超声波检测 - 图文

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用 IF，THEN 形式表示控制规则，如规则R1可写为：

IF DR=ND AND DL=ND；

THEN U=TRL；

归纳总结其控制算法规则为R1到R9，共9条规则。

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第四章 测距模块硬件设计

图4.1 避障系统硬件原理框图

自主移动机器人的避障系统的硬件电路主要由超声波测距模块与行走控制电路组成。在移动机器人行走过程中，随时可能遇到障碍物，而且障碍物的大小、多少未知，为了能够获取全面信息以顺利到达目的地，本课题所述系统简化使用两个超声波传感器检测环境信息，使其互为补充。安放在移动机器人上的超声波传感器如图4.2所示。在超声波传感器检测过程中，若有一个检测到一个障碍物，另一个检测到另一障碍物时，作如下处理：如果两传感器基本上同时检测到障碍物，认为是一个障碍物；反之，如果不同时检测到障碍物，即认定是两个物体，显然，探测系统存在一定的离散分辨力，可能将2个相近物体看作是同一物体，但这种情况并不影响移动机器人的行走，因为当两个物体相距较近时，移动机器人不可能从它们中间穿过，因而把它们视作同一物体也是合理的，这样也可避免计算的复杂性

[4]

图4.2 机器人探测方向图示

。

4.1 超声波测距模块硬件组成

超声波测距部分是机器人避障的核心部分。在本课题所述系统中，利用超声波换能器和单片机设计一种非接触式测距仪，该装置的测量距离应保持在1cm——360cm，并

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且具有自适应温度补偿、测量性能可靠性强、即时性好等特点。具体温度补偿范围设定在—20——50℃为好。文中系统中，由单片机STC89C51RC编程产生40kHz的方波，由P1.2口输出，再经过放大电路，驱动超声波发射探头发射超声波。发射出去的超声波经障碍物反射回来后，由超声波接收头接收到信号，通过接收电路的检波放大、积分整形等相应处理环节,送至单片机。单片机利用声波的传播速度和发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔计算出障碍物的距离,并由单片机控制液晶屏显示出来。

该测距装置是由超声波传感器、单片机、发射/接收电路、LED显示器及蜂鸣报警模块组成。传感器输入端与发射接收电路相连,接收电路输出端与单片机相连接,单片机的输出端与显示电路输入端相连接。其时序图如图4.3所示。

图4.3 时序图

4.2 单片机的内部结构

本课题中采用STC89C51RC单片机，其隶属于STC89C51RC/RD+系列单片机器件，具有无法解密、低功耗、高性价比、高速、强抗静电等优势。其引脚如图4.4所示。该芯片为52内核8位单片机，兼容Intel等52内核单片机，支持ISP下载，适用于常用检测控制电路。

图4.4 单片机引脚示意图

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图4.5 单片机内部结构示意图

4.3 单片机最小系统电路

对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路。STC89C51RC单片机最小系统的电路如图4.6 所示。

复位电路：由电容串联电阻构成，由图并结合“电容电压不能突变”的性质，可以知道，当系统一上电，RST脚将会出现高电平，并且，这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定[5]。典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以，适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。

晶振电路：在单片机系统里晶振的作用非常大，它结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上，晶振提供的时钟频率越高，单片机的运行速度也就越快。典

图4.6 单片机最小系统