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**單片機設(shè)計介紹, 基于51單片機超聲波測距汽車避障系統(tǒng)
文章目錄
- 一 概要
- 二、功能設(shè)計
- 設(shè)計思路
- 三、 軟件設(shè)計
- 原理圖
- 五、 程序
- 六、 文章目錄
一 概要
??基于51單片機的超聲波測距汽車避障系統(tǒng)是一種用于幫助汽車避免碰撞和發(fā)生事故的設(shè)備,以下是一個基本的設(shè)計介紹:
硬件部分:
- 51單片機:選擇適合的51系列單片機,如AT89S52。
- 超聲波傳感器:使用超聲波傳感器模塊(如HC-SR04),用于測量與障礙物的距離。
- 轉(zhuǎn)向電機:用于控制汽車的方向,使其能夠自動避開障礙物。
- 驅(qū)動電路:用于驅(qū)動轉(zhuǎn)向電機和超聲波傳感器。
- 其他組件:電源、連接線、繼電器等。
軟件部分:
- 程序設(shè)計:使用匯編語言或C語言編寫嵌入式程序。
- 超聲波測距:通過超聲波傳感器模塊測量與障礙物的距離。
- 障礙物檢測:根據(jù)測量到的距離數(shù)據(jù),判斷是否存在障礙物,并確定障礙物的位置和距離。
- 轉(zhuǎn)向控制:根據(jù)障礙物的位置和距離,通過控制轉(zhuǎn)向電機調(diào)整汽車的方向,使其自動避開障礙物。
- 報警策略:在接近障礙物時,可以通過蜂鳴器或LED燈發(fā)出報警信號,提醒駕駛員注意。
系統(tǒng)工作流程:
- 超聲波傳感器發(fā)送超聲波信號,并接收回波。
- 單片機獲取傳感器返回的回波信號,并計算與障礙物之間的距離。
- 判斷距離是否小于設(shè)定的安全距離,如果小于,則認為有障礙物存在。
- 根據(jù)障礙物的位置和距離,調(diào)整轉(zhuǎn)向電機使汽車避開障礙物。
- 若距離過近或存在危險情況,可以觸發(fā)報警信號或緊急制動系統(tǒng)。
需要注意的是,汽車避障系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)考慮到系統(tǒng)的靈敏性、準(zhǔn)確性和可靠性,以確保及時準(zhǔn)確地檢測和避開障礙物。同時,還應(yīng)根據(jù)實際情況調(diào)整安全距離和轉(zhuǎn)向控制策略,確保系統(tǒng)能夠在多種情況下有效工作。此外,確保駕駛員仍然保持警覺,不完全依賴避障系統(tǒng),仍然需要進行自主駕駛。
二、功能設(shè)計
一、設(shè)計要求
1、提供2cm—400cm的非接觸式距離測量功能,測距精度達到3mm。
2、測量結(jié)果通過液晶屏實時顯示。
3、當(dāng)測量距離小于20cm時,進行聲音和燈光報警。
二、超聲波測距原理
測量距離的方法有很多種,短距離的可以用米尺,遠距離的有激光測距等,超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。因為超聲波在標(biāo)準(zhǔn)空氣中的傳播速度為331.45米/秒,由單片機負責(zé)計時,系統(tǒng)的測量精度理論上可以達到毫米級。
設(shè)計思路
設(shè)計思路
文獻研究法:搜集整理相關(guān)單片機系統(tǒng)相關(guān)研究資料,認真閱讀文獻,為研究做準(zhǔn)備;
調(diào)查研究法:通過調(diào)查、分析、具體試用等方法,發(fā)現(xiàn)單片機系統(tǒng)的現(xiàn)狀、存在問題和解決辦法;
比較分析法:比較不同系統(tǒng)的具體原理,以及同一類傳感器性能的區(qū)別,分析系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景;
軟硬件設(shè)計法:通過軟硬件設(shè)計實現(xiàn)具體硬件實物,最后測試各項功能是否滿足要求。
三、 軟件設(shè)計
本系統(tǒng)原理圖設(shè)計采用Altium Designer19,具體如圖。在本科單片機設(shè)計中,設(shè)計電路使用的軟件一般是Altium Designer或proteus,由于Altium Designer功能強大,可以設(shè)計硬件電路的原理圖、PCB圖,且界面簡單,易操作,上手快。Altium Designer19是一款專業(yè)的整的端到端電子印刷電路板設(shè)計環(huán)境,用于電子印刷電路板設(shè)計。它結(jié)合了原理圖設(shè)計、PCB設(shè)計、多種管理及仿真技術(shù),能夠很好的滿足本次設(shè)計需求。
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仿真實現(xiàn)
本設(shè)計利用protues8.7軟件實現(xiàn)仿真設(shè)計,具體如圖。
Protues也是在單片機仿真設(shè)計中常用的設(shè)計軟件之一,通過設(shè)計出硬件電路圖,及寫入驅(qū)動程序,就能在不實現(xiàn)硬件的情況進行電路調(diào)試。另外,protues還能實現(xiàn)PCB的設(shè)計,在仿真中也可以與KEIL實現(xiàn)聯(lián)調(diào),便于程序的調(diào)試,且支持多種平臺,使用簡單便捷。
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原理圖
五、 程序
本設(shè)計利用KEIL5軟件實現(xiàn)程序設(shè)計,具體如圖。作為本科期間學(xué)習(xí)的第一門編程語言,C語言是我們最熟悉的編程語言之一。當(dāng)然,由于其功能強大,C語言是當(dāng)前世界上使用最廣泛、最受歡迎的編程語言。在單片機設(shè)計中,C語言已經(jīng)逐步完全取代匯編語言,因為相比于匯編語言,C語言編譯與運行、調(diào)試十分方便,且可移植性高,可讀性好,便于燒錄與寫入硬件系統(tǒng),因此C語言被廣泛應(yīng)用在單片機設(shè)計中。keil軟件由于其兼容單片機的設(shè)計,能夠?qū)崿F(xiàn)快速調(diào)試,并生成燒錄文件,被廣泛應(yīng)用于C語言的編寫和單片機的設(shè)計。
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六、 文章目錄
目 錄
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系統(tǒng)設(shè)計 2
1.1 主控系統(tǒng)方案設(shè)計 2
1.2 傳感器方案設(shè)計 3
1.3 系統(tǒng)工作原理 5
2 硬件設(shè)計 6
2.1 主電路 6
2.1.1 單片機的選擇 6
2.2 驅(qū)動電路 8
2.2.1 比較器的介紹 8
2.3放大電路 8
2.4最小系統(tǒng) 11
3 軟件設(shè)計 13
3.1編程語言的選擇 13
4 系統(tǒng)調(diào)試 16
4.1 系統(tǒng)硬件調(diào)試 16
4.2 系統(tǒng)軟件調(diào)試 16
結(jié) 論 17
參考文獻 18
附錄1 總體原理圖設(shè)計 20
附錄2 源程序清單 21
致 謝 25