機為控制核心，采用模塊化設計，完成整個循跡避障系統(tǒng)。其具體分可為以下七個功能模塊：單片機控制模塊、超聲波模塊、循跡模塊、顯示模塊、語音提示模塊和驅(qū)

13、動模塊。1單片機最小系統(tǒng)作為整個硬件電路的核心電路，它既是協(xié)調(diào)各個模塊使之正常有序作的控制器，也是計算系統(tǒng)運行過程中數(shù)據(jù)參數(shù)的處理器。它由單片機、時鐘電路和復位電路三大部分組成。2障礙物的探測和障礙物距離的測定采用 SRF05 超聲波模塊，分別探測小車前、左、右的障礙物。3采用 1602LCD 液晶顯示模塊顯示障礙物距離，運用軟件控制其分別顯示小車前方、左側(cè)和右側(cè)的障礙物距離。4驅(qū)動電路模塊采用 L298N 集成驅(qū)動，它將驅(qū)動直流電機來帶動小車按預定路線行駛。3.1.2避障系統(tǒng)工作模式根據(jù)設計要求及實際應用規(guī)則，小車需多種情況下避障，其避障模式就會有多種，需要根據(jù)不同的障礙情況作不同的規(guī)避動作

14、。在此舉兩個最常見的類型。一種是小車正面有障礙物的情況，另一種是小車側(cè)面有障礙物的情況。當小車正面有障礙物障時，單片機檢測到前方障礙物與小車之間的距離小于設定距離時，開始避障，此時單片機判斷在小車左右方向障礙物離小車的距離分別為多大，然后根據(jù)兩邊距離大小選擇與障礙物距離大的一邊轉(zhuǎn)向行駛。當檢測到障礙物距離不再低于設定距離時，小車避障完畢恢復直線行駛。其運行圖如圖3-1.圖 3-1小車正面避障運行圖當小車側(cè)面有障礙物時，單片機檢測到側(cè)面障礙物與小車之間距離小于設定的距離時，運行側(cè)面避障程序，向與障礙物方向相反的方向轉(zhuǎn)向，直到側(cè)面障礙與小車距離大于設定的距離時恢復直線行駛。運行圖如圖 3-2 所示

15、。圖 3-2小車側(cè)面避障運行狀態(tài)3.2各功能模塊硬件電路設計3.2.1單片機最小系統(tǒng)單片微機(Single-Chip Microcomputer)簡稱為單片機。它在一塊芯片上集成中央處理單元 CPU、隨機存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、定時/計數(shù)和多功能輸入/輸出 I/O 口,如并行口 I/O、串行口 I/O 和轉(zhuǎn)換 A/D 等。MCS-51 系列單片機在我國得到了廣泛的應用，是單片機的主流系列，軟硬小車障礙物件應用設計資料豐富齊全。為了提高指令的執(zhí)行速度和效率，采用了面向控制的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的獨立 CPU。此設計主要采用 STC89C52RC 單片機作為系統(tǒng)的主控制芯片，這是因為它是目前

16、應用比較廣泛的 MCS-51 系列兼容型單片機。現(xiàn)將 STC89C52RC 單片機的特點介紹如下：1增強型 6 時鐘/機器周期，12 時鐘/機器周期 8051CPU。2工作電壓：3.4V5.5V。3工作頻率范圍：040MHz，相當于普通 8051 的 080MHz，實際工作頻率可達 48MHz。4用戶應用程序空間 8K 字節(jié)。5片上集成 1280 字節(jié)/512 字節(jié) RAM。6通用 I/O 口（32/36 個） ，復位后為：P1/P2/P3/P4 是準雙向口/弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口） 。P0 口開漏輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，但作為 I/O 口用時，則需加上拉電阻

17、。7ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應用可編程） ，無需專用編程器/仿真器可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，8K 程序 3 秒即可完成一片 ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP （在應用可編程） ，無需專用編程器/仿真器可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，8K 程序 3 秒即可完成一片。8內(nèi)置 EEPROM 功能和看門狗功能。9共 3 個 16 位定時器/計數(shù)器，其中定時器 0 還可以當成 2 個 8 位定時器使用。10外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。11通用異步串行口(UART)，還可用定時

18、器軟件實現(xiàn)多個 UART。12工作溫度范圍：075。STC89C52RC 單片機最小系統(tǒng)的基本工作電路包括電源電路、時鐘電路和復位電路。其組成方框圖如圖 3-3 所示：單片機電源電路時鐘電路復位電路圖 3-3單片機最小系統(tǒng)組成方框圖1電源電路電源電路模塊為單片機最小系統(tǒng)和其他功能模塊提供標準的+5V 電源電壓。2時鐘電路單片機的時鐘信號為單片機芯片內(nèi)部的各種操作提供時間基準，時鐘電路為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列。作為單片機工作的時間基準，典型的晶體振蕩頻率為12MHz。MCS-51 系列單片的時鐘信號可以由兩種方式產(chǎn)生：一種為內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另一種為外部時鐘方式。其兩種電路如

19、圖 3-4 所示。（a）內(nèi)部時鐘方式 （b）外部時鐘方式圖 3-4單片機時鐘信號示意圖3復位電路單片機復位是使 CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件都恢復到一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。當在 MCS-51 系列單片的 RST 引腳處引入高電平并保持 2 個機器周期，單片機內(nèi)部就執(zhí)行復位操作。單片機常見的復位電路有兩種基本形式：一種是上自動電復位，另一種是手動復位。其兩種電路方式如圖3-5（a） 、 （b）所示。在此設計中我們采用手動復位方式。（a）上電自動復位 （b）手動復位圖 3-5單片機復位電路示意圖由于 STC89C52RC 單片機芯片內(nèi)有時鐘振蕩電路，所以此系統(tǒng)單片機均采用內(nèi)部時

20、鐘方式。只需在單片機的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接石英晶體和微調(diào)電容，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機內(nèi)部產(chǎn)生時鐘信號脈沖信號。同時，也采用手動復位電路。其具體電路設計如圖 3-6 所示。在此圖中，C1、C2 電容的作用的是穩(wěn)定頻率和快速起振，其值為 530pF，在此選擇 30pF；晶振 X1 的振蕩頻率范圍在 1.212MHz 之間選擇，在此選擇 12MHz。P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.2/ECI3P1.3/CEX04P1.4/CEX15P1.5/CEX26P1.6/CEX37P1.7/CEX48RST9P3.0/RxD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.

21、3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119VSS20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VCC40U2STC12C5A60S21234567816151413121110910KRP2Res Pac

22、k4VCCD0D1D2D3D4D5GNDD6D7TXRX12Y112M30pFC1Cap30pFC2Cap1KR8Res2220R6Res222uFC5CapS2SW-PBVCCGNDGND圖 3-6單片機最小系統(tǒng)電路圖EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT1 13T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD1089C52

23、圖 3-7單片機引腳圖單片機的引腳說明：89C52 系列單片機采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP 結(jié)構(gòu)，下圖是它們的引腳配置，40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4 組 8位共 32 個 I/O 口，中斷口線與 P3 口線復用。其引腳排列如圖 3-7。控制引腳介紹：1ALE:系統(tǒng)擴展時，P0 口是八位數(shù)據(jù)線和低八位地址先復用引腳，ALE 用于把 P0 口輸出的低八位地址鎖存起來，以實現(xiàn)低八位地址和數(shù)據(jù)的隔離。2PSEN；低電平有效時，可實現(xiàn)對外部 ROM 單元的讀操作。3EA:當 EA 信號為低電平時，對 ROM 的讀操作限制在外部程序存儲器；而當 EA 為高電

24、平時，對 ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始的，并可延至外部程序存儲器。4RST:當輸入的復位信號延續(xù)兩個機器周期以上的高電平時即為有效，用以完成單片機的復位初始化操作。5XTAL 和 XTAL2：外接晶振引線端。并行 I/O 端口介紹：P0 端口P0.0-P0.7 P0 是一個 8 位漏極開路型雙向 I/O端口，端口置 1（對端口寫 1）時作高阻抗輸入端。作為輸出口時能驅(qū)動 8 個TTL。P1 端口P1.0P1.7 P1 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。輸出時可驅(qū)動 4 個 TTL。端口置 1 時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部 Flash 程序存儲器

25、編程時，接收低 8 位地址信息。P2 端口P2.0P2.7 P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。輸出時可驅(qū)動 4 個 TTL。端口置 1 時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時，接收高 8 位地址和控制信息。在訪問外部程序和 16 位外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口送出高 8 位地址。而在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時其引腳上的內(nèi)容在此期間不會改變。P3 端口P3.0P3.7 P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。輸出時可驅(qū)動 4 個 TTL。端口置 1 時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。除此之外 P3

26、 端口還用于一些專門功能，具體請看下表 3-1。3-1P3 引腳的第二功能說明P3 引腳兼用功能P3.0串行通訊輸入（RXD）P3.1串行通訊輸出（TXD）P3.2外部中斷 0 申請（ INT0）P3.3外部中斷 1 申請（INT1）P3.4定時器/計數(shù)器 0 的外部輸入(T0)P3.5定時器/計數(shù)器 1 的外部輸入(T1)P3.6外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 WRP3.7外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 RD3.2.2液晶顯示電路在此設計中，選用 1602LCD 液晶模塊顯示三個方向的障礙物距離。11602LCD 液晶顯示器介紹液晶顯示器（LCD）的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點、線、面并配合背部燈管構(gòu)成畫

27、面。液晶體積小、功耗低、顯示操作簡單。此設計選用1602LCD 液晶顯示器。其外形如圖 3-7 所示。圖 3-71602LCD 實物圖現(xiàn)將其主要技術參數(shù)和顯示特性如下：1電源：VDD 為+4.5V+5.5V；2顯示內(nèi)容：16*2 字符；3工作電流：2.0MA(5.0V)；4顯示顏色：藍屏；5模塊最佳工作電壓：5.0V； 6顯示角度：6：00 鐘直視；7與 MCU 接口：8 位并口；8配置 LED 背光；9多種軟件功能：光標顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等。其基本操作時序如圖 3-8 所示。其基本時序如表 3-2 所示。其讀寫操作如圖 3-9 所示。其內(nèi)存地址如圖 3-10 所示。其控制指

28、令集如表 3-3 所示。其控制接口時序如圖 3-11 所示。其初始化過程如下所示。圖 3-81602LCD 基本操作時序表 3-21602LCD 時序參數(shù)圖 3-91602LCD 讀寫操作圖 3-101602LCD 內(nèi)存地址表 3-31602LCD 控制指令集其初始化過程（復位過程）：（1）延時 15MS（2）寫指令 38H(不檢測忙信號)（3）延時 5MS（4）寫指令 38H（不檢測忙信號）（5）延時 5MS（6）寫指令 38H（不檢測忙信號）（7） （以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)之前均需檢測忙信號）（8）寫指令 38H：顯示模式設置（9）寫指令 08H：顯示關閉（10）寫指令 01H：顯示清

29、屏（11）寫指令 06H：顯示光標移到設置（12）寫指令 0CH：顯示開關光標設置圖 3-111602LCD 控制接口時序圖2液晶顯示電路設計若要用單片機控制 1602LCD 液晶顯示模塊正常的顯示字符、圖形和動畫，就必須了解此液晶顯示模塊的各引腳定義和功能，其引腳功能介紹如表 3-4 所示。其基本外形尺寸如圖 3-12 所示。圖 3-12LCD1602 外觀圖表 3-41602LCD 液晶引腳功能介紹在此設計中采用的 1602LCD 為標準的液晶顯示器件。其典型的應用電路如圖所示。圖 3-13液晶顯示模塊典型應用原理圖此設計分別采用一塊 TC1602LCD 液晶顯示模塊顯示障礙物距離和學號。

30、TC1602 顯示的容量為 2 行 16 個字。液晶顯示屏有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧、使用方便等諸多優(yōu)點，與數(shù)碼管相比，顯得更專業(yè)、美觀。使用時，可將 P0 與 LCD 的數(shù)據(jù)線相連，P2 口與 LCD 的控制線相連，如圖所示。圖 3-141602LCD 液晶顯示硬件電路圖3.2.3驅(qū)動電路在此設計中，小車使用的是直流電機。從單片機輸出的信號功率很弱，即使在沒有其它外在負載時也無法帶動電機，所以在實際電路中我們加入了電機驅(qū)動芯片提高輸入電機信號的功率，從而能夠根據(jù)需要控制電機轉(zhuǎn)動。本設計中電機驅(qū)動采用 L298 集成 H 橋芯片如圖 3-17。L298 中有兩套 H 橋電路，剛好

31、可以控制兩個電機。它的使能端可以外接高低電平，也可以利用單片機進行軟件控制，極大地滿足各種復雜電路需要。該芯片的主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達 46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達 3A，持續(xù)工作電流為 2A；內(nèi)含兩個 H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機和步進電機，繼電器，線圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作；有一個邏輯電源輸入端，是內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。引腳如功能如表 3-5 所示。圖 3-17L298N 引腳圖L298N 可接受標準 TT

32、L 邏輯電平信號 VSS，VSS 可接 4.57 V 電壓。4 腳VS 接電源電壓，VS 電壓范圍 VIH 為2.546V。輸出電流可達 2.5A，可驅(qū)動電感性負載。1 腳和 15 腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。L298N 可驅(qū)動 2 個電動機，OUT1、OUT2 和 OUT3、OUT4之間可分別接電動機，此設計選用驅(qū)動兩臺電動機。5、7、10、12 腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn)。ENA、ENB 接控制使能端，控制電機的停轉(zhuǎn)。本設計采用高電壓，大電流的 L298N 全橋驅(qū)動芯片，其外圍電路設計如圖3-18 所示，它響應頻率高，一片 L298N 可以分別

33、控制兩個直流電機。兩個電機的四個正方向信號和兩個 PWM 信號經(jīng) L298N 后能夠很好的控制電機的正反轉(zhuǎn)和較大范圍的控制電機電壓。表 3-5L298N 引腳編號與功能引腳編號名稱功能1電流傳感器 A在該引腳和地之間接小阻值電阻可用來檢測電流2輸出引腳 1內(nèi)置驅(qū)動器 A 的輸出端 1，接至電機 A3輸出引腳 2內(nèi)置驅(qū)動器 A 的輸出端 2，接至電機 A4電機電源端電機供電輸入端,電壓可達 46V5輸入引腳 1內(nèi)置驅(qū)動器 A 的邏輯控制輸入端 16使能端 A內(nèi)置驅(qū)動器 A 的使能端7輸入引腳 2內(nèi)置驅(qū)動器 A 的邏輯控制輸入端 28邏輯地邏輯地9邏輯電源端邏輯控制電路的電源輸入端為 5V10輸入

34、引腳 3內(nèi)置驅(qū)動器 B 的邏輯控制輸入端 111使能端 B內(nèi)置驅(qū)動器 B 的使能端12輸入引腳 4內(nèi)置驅(qū)動器 B 的邏輯控制輸入端 213輸出引腳 3內(nèi)置驅(qū)動器 B 的輸出端 1，接至電機 B14輸出引腳 4內(nèi)置驅(qū)動器 B 的輸出端 2，接至電機 B15電流傳感器 B在該引腳和地之間接小阻值電阻可用來檢測電流表 3-6 L298N 對直流電機控制的邏輯功能表說明：表 3-6 為 L298N 的邏輯控制表，其中 C、D 分別為 IN1、IN2 或IN3、IN4；L 為低電平，H 為高電平，*為不管是低電平還是高電平。如圖 3-18 所示，本設計中 L298N OUT1、OUT2 和 OUT3、O

35、UT4 之間各接一個小直流電動機。VSS 9 腳接入經(jīng)過穩(wěn)壓后的+5V，VS 4 腳直接接+9V 電源。1、5、8 腳都接地。5、7、10、12 腳接輸入控制信號(控制信號從單片機P0.0、P0.1、P0.3、P0.4 發(fā)出，經(jīng)光電耦合器 TLP521-4 后接 L298N 的5、7、10、12 腳輸入)，控制電機的正反轉(zhuǎn)。輸入CD輸出HHL正轉(zhuǎn)HLH反轉(zhuǎn)L*無輸出，不工作圖 3-18電機電路圖單片機的兩個端口（P0.2、P0.5）給出 PWM 信號直接與 ENA、ENB 相連控制使能端，從而達到控制電機直行、加減速、倒退等動作。在該模塊設計中，我們采用了小周期信號，通過改變小車的占空比對小車

36、的速度進行調(diào)節(jié)。將小車速度分為 20 個檔，這樣就可以讓小車在調(diào)試過程中得到一個合理的速度，使其行駛在對穩(wěn)定的狀態(tài)。3.2.6超聲波測距避障電路超聲波電路原理圖如圖 3-20 所示。發(fā)射電路主要由低噪聲 JFET 輸入的運算放大器和超聲波發(fā)射換能器 R 構(gòu)成，單片機 P1.0 端口輸出的 40kHz 的方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路由單片機 P1.0 端口經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。輸出端采兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。上位電阻 R20、R21 一方面可以提高運算放大器

37、TL074 輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時間。壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波換能器內(nèi)部有兩個壓電晶片和一個換能板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片會發(fā)生共振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波，這時它就是一個超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收換能器。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時應分清器件上的標志。圖 3-20超聲波模塊電路原理圖超聲波接收電路由電平轉(zhuǎn)換芯片 ST202 和超

38、聲波接收換能器 T 組成。ST202是一款電平轉(zhuǎn)換的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率 38 kHz 與測距的超聲波頻率 40 kHz 較為接近，因為當 ST202 接受到 40KHZ 的信號時，會在第 7 腳產(chǎn)生一個低電平下降脈沖，這個信號可以接到單片機的外部中斷引腳作為中斷信號輸入，可以利用它制作超聲波接收電路。實驗證明用 ST202 接收超聲波(無信號時輸出高電平)，具有很好的靈敏度和較強的抗干擾能力。第 4 章系統(tǒng)軟件設計硬件平臺結(jié)構(gòu)一旦確定，大的功能框架即形成，軟件在硬件平臺上構(gòu)筑，完成各部分硬件的控制和協(xié)調(diào)工作。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實現(xiàn)的，由于軟件

39、的可伸縮性，最終實現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強可弱，差別可能很大。因此，軟件是系統(tǒng)的靈魂。軟件采用模塊化設計方法，不僅易于編程和調(diào)試，也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。4.1主程序流程系統(tǒng)主程序模塊主要完成對系統(tǒng)中各模塊電路的初始化等工作，其主要包括對液晶顯示器、驅(qū)動電路和超聲波傳感器的初始化，同時循環(huán)發(fā)送脈沖信號，等待外部中斷以及根據(jù)所需要功能進行相應的操作。主程序流程如圖 4-1 所示。圖 4-1主程序流程圖4.2主要子程序流程4.2.1液晶顯示子程序流程LCD 液晶顯示模塊可用于顯示姓名和學號以及距離障礙物的距離，其數(shù)據(jù)有單片機的 P2 口輸入，其控制由單片機的 P0 口進行控制。由單片機最小系

40、統(tǒng)開 始初 始 化有障礙嗎啟動小車測距并顯示避障程序有無對其進行實時刷新。其子程序流程如圖 4-2 所示。LCD 初始化結(jié)束與 STC89C52 單片機通信顯示動畫1顯示動畫2顯示動畫3開始圖 4-2 LCD液晶顯示子程序流程圖4.2.2超聲波子程序流程主要是實現(xiàn)功能測距軟件分為兩部分，主程序和中斷服務程序，如圖 4-3 (a)(b)(c) 所示。主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。定時中斷服務子程序完成三個方向超聲波的輪流發(fā)射，外部中斷服務子程序主要完成時間值的讀取、距離計算、結(jié)果的輸出等工作。其主程序如圖 4-3（a）所示。主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設置定時器 T0

41、工作模式為 16 位定時計數(shù)器模式。置位總中斷允許位 EA 并給顯示端口 P0 和 P1 清 0。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個超聲波脈沖，為了避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直射波觸發(fā)，需要延時約 0.1 ms（這也就是超聲波測距儀會有一個最小可測距離的原因）后才打開外中斷 0 接收返回的超聲波信號。由于采用的是 12MHz 的晶振，計數(shù)器每計一個數(shù)就是 1s，當主程序檢測到接收成功的標志位后，將計數(shù)器 T0 中的數(shù)（即超聲波來回所用的時間）按式（2）計算，即可得被測物體與測距儀之間的距離，設計時取 20時的聲速為344 m/s則有:d=(ct)/2=172T0/10000cm(2

42、)其中，T0 為計數(shù)器 T0 的計算值。 超聲波發(fā)生子程序的作用是通過 P1.0 端口發(fā)送 2 個左右超聲波脈沖信號（頻率約 40kHz 的方波） ，脈沖寬度為 12s 左右，同時把計數(shù)器 T0 打開進行計時。超聲波發(fā)生子程序較簡單，但要求程序運行準確，所以采用 C 語言編程。超聲波測距儀主程序利用外中斷檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（即 INT0 引腳出現(xiàn)低電平） ，立即進入中斷程序。進入中斷后就立即關閉計時器 T 停止計時，并將測距成功標志字賦值1。如果當計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號，則定時器 T0 溢出中斷將外中斷 0 關閉，并將測距成功標志字賦值 2 以表示此次測

43、距不成功。 前方測距電路的輸出端接單片機 INT0 端口，中斷優(yōu)先級最高，左、右測距電路的輸出通過與門 IC3A 的輸出接單片機 INT1端口，同時單片機 P1.3 和 P1.4 接到 IC3A 的輸入端，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級為先右后左。 圖 4-3超聲波測距系統(tǒng)軟件設計4.2.3避障子程序流程圖a 主程序流程圖外部中斷入口b 定時中斷服務子程序c 外部中斷服務子程序 初始化 開始定時中斷子程序有回波嗎外部中斷子程序定時器中斷入口定時器初始化 發(fā)射超聲波三方均發(fā)射完否NNYY 停止發(fā)射 返回 關外部中斷 讀取時間值 計算距離 結(jié)果輸出 開外部中斷 返回返回當小車檢測到有障礙

44、物后，進入避障子程序，判斷障礙物的情況，根據(jù)障礙物的情況選擇相應的避障方式控制小車做出做出相應的避障動作。避障完成后退出。其子程序流程圖如圖 4-4 所示。圖 4-4 避障子程序流程圖4.3軟件調(diào)試單片機是本設計的核心控制器，只有保證單片機的正常工作才能完成程序的運行及顯示的控制。保證單片機最小系統(tǒng)能夠正常工作是前提。判斷辦法就是用萬用表測量單片機時鐘引腳（18、19 腳）的對地電壓，以正常工作的單片機用數(shù)字萬用表測量為例：18 腳對地約 2.24V，19 腳對地約 2.09V。對于懷疑是復位電路故障而不能正常工作的單片機也可以采用模擬復位的方法來判斷，單片機正常工作時第 9 腳對地電壓為零，

45、可以用導線短時間和5V 連接一下，模擬一下上電復位，如果單片機能正常工作了，說明這個復位電路沒問題。本設計功能很多，所以對于它的程序也較為復雜，所以在編寫程序和測試時出現(xiàn)了相對較多的問題。如燒入程序后，LCD 顯示屏顯示閃動，不循跡。則要首先對測用的延時進行逐漸修改，可以解決循跡問題。本設計采用 Keil4 軟件用來進行編寫程序和程序的調(diào)試，它是目前最流行開開 始有障礙物嗎障 礙 物 的 情 況情況 1情況 2情況 3結(jié) 束情況 4避障方式 1避障方式 2避障方式 3避障方式 4無有發(fā) MCS-51 系列單片機的軟件。軟件頁面如圖 4-5 所示。Keil4 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接

46、器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境( uVision)將這些部份組合在一起。運行 Keil4 軟件需要 Pentium 或以上的 CPU，16MB 或更多RAM、20M 以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP 等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對于使用 51 系列單片機的愛好者來說是十分必要的。圖 4-5Kil4l 軟件界面圖在使用 Keil4 軟件時需要注意的是：在程序編譯的時候一定要記得輸出.hex文件，因為 STCISP.exe 只有.hex 文件才能下進單片機里去。由于此循跡避障系統(tǒng)設計程序比較多，為了便于對程序的修改和

47、可移植性等要求，此設計軟件設計使用 C 語言來進行編程，其特點是 C 語言簡潔、使用方便、靈活，具有強大的圖形功能，C 語言生成目標代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高等。第 5 章系統(tǒng)制作與調(diào)試硬件的焊接與調(diào)試是整個超聲波循跡避障系統(tǒng)設計必不可少的一個環(huán)節(jié)，它將驗證整個系統(tǒng)設計是否實現(xiàn)了所要完成的功能。這一章重點介紹 PCB 主板的焊接、循跡傳感器的焊接、驅(qū)動電路焊接、電源電路的焊接與車體的搭建方法、ISP 軟件的使用以及整機的調(diào)試。5.1硬件制作5.1.1Altium Designer 14 軟件自 20 世紀 80 年代中期以來，計算機應用已進入各個領域并發(fā)揮著越來越大的作用。在這種背景下，美國

48、ACCEL Technologies Inc 公司推出了第一個應用于電子線路設計的軟件包TANGO，這個軟件開創(chuàng)了電子設計自動化（EDA）的先河。為了適應科學技術的發(fā)展，Protel Technology 公園以其強大的研發(fā)能力推出了 Protel For Dos，從此 Protel 這個名字在業(yè)內(nèi)日益響亮。Altium Designer 14 包含許多高效的新特性和增強功能，能夠使整個設計過程統(tǒng)一起來，實現(xiàn)用戶的電子產(chǎn)品創(chuàng)新理念，創(chuàng)造顯著地經(jīng)濟效益。Altium Designer 14 其主要功能如下所示。1高效的復雜電路板設計開發(fā)環(huán)境。2高效能的 DirectX 圖形引擎。3實時的 3D

49、可視化顯示。4電子和機械實時同步設計。5更真實的 PCB 著色和準確的對象幾何尺寸。6布線技術延伸到智能、快速的物理設計中。7內(nèi)部平面顯示。8支持適應制造技術得更高密度布線。9加工前的實時制造規(guī)則檢查。10通過設計智能感知簡化設計過程和項目導航。11全新的 Cadence Allegro 和 Zuken CADSTAR 導入器。12從設計到制造輸出作用編輯器的改進。13版本控制功能的增強。14實時鏈接到供應商的數(shù)據(jù)庫。15庫文件搜索功能的改進。16以企業(yè)形式管理產(chǎn)品發(fā)布和發(fā)布設計數(shù)據(jù)。17基于 FPGA 設計中的定制儀器。18更為直觀的邏輯分析儀。19數(shù)字波形顯示的增強控制。20FPGA 工具

50、反饋。21用 C 語音開發(fā)定制的 FPGA 邏輯。22可定制的 Wishbone 接口元件。23基于 FPGA 儀器的現(xiàn)場面板。24即插即用的軟件平臺生成器。25增強的設備視圖。其軟件界面如圖 5-1 所示。圖 5-1Altium Designer 14 軟件界面圖5.1.2PCB 的設計與制作PCB 板的制作和主板的焊接一般包括印制底圖圖樣描繪、底圖掩膜層制作和蝕刻加工等三個環(huán)節(jié)。首先根據(jù)整機設計，采用電子設計自動化軟件中的 Altium Designer 14 進行印制電路板底圖圖樣的設計。在軟件環(huán)境下繪制好底圖后，可用噴墨式或激光打印機將 PCB 板的設計圖樣打印出來，然后進行制作。其圖

51、樣如以下圖樣所示。圖 5-2驅(qū)動電路 PCB 板圖樣PCB 板的制作一般分制作印制電路板、清洗與打孔和檢修三個環(huán)節(jié)。1制作印制電路板利用所打印的 PCB 板圖樣、熱轉(zhuǎn)印紙和恒溫電熨斗完成制作。而熱轉(zhuǎn)印法制板的不足之處是：由于熱轉(zhuǎn)印紙局部缺陷等原因，會出現(xiàn)墨粉在熱轉(zhuǎn)印紙上局部附著不均勻等現(xiàn)象，對附著層太薄的地方，使抗腐蝕能力下降，影響 PCB 板的質(zhì)量。2清除防護層對于腐蝕好的印制電路板，選用細砂紙將防護層打磨掉，并進行清洗。3打孔對清洗好的印制電路板，需要在焊盤和固定位置鉆孔后，才能進行安裝。4檢修對制作好的 PCB 板，要進行嚴格檢查，判斷印制線間是否有短路、斷裂、脫落和起層問題，及時發(fā)現(xiàn)問

52、題后，可采用相應的修理或補救措施，若有嚴重質(zhì)量問題時，需要重新制作。出于實際需要和美觀需要，本超聲波循跡避障設計使用的 PCB 板為軍工級A 級黑漆雙面板，它與普通的 PCB 板相比具有耐高溫焊盤牢固可靠、抗壓力強不易變形等優(yōu)點；而且黑漆板更顯高貴和效果更炫目。5.2硬件電路的安裝與焊接在焊接元器件前，需要做好各項準備工作，對要用到的元器件進行清點和檢測、按照 PCB 板上元器件間距，依據(jù)電子產(chǎn)品安裝工藝要求。彎折好元器件引腳；對元器件引腳渡錫。且安裝元件要遵循先小后大，先輕后重，先內(nèi)后外的原則采用手工烙鐵錫焊。1單片機最小系統(tǒng)與串口通信電路的焊接最小系統(tǒng)是單片機得以正常工作的前提，包括時鐘電

53、路和復位電路，在焊接時需注意電解電容的正負極，晶振要盡可能的靠近單片機的 18、19 引腳，而且對晶振的焊接要迅速，不能長時間加熱，以免燒壞晶振。串口電路是單片機與上位機進行 TTL 電平轉(zhuǎn)換通信的必要電路，是上位機燒寫 Hex 文件到單片機的電路，在單片機運用系統(tǒng)中具有重要作用。2驅(qū)動電路焊接驅(qū)動電路是整車運行的動力輸出，相當于汽車的發(fā)動機，在整個系統(tǒng)中起著決定性作用。是將單片機最小系統(tǒng)輸出的控制指令轉(zhuǎn)化為車輛的運動信息。在焊接時，續(xù)流二極管要緊貼電路板安裝，驅(qū)動芯片在安裝時，要先焊接其散熱片，其次在安裝驅(qū)動芯片。7805 穩(wěn)壓芯片應緊貼安裝，將接地端應良好焊接。發(fā)光二極管應插到底安裝，光電

54、耦合器應安裝在集成電路插座上，方便更換。其焊接實物圖如下圖 5-4 所示。圖 5-4驅(qū)動電路實物圖5.3電腦端的 ISP 控制軟件STC-ISP 是一款單片機下載編程燒錄軟件，是針對 STC 系列單片機而設計的，可下載 STC89系列、12C2052 系列和12C5410等系列的 STC 單片機，使用簡便，現(xiàn)已被廣泛使用。在使用時的操作步驟如下：Step1/步驟1：選擇你所使用的單片機型號，如 STC12C5A60S2等Step2/步驟2：打開文件，要燒錄用戶程序，必須調(diào)入用戶的程序代碼（*.bin, *.hex）Step3/步驟3：選擇電腦串行口。Step4/步驟4：選擇下次冷啟動后，時鐘源

55、為“內(nèi)部 R/C 振蕩器”還是“外部晶體或時鐘”（STC12系列單片機只有內(nèi)部 R/C 振蕩時鐘)Step5/步驟5：選擇“Download/下載”按鈕下載用戶的程序進單片機內(nèi)部，可重復執(zhí)行電腦端操作如下頁圖5-5所示： 圖 5-5電腦端 STC-ISP 燒錄5.4實物安裝與調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)設計方案，此系統(tǒng)調(diào)試可分為硬件裝配、硬件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)三個部分。1硬件裝配由于此設計實物的焊接、裝配工作量非常大，所以在各部分電路安裝完成后，應首先對各部分電路進行測試，確保每一個電路都完好，能夠?qū)崿F(xiàn)預定功能。在進行整個系統(tǒng)的裝配時，要按照從低到高、充主到次的順序安裝。尤其需要注意的是，超聲波傳感器因為要前伸

56、出一部分，不能夠和電源模塊等發(fā)生擠壓，所以在安裝時才有了萬用板安裝，成功實現(xiàn)了良好安裝。同時，由于本機提供的電源端口較少，不能夠滿足所有的供電，所以自行設計制作了一個轉(zhuǎn)接口，可同時提供 10 個供電端口，為功能擴展提供了支持。在安裝時，要將每一個螺絲螺帽擰緊，防止松脫。同時要注意螺絲螺帽不能與焊點等接觸，防止短路。2硬件調(diào)試整機的元件焊接完成后，要使電路處理最佳工作狀態(tài)，需要對單元模塊電路和整個電路進行調(diào)試。調(diào)試與測試方案的選擇應根據(jù)現(xiàn)有的儀器儀表條件來確定，比如萬用表、穩(wěn)壓電源、示波器、邏輯分析儀等。調(diào)試工作分調(diào)試前的準備和調(diào)試操作兩步完成。（1）調(diào)試準備調(diào)試準備指在調(diào)試前，對調(diào)試過程中所需

57、要的儀器、設備、工具、元件和材料等進行調(diào)配。（2）調(diào)試操作電路調(diào)試的基本原則是：先靜態(tài)，后動態(tài)，先局部，后整體。對于動態(tài)技術指標調(diào)試，要從末級開始，逐級向前級反復進行，直到調(diào)準為止。（3）性能檢測該項工作在電路調(diào)試完成后進行，通過測量相關技術指標來主要了解電路是否達到技術要求。在進行硬件調(diào)試時，可編寫一個簡單的測試程序，通過軟件將其燒寫入單片機。通過萬用表等測試儀器儀表，分別測量各腳電壓，與理論值進行比較。以此來判斷是否正常工作。同時，在測試驅(qū)動電路時，可在對驅(qū)動連接好電源線后，對使能控制端分別給高低電平，通過萬用表測試輸出端電壓來判定。在測試電源電路時，在輸入端送入 12 伏特的直流電壓，將

58、萬用表接入輸出端，調(diào)節(jié)輸出電壓調(diào)節(jié)旋鈕，觀察輸出電壓的擺動。以此來判定電路的好壞。3軟硬聯(lián)調(diào)系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)的主要任務是檢測系統(tǒng)中各模塊的功能和效果，同時需要校正系統(tǒng)的相關數(shù)據(jù)，按實際測量數(shù)據(jù)進行調(diào)試，直至數(shù)據(jù)結(jié)果準確為止。實物的最終調(diào)試效果如圖 5-6 所示。圖 5-6小車智能避障系統(tǒng)實物圖結(jié)論畢業(yè)設計是學生即將完成學業(yè)的最后一個重要環(huán)節(jié)，它既是對學生在學校所學知識的全面總結(jié)和綜合應用，又為今后走向社會的實際操作應用鑄就了一個良好的開端。所以在此有必要對這次的畢業(yè)設計作一個系統(tǒng)的總結(jié)，說一說自己內(nèi)心的想法。這次畢業(yè)設計，我選擇了實做的題目：基于單片機的循跡超聲波測距避障系統(tǒng)設計。本次設計達設計

59、的預期要求：1小車啟動后，直線行駛。2具有行駛中障礙物探測功能。3具有對障礙物進行距離顯示和自動繞過障礙物功能。本次畢業(yè)設計不僅是對我的一種鍛煉，也是對我大學年所學知識的綜合檢查。從開始設計到設計的完成，我感覺收獲很多，不僅在理論上有了很大的升華，并且還在實踐中鍛煉了自己，使自己成長了許多。本文首先對整個系統(tǒng)的工作原理和實現(xiàn)方法進行了簡單的介紹，給出了系統(tǒng)工作的整體框圖。在此基礎上，介紹了系統(tǒng)設計用到的各個模塊的功能特性，并進性了方案比較，選擇出了最優(yōu)越的方案。在完成畢業(yè)設計的過程中也存在一些問題：就是對軟件的編程還是不夠熟悉，耗費了太多的時間。同時對焊接，特別是貼片元器件的焊接掌握的還不夠好

60、。 總體來說這次的畢業(yè)設計很成功，達到了預期的設計要求。不僅學到了許多課本上學不到的知識，提高了自己動手動腦的能力，豐富了創(chuàng)新和創(chuàng)造的思維。由于我在理論和實踐方面存在一定的不足，所以在設計思路和實現(xiàn)功能上難免有不足之處，請各位老師多多批評指正。設計結(jié)束了，但學習仍在繼續(xù)。從這次的畢業(yè)論文設計中，我真正的意識到，在以后的學習中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學的理論知識用到實際當中，實踐是檢驗真理的唯一標準。我們電子專業(yè)的學習更是如此，不僅要有豐富的理論知識，還要有很強的動手能力，只有理論與實踐并重，專業(yè)水平才能提高，這就是在這次畢業(yè)設計中的最大收獲。在今后的人生中，不斷對自己所學的知識進行更新，進行