论文总字数：59002字

摘 要

在科技飞速发展的今天越来越多恶劣环境下的工作将会被智能的机器所替代，其中在恶劣环境中的物资运输和以无人智能车作为平台的探测器的需求标准和需求量与日俱增。无人智能车中的自动避障功能是智能车中不可或缺的一项功能，也是一项必不可少的功能之一。

本设计是基于超声波避障的智能车避障系统，该设计能够在智能车行进过程中实时检测出环境中影响行驶的障碍物，并且可以检测出与障碍物的距离用数码管显示出来。当到达一定的距离时小车可以自动避开障碍物。在行进过程中传感器通过舵机的转动不断进行扫描各个方向的障碍物，当小车在即将遇到障碍物和即将发生碰撞时立刻来实现自动检测前方障碍物，并能通过单片机控制电机实现左、右转弯或者后退来避开障碍物。本设计硬件部分主要由STC89C52芯片作为控制核心、超声波测距模块、显示模块、L293D驱动芯片、减速电机构成。其中STC89C52来控制时间进行计数，通过控制得到超声波从发射至接收的往返时间，并且利用超声波在空气中的传输速度，从而可以通过计算得到小车与障碍物的距离。

自动避障小车算法经过反复测试、调整参数，最终达到了比较好的效果。

关键词：超声波；避障；舵机；测距

Abstract

Today, with the rapid development of science and technology, more and more work in harsh environment will be replaced by intelligent machines. The demand for material transportation in harsh environment and detector based on unmanned intelligent vehicle is increasing day by day. The automatic obstacle avoidance function in the unmanned intelligent vehicle is an indispensable function in the intelligent vehicle, and it is also one of the indispensable functions.

This design is based on the ultrasonic obstacle avoidance system of intelligent vehicle. The design can detect the obstacles in the environment in real time during the process of intelligent vehicle moving, and can detect the distance from the obstacles, which is displayed by digital tube. When reaching a certain distance, the car can automatically avoid obstacles. In the process of moving, the sensor continuously scans the obstacles in all directions through the rotation of the steering gear. When the car is about to encounter obstacles and is about to collide, it can automatically detect the obstacles in front, and it can control the motor to turn left, right or back to avoid the obstacles through the single-chip microcomputer. The hardware of this design is mainly composed of STC89C52 control module, ultrasonic distance measurement module, display module, l23d drive chip and deceleration motor. STC89C52 controls the time to count, obtains the round trip time from the launch to receiving of ultrasonic through control, and uses the transmission speed of ultrasonic in the air, so that the distance between the car and the obstacle can be calculated.

After repeated testing and adjusting parameters, the algorithm of automatic obstacle avoidance car has achieved good results.

Key words: ultrasonic, obstacle avoidance, steering gear, ranging

目录

智能自动避障小车的设计与实现 1

摘要 1

Abstract 2

目录 3

第一章 绪论 5

1.1 选题背景 5

1.2智能小车的研究意义 5

1.3 国内外研究现状 5

第二章 系统整体设计 7

2.1总体方案设计 7

2.2系统组成 7

2.3模块的选型与比较 7

2.3.1驱动模块的方案论证与比较 7

2.3.2单片机控制模块的方案论证与比较 8

2.3.3 避障模块的方案论证与比较 8

2.3.4 显示模块的方案论证与比较 8

第三章 硬件设计 9

3.1 硬件框架组成 9

3.2 ST89C52芯片概述 9

3.3 传感器模块原理和功能 10

3.3.1测距传感器的工作原理为： 10

3.2.2超声波测距的优点 11

3.2.4 超声波模块与单片机的接线图 11

3.4 舵机模块 11

3.4.1 SG90舵机工作原理 12

3.5 电机模块和电源模块 12

3.5.1电机驱动模块 12

3.5.2电源模块 13

3.6 显示模块 13

第四章 程序编写 14

4.1软件开发平台介绍 14

4.2避障小车功能流程图 14

4.3避障小车基本程序 15

4.3.1超声波测距显示 15

4.3.2定时中断程序 15

4.3.3PWM调制电机转速 15

4.3.3舵机转动函数 16

4.3.4主函数 16

第五章 制作与调试 18

5.1 制作流程 18

5.2 车体安装 18

5.2.1 底盘 18

5.2.2 电机 18

5.2.3 完成车体搭建 19

5.2 调试 19

5.3 调试结果 19

第六章 致谢 20

参考文献 21

附录一原理图 22

第一章 绪论

1.1 选题背景

在当今的社会发展中新能源汽车将会获得长足发展。现在由于汽车工业和智能设备的飞速发展，世界上的主流车企对无人驾驶技术是越来越重视。我们人类在不断讨论、改造和认识自然的过程中，一直想创造出可以完全替代人类劳作的机器。这种机器可以在特定的环境下按照预设的程序模式自动运行，不需要人工一直管理，也可以达到预期或超过预期的目标。智能无人汽车就是其中之一。智能无人汽车是最新技术应用的综合平台，当下智能无人汽车是有主动感知周围环境、无人自动驾驶、人工智能和大数据分析等功能于一体的智能化无人设备。智能无人汽车可以是最为智能化设备应用的代表。它主要可以分为三个重要组成部分：传感器检测部分、驱动部分和智能控制部分。

随着时代的发展，现在大部分企业的生产制造技术的不断提高且智能化水平的不断加强，智能无人汽车在以智能汽车为平台基础上开发的其他产品已经成为智能化物流运输、先进的生产系统的关键性装备，并且在很大的成度上节省了人力。当今世界上的主要国家都在智能车领域进行积极的探索和研究，中国的相关研究也在稳步的发展。

1.2智能小车的研究意义

智能小车是一种高新技术密集型的新型运载平台，智能小车运用了很多前沿科技比如：材料科学、机械、微电子、半导体、自动控制、人工智能等多个领域的最新科研成果，这些先进的技术的使用让智能小车具有自动识别避障等功能，随着人工智能技术和信息技术的发展,智能车在工业化的生产过程中和人们的日常生活中已经随着社会的发展扮演这越来越重要的角色。在微型智能无人车领域世界各国都有着很多的研究，其中大部分研究都集中在军事领域和探测领域。随着无人化智能设备的发展和应用需求在我国不断的增加，我国也在无人化和智能化方面有着很深入的研究。自上个世纪美苏开始太空争霸开始美国和苏联为了探索外太空的资源，美苏两个超级大国在智能探测小车领域就有着深入的研究。美国和前苏联是自上世纪60年代开始执行月球表面无人探测任务。探测的主要设备都是搭载在智能无人小车的平台上，在上世纪人类航天技术不断进步的条件下无人智能探测小车的技术也得到了 飞速发展，为人类以后在探索其他星球的时候做出了充分准备。随着我国航天技术的进步并且在深空探索领域也已经处于世界领先地位，我国先后在月球和火星上进行了无人探测，其中国产智能车的表现优异出色的完成各项任务。说明我国在此领域的研究取得了很多的成就。智能无人车技术会随着技术的进步还会更加的完善对我们的日常生活有很多的积极作用。

1.3 国内外研究现状

国外智能车辆的研究历史较长，大体上是从上世纪50年代开始。美国于1954年研究并制造出第一辆自动导引车可以说这是世界上第一代智能小车。欧洲从上世纪80年代开始研究并制造出无人智能小车，欧洲的主要研究的方向是车辆要具有高度的自动化和智能化但是由于当时半导体等关键性技术领域未取得突破智能小车的发展也受到了很大的限制。日本智能车的研究和发展晚于欧美国家但研究方向偏向于安全性和采用智能车的车间通信来辅助驾驶但是得益于日本半导体工业的高度发达，日本智能车领域相较于欧美有着后发优势。西方的发展方向虽然各不相同但得益于其雄厚的技术积累，在智能车领域仍然是处于世界领先地位。

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