基于超声波测距的智能遥控小车论文 - 图文

基于单片机的多功能智能小车设计论文

摘 要

本智能小车系统主要由超声波测距模块、液晶显示模块、单片机控制模块、红外遥控模块、直流驱动模块及电源模块等构成。它可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运行，也可以通过红外遥控运行。本系统由7.2V直流电源经过7805稳压后为新片供电；采用AT89C51单片机作为小车的控制核心。测距时，HCSR-4发射超声波随后检测回波，并将回波信息传给单片机，通过软件程序计算出前方障碍物的距离，即时发给1602液晶实时显示。在自动模式下，单片机根据障碍物距离判断是否转弯，并据此向L298N驱动发送控制指令，由L298驱动电机带动小车运行。遥控模式下，控制者通过红外遥控器发送不同控制指令，红外检测部分收到信号并解码后将此信息反馈给单片机，进而由单片机控制小车，达到遥控目的。

关键词：智能小车 超声波测距 红外遥控 AT89C51 1602液晶显示

The intelligent car system mainly consists of ultrasonic ranging module, liquid crystal display module, control module, the infrared remote control module, driver module and power module. It can be pre-set according to the model to run automatically in an environment, can also through the infrared remote control operation. The system is composed of 7.2V DC power supply voltage for the film after 7805 power supply; use AT89C51 microcontroller as the control core. Location, HCSR-4 emission ultrasonic subsequently detecting echo, and will return information to the microcontroller, through software program to calculate the obstacle distance, instant to 1602 LCD display. In the automatic mode, single chip microcomputer to determine whether turn according to the obstacle distance, and accordingly to the L298N driver to send control command, driven by L298 motor drives the car running. The remote control mode, control by sending infrared remote control different control instruction, infrared detection signal is received and decoded the information feedback to the microcontroller, and then the car is controlled by MCU, achieves the purpose of remote control. Keywords: Intelligent-Car Ultrasonic-Infrared Remote-control AT89C51 1602-LCD-display

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一. 设计任务：

以 AT89C51单片机为核心，制作一款智能小车，可以对前方障碍物精准测距，并具有自动驾驶及遥控驾驶两种模式。自动驾驶时，可以自动避障；手动驾驶时，遥控控制小车前进、后退、左转、右转等操作。

二、系统组成及工作原理

本系统总体上由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要完成超声波的发射和接受、障碍物检测、驱动直流电机运行等功能。软件主要完成信号的运算和处理、设备的控制及驱动等功能。AT89C51单片机接收红外遥控信号并解码，查询各个检测部分输入的信号，并进行相应处理，包括电机的正反转，判断是否遇到障碍等。 程序流程图如下：

三、主要硬件电路

3.1 电源电路设计

本系统所有芯片都需要+5V的工作电压，而电池只能提供的电压为7.2V的电压，并

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且随着使用时间的延长，其电压会逐渐下降，则需要7805稳压芯片。7805能提供300至500mA的电流，足以满足芯片供电的要求。设计采用锂电池供电模式。电机驱动电源和控制电路的电源都是由它来提供的。DC/DC转换电路如下图所示

3.2 测距模块

采用HCSR-4超声波测距模块，给HCSR-4的发射端一个高电平信号，使其向前方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 。这就是所谓的时间差测距法。 超声波测距原理图如图所示。

图5 超声波测距原理图

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使用方法：

（1）采用IO 触发测距，给TRIG 至少10us 的高电平信号（实际上25US 最佳); （2）模块自动发送8 个40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；

（3）有信号通过ECHO 返回，ECHO 输出一高电平，高电平持续的时间就是超声 波从发射到返回的时间．

用单片机IO 口控制TRIG 发一个10US 以上(25US 最佳)的高电平,就可以在接收口(ECHO)等待高电平输出.当ECHO 从低变到高就可以开定时器计时,当ECHO 变为低电平时就可以读定时器的值,此时就为此次测距的时间,据公式：

测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2; 测距时序如下:

补充：

超声波传感器发射的超声波遇到障碍物时，被反射回来。把超声波传感器安置于小车的前方，若果两辆小车距离接近到一定距离时，相当于前车是后车的障碍物，需要超车时，通过设定的两车之间距离与检测距离比较，得出是否超车的结果。检测信号需要经过放大、转换才能送入单片机，通过编制软件进行处理。 3.3 红外遥控模块

本模块基于集成红外遥控系统接入单片机控制而成，发射机和接收机具有相同编码协议。当红外遥控器的按键按下，对应的按键信息就被按协议编码并发射；接收机接收信息后就按协议解码，并将解码获得信息传给单片机，实现遥控功能。

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