摘 要

本文主要的研究内容是基于STC89C52单片机的智能超声波传感器避障小车，整个系统主要分为硬件设计和软件开发两大部分。硬件部分是典型的测控综合系统，超声波传感器检测障碍物，是系统的输入部分；单片机对数据进行分析和处理，将结果输出到驱动电机并执行，完成自动避障功能。软件是整个系统的核心和关键部分，所有的检测与控制都是基于软件的自主与准确运行。软硬件相互协同作用，实现避障动作，在无人驾驶技术等领域具有实际的研究和参考意义。

本设计主要完成的任务是小车的自动避障，即在小车运行的过程中无需人为干预和控制，其智能探测障碍并避开绕行。与遥控小车相比，大大减少了人的操控动作。

整个系统的创新主要体现在多路数据检测与输入通道上，其主要优点是提高了探测精度和范围，同时也利于程序的设计和与实际工况的接入。

关键词：超声波；单片机；检测；控制

Abstract

The main research of this article is the intelligent obstacle avoidance based on AT89C52 microcontroller. The whole system is divided into two parts, hardware and software. The hardware part is a typical measurement and control integrated system. The obstacle is detected by an ultrasonic sensor, which is the input part of the system. The role of the microcontroller is to analyze and deal with the data. The results are output to the drive motor to complete the automatic obstacle avoidance function. Software is the core and key part of the whole system, all detection and control are based on software autonomy and accurate operation. The purpose of the interaction between hardware and software is to achieve the barrier action. This has practical research and reference significance in the field of unmanned driving technology.

The main task of this design is the car's automatic obstacle avoidance. That is, in the process of running the car without human intervention and control. It intelligently detects obstacles and avoids detours. Compared with the remote control car, it greatly reduces the man's manipulation.

The innovation of the whole system is mainly reflected in the multi-channel data detection and input channel. Its main advantage is to improve the detection accuracy and scope, but also conducive to the design of the program and access to the actual conditions.

Key Words：ultrasonic; SCM; detect; control

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究智能小车的目的及意义 1

1.2 智能小车的发展现状和未来趋势 2

第2章 方案设计与论证 4

2.1 输入通道多解决方案 4

2.2 “大脑”控制 5

2.3 驱动和动力单元 5

第3章 硬件设计 7

3.1 总体硬件框架结构 7

3.2 超声波传感器模块 7

3.2.1 超声波测距原理 7

3.2.2 超声波传感器模块选择 8

3.2.3 HC-SR04超声波传感器各性能指标 9

3.3 单片机控制模块 11

3.3.1 STC89C52单片机简介 11

3.3.2 单片机最小系统 11

3.4 驱动电路设计 12

3.4.1 直流电机的需求选择 12

3.4.2驱动电路功能需求 14

3.4.3 L298N驱动模块应用 15

3.4.4 PWM调速 16

3.5 电源适配 16

第4章 软件设计 18

4.1 设计简介 18

4.2 程序框图 18

第5章 调试与总结 20

5.1 硬件检测 20

5.2 软件测试 20

5.3 总结与展望 21

致 谢 23

参考文献 24

附录A 26

附录B 27

附录C 36

第1章 绪论

随着计算机的发展，人工智能AI也并发前行，尤其在近些年，各个层面都在快速发展，计算机的发展为人工智能的发展提供技术支持^[1]，人工智能也将最新的高科技应用于生活中。科技的最终目的和本质是为人类服务的^[2]，这句话阐述了科技发展到现如今的本源，科技就是要提升生活的质量，为人类更为丰富的生活创造便利的条件。智能化、多元化的生活是人类的共同追求与期待。智能避障小车的研究与设计只是其中很小的一个基点，但其研究价值和应用领域将是无限宽广的。在目前相当多的行业和领域内，这一个小小的技术正在发挥着它巨大的作用。

研究智能小车的目的及意义

机器人方面的运动与控制是人工智能很重要的应用领域之一，可以说，机器人的技术水准就代表着当今科技发展的程度，各个科技强国都在大力研发人工智能。智能汽车无疑是这个领域中的先进代表和重要产业。智能汽车从起步到发展，每一步都体现着科技的进步和创新。人工智能发展到如今，各行各业都在享受着科技带来的福利，在传统制造业，宝马、奥迪等汽车巨头均进行大幅产业升级，投入大量财力、人力用于研究“自动驾驶技术”（Autopilot Technology）^[3]；在高新技术产业，如谷歌、特斯拉等新兴科技主导型公司致力于开发研究“无人驾驶技术”（Unmanned Technology）^[4]。无论是何种技术导向，他们都是在寻求技术的突破，都在为技术创新与进步共同使劲。无论多么高科技的技术，都是由一系列技术突破点串联起来的，没有那一项技术能够称霸全球，智能产品领域更是如此，把握住其中关键而又重要的技术支点显得尤为重要，智能避障绝对是其中至关重要的一环。

在当前火热的科研与生产环境下，此题目的确立便具有了现实的意义，而不是纯粹为了实践理论，不仅仅是温室里的盆栽。首先，从了解智能小车的各方面构成，可以较为全面的认识机电一体化系统的各个组成部件是如何相互配合，如何信息互通，在各个部件相互协调的配合之下才能实现完整且正确的目标任务。站在宏观的立场，更能把握住每一步的方向，更能抓住更多的细节。方向决定了能不能到达正确的终点，细节决定了到达成功的层次，这两点对一个项目能不能到达预期的目标具有至关重要的作用；其次，在实现的过程中，离不开软硬件的整合，从硬件的选择到算法的实现，是全面而细致的工作。硬件决定了小车能够实现哪些功能，软件实现了完成任务的方式。软件和硬件并不是处在对立的角度，而是相互依存。纯粹的软件设计也离不开在硬件平台上的开发和运行，智能硬件从设计制造到最终的功能执行，都离不开软件的协调开发^[5]。在软硬件的调试与协调中，无疑能锻炼各方面的能力；另外，就本专业而言，智能小车是一个典型且生动的测控综合系统，前端有信息的采集与输入，中间有处理器的判断和运算，后端有设备的驱动与执行，综合来看，该题目作为毕业设计的检验是合适且有意义的。