**單片機(jī)設(shè)計(jì)介紹， 基于51單片機(jī)超聲波測(cè)距汽車(chē)避障系統(tǒng)

文章目錄

• 一 概要
• 二、功能設(shè)計(jì)
• • 設(shè)計(jì)思路
• 三、 軟件設(shè)計(jì)
• • 原理圖
• 五、 程序
• 六、 文章目錄

一 概要

??基于51單片機(jī)的超聲波測(cè)距汽車(chē)避障系統(tǒng)是一種用于幫助汽車(chē)避免碰撞和發(fā)生事故的設(shè)備，以下是一個(gè)基本的設(shè)計(jì)介紹：

硬件部分：

1. 51單片機(jī)：選擇適合的51系列單片機(jī)，如AT89S52。
2. 超聲波傳感器：使用超聲波傳感器模塊（如HC-SR04），用于測(cè)量與障礙物的距離。
3. 轉(zhuǎn)向電機(jī)：用于控制汽車(chē)的方向，使其能夠自動(dòng)避開(kāi)障礙物。
4. 驅(qū)動(dòng)電路：用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向電機(jī)和超聲波傳感器。
5. 其他組件：電源、連接線、繼電器等。

軟件部分：

1. 程序設(shè)計(jì)：使用匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言編寫(xiě)嵌入式程序。
2. 超聲波測(cè)距：通過(guò)超聲波傳感器模塊測(cè)量與障礙物的距離。
3. 障礙物檢測(cè)：根據(jù)測(cè)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。
4. 轉(zhuǎn)向控制：根據(jù)障礙物的位置和距離，通過(guò)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)調(diào)整汽車(chē)的方向，使其自動(dòng)避開(kāi)障礙物。
5. 報(bào)警策略：在接近障礙物時(shí)，可以通過(guò)蜂鳴器或LED燈發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒駕駛員注意。

系統(tǒng)工作流程：

1. 超聲波傳感器發(fā)送超聲波信號(hào)，并接收回波。
2. 單片機(jī)獲取傳感器返回的回波信號(hào)，并計(jì)算與障礙物之間的距離。
3. 判斷距離是否小于設(shè)定的安全距離，如果小于，則認(rèn)為有障礙物存在。
4. 根據(jù)障礙物的位置和距離，調(diào)整轉(zhuǎn)向電機(jī)使汽車(chē)避開(kāi)障礙物。
5. 若距離過(guò)近或存在危險(xiǎn)情況，可以觸發(fā)報(bào)警信號(hào)或緊急制動(dòng)系統(tǒng)。

需要注意的是，汽車(chē)避障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)和避開(kāi)障礙物。同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)實(shí)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(jué)，不完全依賴(lài)避障系統(tǒng)，仍然需要進(jìn)行自主駕駛。

二、功能設(shè)計(jì)

一、設(shè)計(jì)要求
1、提供2cm—400cm的非接觸式距離測(cè)量功能，測(cè)距精度達(dá)到3mm。

2、測(cè)量結(jié)果通過(guò)液晶屏實(shí)時(shí)顯示。

3、當(dāng)測(cè)量距離小于20cm時(shí)，進(jìn)行聲音和燈光報(bào)警。

二、超聲波測(cè)距原理
測(cè)量距離的方法有很多種，短距離的可以用米尺，遠(yuǎn)距離的有激光測(cè)距等，超聲波測(cè)距適用于高精度的中長(zhǎng)距離測(cè)量。因?yàn)槌暡ㄔ跇?biāo)準(zhǔn)空氣中的傳播速度為331.45米/秒，由單片機(jī)負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)的測(cè)量精度理論上可以達(dá)到毫米級(jí)。

設(shè)計(jì)思路

設(shè)計(jì)思路
文獻(xiàn)研究法：搜集整理相關(guān)單片機(jī)系統(tǒng)相關(guān)研究資料，認(rèn)真閱讀文獻(xiàn)，為研究做準(zhǔn)備；

調(diào)查研究法：通過(guò)調(diào)查、分析、具體試用等方法，發(fā)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的現(xiàn)狀、存在問(wèn)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(lèi)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(jì)法：通過(guò)軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)具體硬件實(shí)物，最后測(cè)試各項(xiàng)功能是否滿(mǎn)足要求。

三、 軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)采用Altium Designer19，具體如圖。在本科單片機(jī)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)電路使用的軟件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能強(qiáng)大，可以設(shè)計(jì)硬件電路的原理圖、PCB圖，且界面簡(jiǎn)單，易操作，上手快。Altium Designer19是一款專(zhuān)業(yè)的整的端到端電子印刷電路板設(shè)計(jì)環(huán)境，用于電子印刷電路板設(shè)計(jì)。它結(jié)合了原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、多種管理及仿真技術(shù)，能夠很好的滿(mǎn)足本次設(shè)計(jì)需求。

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仿真實(shí)現(xiàn)
本設(shè)計(jì)利用protues8.7軟件實(shí)現(xiàn)仿真設(shè)計(jì)，具體如圖。

Protues也是在單片機(jī)仿真設(shè)計(jì)中常用的設(shè)計(jì)軟件之一，通過(guò)設(shè)計(jì)出硬件電路圖，及寫(xiě)入驅(qū)動(dòng)程序，就能在不實(shí)現(xiàn)硬件的情況進(jìn)行電路調(diào)試。另外，protues還能實(shí)現(xiàn)PCB的設(shè)計(jì)，在仿真中也可以與KEIL實(shí)現(xiàn)聯(lián)調(diào)，便于程序的調(diào)試，且支持多種平臺(tái)，使用簡(jiǎn)單便捷。
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原理圖

五、 程序

本設(shè)計(jì)利用KEIL5軟件實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)，具體如圖。作為本科期間學(xué)習(xí)的第一門(mén)編程語(yǔ)言，C語(yǔ)言是我們最熟悉的編程語(yǔ)言之一。當(dāng)然，由于其功能強(qiáng)大，C語(yǔ)言是當(dāng)前世界上使用最廣泛、最受歡迎的編程語(yǔ)言。在單片機(jī)設(shè)計(jì)中，C語(yǔ)言已經(jīng)逐步完全取代匯編語(yǔ)言，因?yàn)橄啾扔趨R編語(yǔ)言，C語(yǔ)言編譯與運(yùn)行、調(diào)試十分方便，且可移植性高，可讀性好，便于燒錄與寫(xiě)入硬件系統(tǒng)，因此C語(yǔ)言被廣泛應(yīng)用在單片機(jī)設(shè)計(jì)中。keil軟件由于其兼容單片機(jī)的設(shè)計(jì)，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(yǔ)言的編寫(xiě)和單片機(jī)的設(shè)計(jì)。

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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(jì) 2
1.1 主控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 2
1.2 傳感器方案設(shè)計(jì) 3
1.3 系統(tǒng)工作原理 5
2 硬件設(shè)計(jì) 6
2.1 主電路 6
2.1.1 單片機(jī)的選擇 6
2.2 驅(qū)動(dòng)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(jì) 13
3.1編程語(yǔ)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(xiàn) 18
附錄1 總體原理圖設(shè)計(jì) 20
附錄2 源程序清單 21
致 謝 25