3.3 智能小车避障模块设计与制作（课件）- 《单片机技术与应用》同步教学（机工版）

任务3 智能小车避障模块设计与制作 单片机技术与应用 项目三 智能车间搬运系统设计与制作 任务3 智能小车避障模块设计与制作 三诺生物传感有限公司 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 【基础任务要求】通过模拟企业智能车间AGV搬运小车，按下启动键小车行走，当遇到障碍物，作出各种躲避障碍的动作和报警，并用LCD1602显示测试的距离，还可以根据情况增加功能。 任务3 智能小车避障模块设计与制作 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 任务实现四步骤 绘制控制电路图 搭接硬件电路 硬件设计 调试控制电路 调试控制程序 软硬件调试 仿真运行 实物运行 功能实现 绘制流程图 超声波避障和测距编程方法 软件设计 01 02 03 04 重点、难点 难点 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 STC89C52 单片机 时钟电路 复位电路 电源电路 系统框图 直流电机电路 直流电机驱动电路 任务3 智能小车避障模块设计与制作 超声波传感器电路 显示电路 报警电路 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 任务名:智能小车避障模块设计与制作 元件名称 图片 型号 数量 Proteus中的名称 单片机芯片 AT89C51 1 用AT89C51代替STC89C52 晶振 12MHZ 1 CRYSTAL 电容 22pF 2 CAP 电解电容 22μf/16V 1 CAP-ELEC 电阻 10KΩ 1 RES 直流电机驱动芯片 L298 1 L298 直流电机 MOTOR 4 motor 限流二极管 1N4148 8 1N4148 超声波传感器 HCSR04 1 HC-SR04 蜂鸣器 1 BUZZER 按钮 1 BUTTON 液晶显示器 LCD1602 1 LM016L 排阻 1 RESPACK-8 晶体管 1 PNP 元器件选型 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 硬件设计 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 1.认识HC-SR04超声波模块 知识链接 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 2.智能小车超声波测距 HC-SR04接口定义： Vcc、 Trig（控制端）、 Echo（接收端）、 Gnd 本产品使用方法：控制口发一个10μS 以上的高电平,就可以在接收口等待高电平输出。一有输出就可以开定时器计时,当此口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,方可算出距离。 如此不断的周期测,就可以达到你移动测量的值了。 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 超声波模块电气参数 采用51单片机的P2.0 P2.1连接控制超声波模块 其中P2.0为Echo（接收） 其中P2.1为Trig（控制） 40KHZ 知识链接 2.智能小车超声波测距 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 超声波测距原理 超声波是一种频率比较高的声音,指向性强。 超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。 测距的公式表示为：L=C×T 式中 L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度； T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。 已知超声波速度C=344m/s (20℃室温) 知识链接 2.智能小车超声波测距 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 超声波测距原理 知识链接 2.智能小车超声波测距 超声波传播速度误差受空气的密度所影响，空气的密度越高则超声波的传播速度就越快，而空气的密度又与温度有着密切的关系, 近似公式为：C=C0+0.607×T℃ 式中：C0为零度时的声波速度332m/s；T为实际温度(℃)。 对于超声波测距精度要求达到1mm时，就必须把超声波传播的环境温度考虑进去。 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 2.智能小车超声波测距 (1)采用 IO 来触发测距，给至少10us 的高电平信号; (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)有信号返回，通过IO 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 (4) 测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2; 模块工作原理： 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 Trig控制端 Echo接收端 知识链接 2.智能小车超声波测距 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 智能小车超声波模块IO口 采用51单片机的P2.0 P2.1连接控制超声波模块 其中P2.0为Echo（接收） 其中P2.1为Trig（控制）） 注：1.此模块不宜带电连接，若有带电连接，则先让模块的GND端先连接，否则会影响模块的正常工作。 2. 测距时，被测物体的面积不少于0.5平方米且平面尽量要求平整，否则影响测量的结果。 知识链接 2.智能小车超声波测距 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 软件设计 1 如何编程实现智能小车避障？ 重点、难点 2 如何编程实现LCD1602显示距离？ 重点、难点 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 知识链接 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 【进阶任务要求】通过模拟企业智能车间AGV搬运小车，按下启动键小车行走，当遇到障碍 物，作出各种躲避障碍的动作和报警，并用LCD12864并行显示测试的距离，还可以根据情况增加功能。 虚拟仿真 方案设计 任务拓展 实物联调 总结评价 任务引入 每天学习一点点，变成更好的自己 单片机技术与应用 Lavf54.6.100 $$