电子制作 单片机 避障小车 智能小车 步进电机 减速电机

一、研究目的、意义和发展概况： 研究目的、意义和发展概况：研究目的：了解智能化仪器的工作方式及设计技巧。培养创新思维， 研究目的 提高动手能力，掌握电路设计的方法和技巧。培养活学活用的思维，深入 的了解电子元器件的使用方法，学习灵活敏捷的判断电路中出现的故障， 积累更多的设计经验 。 发展概况： 发展概况： 随着时代的进步，自动化，智能化的仪器在我们的生活

中发挥着越来越大的作用。我们相信未来生产力的提高在很大程度上取决 于自动化和智能化。 研究意义： 研究意义：在科学探索及紧急抢险中经常要对一些危险或人类不能直 接到达的地域进行探测，这就需要用机器人来完成。而机器人在复杂地形 行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。通过此次制作我们可 以了解红外脉冲传感器的工作原理，熟悉单片机的编程及其对外围设备的 控制，了解电动机的工作原理、驱动及使用方法。

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二、主要研究内容(包括研究方案，研究特色，研究规模等)及 主要研究内容(包括研究方案，研究特色，研究规模等) 提供成果的形式： 提供成果的形式：研究方案： 研究方案：小车由避障，控制，电机，显示，电源五个模块组成。(一) 避障模块。 供此模块选择的传感器，主要有超声波传感器和红外传感器。其中超 声波传感器的有效范围一般是 2—500cm。且其抗干扰能力很强大，适合商 用。红外传感器的有效范围一般为 3—80cm,抗干扰能力一般。但是足以 满足此次制作需要。综合考虑制作要求和成本问题。我们决定选择脉冲调 制的反射式红外线发射接受器。原因是：采用该有交流分量的调制信号， 可大幅度减少外界干扰； 另外红外线接收的

最大工作电流取决于平均电流。 如果采用占空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，瞬时电流很大 (50~100mA),则大大提高了信噪比。并且其反应灵敏，外围电路也很简 单。它的优点是能在一定程度上消除了外界光线的干扰，提高了灵敏度。 (二)控制模块——核心控制 CPU 的选择 模块—— ——核心控制 的选择 市场上流通很多种类的单片机，一般在性能上都可以达到要求，例如 STC 系列， 系列， AT PIC, 等。 DSP 综合考虑成本和实用性， 我们选择 STC89C52 单片机作为本次设计的核心控制 CPU。原因如下：第一 STC 系列单片机性 能优越，完全可以满足本次设计的需要，这款单片机具有 8kb 的内存，支 持在线下载。第二，该单片机容易购买，价格便宜，适合竞赛。

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(三)电机模块。 电机模块。 模块供选择的主要有普通电动机、伺服电机和步进电动机。比较步进电机和 直流电机我们发现， 前者的一个显著的特点就是具有快速启动和停止能力， 其转换灵敏度比较高。正转、反转控制灵活。而普通电机在性能上与步进 电机有显著的差距，它不能很好的适应避障小车所需的急停急转功能。而 伺服电机虽然性能优于步进电机，但是价格太昂贵，不符合本次制作尽可 能节约成本的原则。考虑到小车性能要求和成本，决定选用一台摇摆式步 进电机和两台直流减速电机作为本次制作的电机部分。其中步进电机用于 红外探头的转动，直流电机用于后轮的驱动。

(四)电源模块。 电源模块。考虑到小车的灵和性，我们选择干电池供电。

(五)显示模块。 显示模块。 模块显示部分使用 LCD1602 液晶显示屏。

研究特色： 研究特色：小车能够较精确地避开障碍物，电量不足时能报警，能显示当前车速。 研究规模： 研究规模： 两人成组，老师指导。 提供作品的方式： 提供作品的方式：具有避障功能的小车成品。

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第二、硬件制作。 第二、硬件制作。下面给出框图：

显示

避 障 模 块

单 片 机

电 机

电源避障小车的硬件分为五个部分，分别是单片机部分，避障部分，电机 部分，电源部分和显示部分。其中单片机部分采用 STC89C51 单片机，避 障部分采用红外脉冲避障，电机部分采用一个摇摆步进电机 (42BYGH4604)和两个减速电机(GA12YA20) 。其中摇摆步进电机用于 避障模块的探头部分，避障模块的信息采集是通过步进电机的左右摇摆带 动红外探头左右摇摆采集左右和前方的信息来实现的。减速电机用于后轮 的驱动，每个轮子由一个电机驱动方面转向，另外每一个电机还需要一个 电机驱动，其中减速电机用 L298,步进电机用 A3955SB。电

源部分，采用 四节 1.5V 的干电池。显示部分的主体是 1602 液晶显示屏。

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避障流程： 避障流程：

小 车 自 由 前 进

检 测 到 障 碍 物

单 片 机 处 理

电 机 动 作

小车在自由前进的过程中，位于小车顶部的红外脉冲探头在步进电机 的带动下左右摇摆，不断发出红外脉冲，当脉冲遇到障碍物后返回传给探 头，探头将接受到的信号以电的方式传递给单片机，单片机判断障碍物是 位于小车的左面，右面 …… 此处隐藏：1447字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……