北京工业大学电.子信息工程课程设计结题报告(含有代码).doc
文本预览下载声明
北京工业大学
专业课程设计
研 发 课 题 结 题 报 告
院、系(所) 电子信息与控制工程学院
专 业 名 称 电子信息工程
姓名(学号) 吕祎
同组参与者 周鸿宇
指 导 教 师 徐小平
北京工业大学通信电路实验室
二0一五年九月
论文题目
基于超声波测距技术的智能避障小车设计
课题的目的,国内外研究现状和发展趋势:
本课题的目的是研究超声波测距技术的应用,研究该技术的原理,应用范围,利用超声波测距时的优缺点。由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量,如 HYPERLINK /view/34706.htm \t /_blank 测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求,因此在移动机器人研制上也得到了广泛的应用。
研究现状:目前为了研究和利用超声波,人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲,超声波发生器可以分为两大类:一类是用电气方式产生超声波,一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等;机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同,因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。
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)。
发展趋势:超声波测距主要应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的 HYPERLINK /view/983082.htm \t /_blank 距离测量,虽然目前的测距量程上能达到百米,但测量的精度往往只能达到厘米数量级。
篇幅不够可加页
研究设计方案、预期结果:
选择合适的超声波发生模块,和其他硬件如舵机、电机等,开发平台采用Arduino.超声波模块使用HC-SRO4
设计系统原理图和流程图
初步设计的原理图如下:
初步设计的系统流程图如下:
开发平台的调试,基础循迹模块可以对车前目标作出反应
开发平台使用 Arduino IDE。循迹模块是开发平台订购好的,测试即可。但是需要调试循迹距离
完成系统的硬件电路连接图的设计和电路实物的连接
硬件包括车体组装,AVR单片机的安装,两个减速电机的安装,舵机安装
五、开发平台Arduino对各个部分的控制
第一阶段预期可以实现控制小车前进,停止
第二阶段在安装舵机后,实现控制舵机转动
第三阶段完成超声模块的调试
六、系统整体调试
基础功能是通过车体上的红外接收头进行普通的循迹,最后课题目标是在舵机控制超声模块转动的前提下,小车可以扫描周围障碍搜索前进。
实验内容
主要部分设计
、电机驱动部分
电机驱动原理图如下所示
L293D根据网上查到的芯片手册有如下的功能
L293和L293D四倍高电流H桥驱动程序。 L293是提供双向驱动电流高达1 A,电压
是从4.5 V至36 V的;L293D提供双向驱动电流高达600毫安,电压是从4.5 V至36 V的。两个设备是专为驱动等感性负载继电器,电磁阀,直流双极步进和马达,也可以给其他高电流/高电压提供电源负载。
兼容所有的TTL输入。每个输出都是推拉式驱动电路,与达林顿三极管和伪达林源。启用1,2 EN驱动器和3,4 EN驱动器。当使能输入为高电平时,相关联的驱动器被启用和他们的
输出处于活动状态,并在其输入端的同相。当使能输入为低,这些驱动器被禁用
其输出关闭,在高阻抗状态。【PS:1,2EN为1和2的使能端(高电平使能);3,4EN同理】用适当的数据输入端,每对驱动程序的形式一个完整的H桥可逆驱动器适用于电磁阀或电机应用。
L293,外部输出为高速钳位二极管,应使用电感的瞬态抑制。VCC1和VCC2分开,提供逻辑输入,以尽量减少设备功耗。L293和 L293D的工作温度是从0°C至70°C
由此设计的电机驱动电路如下:
真值表为
输入
输出
电机转动方向
A1
EN1
A2
EN2
Y1
Y2
*****
1
1
0
1
1
0
正转
0
1
1
1
0
1
反转
1
1
1
1
1
1
停
0
显示全部