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软件设计

3.1 小车自动控制构思

本作品采用前、后、左、右四路进行超声波测距判断，为了达到自动控制目的对各个方向作用构思如下：

前方超声波测距：用于行驶速度过快而靠近前方车辆或驶近前方静止物体时导致车距过短而减速或者完全停止。采用这个思路可以导出下式：

d2”>d1>d1’>0 响应报警声，实时调整车速 (3-1) d1’> d1>0 自动刹车 (3-2)

(3-1)式表示，当前方距离d1大于设定值d1’（安全值）时，下时刻的速度函数是距离d1的倒数于前时刻速度之积。参数A的设置可以加大或减缓减加速的快慢。

（3-2）式表示，当前方距离d1小于设定值d1’时，小车处于危险状态，应该紧急刹车。这里安全值d1’可以根据刹车的安全距离来设定。

后方超声波测距：当汽车倒车时速度相对较慢，可以用于防止车辆撞上后方静止物体。当汽车行驶过程中，后方有车辆距离太近时也可产生报警信号提示驾驶员。采用这个思路导出下式： d2”>d2>d2’>0 响应报警声 (3-3) d2’> d2>0 自动停止小车行驶 (3-4)

(3-3)式表示，当车辆倒车显示距离d2于设定值围时，小车保持原速度，但会产生报警信号。 (3-4)式表示，当车辆倒车显示距离d2小于设定最小值d2’时，小车自动停止，防止后部撞上物体。

左路、右路超声波测距：当车子左转弯或右转弯时，在左、右两路超声波测距监控下，可以确定车子左右端离障碍距离。这样起到报警、显示、急时自动刹车等功能。此功能与车后测距功能类同，可得表达式：

d3”>d3>d3’>0 响应报警声 (3-5) d3’> d3>0 自动停止小车行驶 (3-6) d4”>d4>d4’>0 响应报警声 (3-7) d4’> d4>0 自动停止小车行驶 (3-8)

（3-5）、（3-7）式表示，当车辆左转弯或右转弯时车侧面离障碍距离d3或d4在设定值围时，小车保持原速度，但会产生报警信号。

(3-6)、(3-8) 式表示，当车辆倒车显示距离d3或d4小于设定最小值时，小车自动停止，防止侧面撞上物体。

根据以上自动控制思路可以明确几个方向上超声波测距的分工。这样对于接下来的单片机软件程序设计就能较为明确。 3.2软件主程序设计 1) 小车控制主程序设计

小车控制主程序采用循环程序进行连续的实时控制。控制的主要过程是将前后左右的超声波主分别进行测距并存储进数据单元中。然后在集合控制程序中将储存的四个方向数据提取出来结合实时温度和无线模拟控制进行综合分析，实现实时控制的效果。控制主程序流程图参见图12。

图12 小车控制主程序 2)测距子程序设计 测距子程序是四个方向前、后、左、右分别进行测距时的主要程序流程。40KHz的方波信号由单片机的定时器T1产生（测距子程序流程图参见图13）。当开始发射信号的同时，开启单片机部计时器T0进行计时。当T1发完数个波之后，才开接收中断EX0，这样就可以避免因为超声波在发射时串扰到接收器上。当接收到回波信号同时关闭计时器T0，再将T0的值进行如下计算： d=s/2=(v*t)/2=(172*T0/10 000)cm （温度20度时） d:被测与测距器距离 s:声波来回距离 v:声速 t:时间