2022年AVR单片机的智能小车设计方案.docx

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1、精品学习资源山东交通学院2021 届毕业生毕业论文（设计） 题目：基于 AVR 单片机的智能小车设计院系别信息科学与电气工程学院专 业电气工程及其自动化班级电气 091学号 090819128姓名周国旺指导老师丁晓冬二一三年六月原 创 声 明本人周国旺正式声明：所呈交的论文 “基于 AVR 单片机的智能小车设计 ”，是本人在导师丁晓冬的指导下开展争辩工作所取得的成果；除文中特殊加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的争辩成果，对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果，敬重学问产权，并愿为此承担一切法律责任；论文

2、作者 签字：日期：2021年06月13日欢迎下载精品学习资源摘要智能车作为现代社会的新生产物，是将来的进展的一个重要方向，它可以依据预定的模式在特定的环境里自动的运作，无需人为治理，便可以完成预期目标；智能车以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为航天、医疗、工业把握、物流等各个领域的关键设备；本设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等对智能化机器人， 智能家用电器等自动半自动机器人的设计与普及有确定的参考意义；整个智能小车的设计主要以 AVR 单片机为把握核心，以四轮玩具小车为把握对象，实现小车的循迹运行、躲避障碍物等功能；本设计通过红外线光电传感器,实现循迹功能，通过红外避障传感器实现智

3、能小车的躲避障碍的功能；通过单片机的把握，将各模块有效整合在一起，达到所预期的目标；关键词：AVR 单片机,智能小车 ,循迹,避障欢迎下载精品学习资源AbstractSmart car is an important direction for the future development as a new product of modern society. It can operate automatically in a specific environment according to the predetermined pattern and willbe able to compl

4、ete the intended target withoutuser s management. Smart car and other products based on smart car has become the key equipmentfor aerospace,medical, industrial control, logistics and other fields. The design of theory scheme and analytic method, features and innovations etc. which have some referenc

5、e value on the design and popularity of semiautomatic robot automatically such as intelligent robots, intelligent household appliances.The design of the smart car is based on AVR microcontroller to control the four-wheel toy car, and eventually to implement tracking operation and avoiding obstacles.

6、 This design implement the tracking function through the infrared photoelectric sensor and implement the avoiding obstacles function through the infrared avoidance sensor. Integrating the various modules together by the control of the microcontroller ,and eventually achieving the desired objectives.

7、Key words: AVR microcontroller ,Smart car ,Traction ,Obstacle avoidance欢迎下载精品学习资源目录1 绪论 01.1 争辩的背景和意义 01.2 国内外争辩现状 01.2.1 国外智能车辆争辩现状 01.2.2 国内智能车辆争辩现状 11.3 本次设计的主要任务 2 2 系统方案设计 22.1 总体设计框图 22.2 核心把握单元的选择 32.3 寻迹方案设计 42.4 避障方案设计 42.5 电机驱动方案选择 52.6 电机选择 62.7 小车选择 63 系统硬件电路设计 73.1 最小系统电路 73.2 寻迹模块电路 83

8、.3 避障模块 93.4 电机驱动模块 113.4.1 L298N 电机驱动芯片 113.4.2 PWM 调速原理 123.4.3 驱动电路 133.5 系统抗干扰设计 143.5.1 干扰的基本要素 143.5.2 干扰的分类 143.5.3 硬件抗干的设计 14 4 系统软件设计 154.1 ICCAVR 简介 154.2 主把握模块主程序设计 164.3 红外循迹模块子程序设计174.4 红外避障模块子程序设计194.5 电机把握子程序设计 20 5 结论 21致 谢21参考文献22附 录 A 总电路图 22附录B源程序24欢迎下载精品学习资源1 绪论1.1 争辩的背景和意义随着运算机，

9、微电子技术的快速进展，智能化技术的开发越来越快，智能程度也越来越高，应用的范畴也得到了极大的扩展；智能小车系统以迅猛进展的汽车电子技术为背景，涵盖了电子，运算机，机械，传感技术等多个学科；同时，当今机器人技术的进展日新月异，其应用于考古，探测，国防等众多领域；无人飞船，外星探测， 智能化生产等等无不得益于机器人技术的进展；一些发达国家已经把机器人设计制作竞赛作为创新训练的战略手段；从某种意义上来说，机器人技术反映的是一个国家综合技术实力的高低，而智能小车是机器人的雏形，它的把握系统的争辩与制作将有助于推动智能机器人把握系统的进展；随着智能化技术的进展，对于智能化技术的争辩也越来越受关注；全国电

10、子竞赛与各省电子竞赛几乎每次都有智能小车方面的题目， 全国各大高校也都重视该工程的争辩，可见智能小车具有较大的争辩意义；1.2 国内外争辩现状智能车辆作为智能交通系统的关键技术，是许多高新技术综合集成的载体；智能车辆驾驶是一种通用性术语，指全部或部分完成一项或多项驾驶任务的综合车辆技 术；智能车辆的一个基本特点是在确定道路条件下实现全部或者部分的自动驾驶功 能，下面简洁介绍国内外智能小车争辩的进展情形；1.2.1 国外智能车辆争辩现状国外智能车辆的争辩历史较长，始于上世纪50岁月；它的进展历程大体可以分成三个阶段：第一 阶段 ： 20 世纪 50 岁月是 智能 车辆 争辩的初始阶段； 1954

11、年 美 国Barrett Electronics 公司争辩开发了世界上第一台自主引导车系统 AGVS （ Automated Guided Vehicle System）；该系统只是一个运行在固定线路上的拖车式运货平台，但它却具有了智能车辆最基本得特点即无人驾驶；早期研制AGVS的目的是为了提高仓库运输的自动化水平，应用领域仅局限于仓库内的物品运输；随着运算机的应用和传感技术的进展，智能车辆的争辩不断得到新的进展；其次阶段：从 80岁月中后期开头，世界主要发达国家对智能车辆开展了卓有成效的争辩；在欧洲，普罗 M修斯工程于 1986年开头了在这个领域的探究；在美洲，美国于1995年成立了国家自动

12、高速大路系统联盟（NAHSC ），其目标之一就是争辩进展智能车辆的可能性，并促进智能车辆技术进入有用化；在亚洲，日本于1996年成立了高速大路先进巡航 / 帮忙驾驶争辩会，主要目的是争辩自动车辆导航的方法，促进日本智能车辆技术的整体进步；进入80岁月中期，设计和制造智能车辆的浪潮席卷全世界，欢迎下载精品学习资源一大批世界著名的公司开头研制智能车辆平台1；第三阶段：从 90岁月开头，智能车辆进入了深化、系统、大规模争辩阶段；最为突出的是，美国卡内基梅隆高校（ Carnegie Mellon University ）机器人争辩所一共完成了Navlab系列的 10台自主车（ Navlab1Navla

13、b10）的争辩，取得了显著的成就；目前，智能车辆的进展正处于第三阶段；这一阶段的争辩成果代表了当前国外智能车辆的主要进展方向；在世界科学界和工业设计界中，众多的争辩机构研发的智能车辆具有代表性的有：德意志联邦高校的争辩： 1985年，第一辆 VAMORS 智能原型车辆在户外高速大路上以 100km/h的速度进行了测试，它使用了机器视觉来保证横向和纵向的车辆把握；1988年，在都灵的 PROMRTHEUS工程第一次委员会会议上，智能车辆维塔进行了呈现，该车可以自动停车、行进，并可以向后车传送相关驾驶信息；这两种车辆都配备 了UBM 视觉系统；这是一个双目视觉系统，具有极高的稳固性；荷兰鹿特丹港口

14、的争辩：智能车辆的争辩主要表达在工厂货物的运输；荷兰的Combi road系统，接受无人驾驶的车辆来来回运输货物，它行驶的路面上接受了磁性导航参照物，并利用一个光阵列传感器去探测障碍；荷兰南部目前正在争辩工业上利用这种系统的问题，政府正考虑已有的高速大路新建一条专用的车道，接受这种系统将货物从鹿特丹运往各地；日本大阪高校的争辩：大阪高校的Shirai试验室所研制的智能小车，接受了航位估量系统（ Dead Reckoning System），分别利用旋转编码器和电位计来猎取智能小车的转向角，从而完成了智能小车的定位；1.2.2 国内智能车辆争辩现状相比于国外，我国开展智能车辆技术方面的争辩起步较

15、晚，开头于20世纪 80岁月；而且大多数争辩处在于针对某个单项技术争辩的阶段；虽然我国在智能车辆技术方面的争辩总体上落后于发达国家，并且存在确定得技术差距，但是我们也取得了一系列的成果；中国第一汽车集团公司和国防科技高校机电工程与自动化学院与2003年研制成功我国第一辆自主驾驶轿车；该自主驾驶轿车在正常交通情形下的高速大路上，行驶的最高稳固速度为 13km/h，最高峰值速度达 170km/h，并且具有超车功能，其总体技术性能和指标已经达到世界先进水平；南京理工高校、北京理工高校、浙江高校、国防科技高校、清华高校等多所院校联合研制了军用室外自主车，该车装有彩色摄像机、激光雷达、陀螺惯导定位等传感

16、器；其体系结构以水平式结构为主，接受传统的“感知 建模规划执行 ”算法，其直线跟踪速度达到 20km/h，避障速度达到 5-10km/h；欢迎下载精品学习资源智能车辆争辩也是智能交通系统 ITS的关键技术；目前，国内的许多高校和科研院所都在进行 ITS关键技术、设备的争辩；随着 ITS争辩的兴起，我国已形成一支 ITS技术争辩开发的技术专业队伍；并且各交通、汽车企业越来越加大了对ITS及智能车辆技术研发的投入，整个社会的关注程度在不断提高；交通部已将ITS争辩列入 “十五”科技进展方案和 2021年长期规划；信任经过相关领域的共同努力，我国ITS及智能车辆的技术水平确定会得到很大提高 2；可以

17、估量，我国飞速进展的经济实力将为智能车辆的争辩供应一个更加宽敞的前景；我们要结合我国国情，在某一方面或某些方面，对智能车进行深化细致的争辩， 为它今后的进展及实际应用打下坚实的基础；1.3 本次设计的主要任务本课题是设计一款能自动寻迹避障的智能小车；智能小车能具有以下两个功能；（1） 循迹功能，能依据路面的黑色轨迹行驶；（2） 自动避障功能，小车在行驶过程中能识别障碍物，做到精确无误的躲避障碍物；本课题争辩的任务主要有以下几个方面；（1） 依据系统功能的要求，进行系统的硬件与软件的整体设计；（2） 选择性价比正确的器件来进行硬件设计，接受模块化的软件设计方法，使程序结构清晰，可读性强；（3）

18、系统硬件方面设计包括：外围电路的合理设计；主要内容有：核心把握模块，电机驱动模块，循迹模块，避障模块的方案选择与设计；（4） 系统软件方面设计包括系统主程序，过程把握程序，外部中断程序等； 依据课题功能要求，本文实行以下争辩步骤来实现：系统整体功能分析与可行性争辩、划分功能模块、各功能模块的电路原理设计、各功能模块的软件设计与调试、系统整体电路与软件调试；在中意各项性能指标的前提下，不仅要考虑系统的易用 性，仍要降低成本，使其经济有用，中意本身本次设计的要求，实现智能小车的寻迹和避障；2 系统方案设计2.1 总体设计框图此系统是以单片机为把握核心，处理执行各个外部传感器检测得到的电平信号， 其

19、中外部信号有两部分得到：红外对管循迹模块，红外避障模块；最终把处理结果传递给小车电机，使小车做出正确的反应；系统组成框图如图 2.1所示；红外对管循迹模块使用四个红外对管检测地面的黑欢迎下载精品学习资源线，单片机通过四个红外对管的高低电平变化把握小车的移动方向；红外避障模块将红外避障传感器固定于小车前端，当检查到前方固定距离之内显现障碍物，单片机控小车右转；当检查到右方显现障碍物，单片机把握小车左转；当检查到左方显现障碍物，单片机把握小车右转；欢迎下载精品学习资源循迹模块电机驱动模块欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源图 2.1 总体设计框图AVR欢迎下载精品学习资源Fig. 2.避1 O

20、障ve模ra块ll design block diagram单片电机2.2 核心把握单元的选择机ATMEL 公司新推出的 ATmega系列单片机内含高速闪存 FLASH ，是基于增强精简指令RISC（Reduced Instruction Set CPU结 构的单片机，简称 AVR 单片机，该系列单片机在吸取 PIC及8051单片机的优点的基础上，做出了重大的改进；AVR 单片机的特点 1速度快 AVR 单片机在单一时钟周期内执行功能强大的指令，每MHz 可实现阶段 MIPS 的处理才能，是具有最高 MIPS/mw 才能的确良 8位单片机； AVR 单片机接受了大型快速存取寄存器文件和快速单周

21、期指令；其快速存取RISC寄存器文件由32个通用工作寄存器组成； AVR 用32个通用寄存器代替累加器，防止了传统的累加器与储备器之间的数据传送，可在一个时钟周期内执行一条指令来拜望两个独立的寄存器，代码效率比常规 CISC微把握器快十倍； AVR 单片机是用一个时钟周期执行一条指令的，即在执行前一条指令时就取出下一条指令，然后以一个周期执行指令（与 DSP类似），是 8位单片机中第一种真的 RISC单片机； 2性能价格比高 AVR 单片机中既有引脚少的器件（ 8脚），也有储备容量较大、引脚较多的器件，给用户以充分的选择余地； AVR 单片机接受 Harvard结构，程序储备器和数据储备器是分

22、开的，可以直接拜望8M 字节程序储备器和 8M 的数据储备器；AVR 单片机片内资源丰富；包括： 1K-128K 字节可下载的 Flash储备器、 64-4K字节EEPROM、128-4K字节RAM 、5-32条通用的 I/O线， 32个通用工作寄存器、摸拟比较器、定时器 /计数、可编程异步串行口、内部及外部中断、带内部晶振的可编程看门狗定时器、为下载程序而设计的 SPI串行口、 10位AD 转换器、以及闲置摸式和掉电摸式 2 个可选择的省电摸式等 3；3系统内从新编程（ ISP In-System Programming功能AVR 单片机片内可下载 FLASH 储备器，可以通过 SPI串行接

23、口或一般的编程器进行系统内重新编程（ ISP In-System Programming，给新产品的开发、老产品的 级和爱惜带来极大的便利；总之， AVR 单片机在一个芯片内将增强性能的 RISC 8位CPU与可下载的欢迎下载精品学习资源FLASH 相结合使其成为适合于许多要求、具有高度灵敏性和低成本的嵌入式高效微把握器；2.3 寻迹方案设计方案1：用光敏电阻组成光敏探测器光敏电阻的阻值可以跟随四周环境光线的变化而变化；当光线照射到白线上面时，光线发射猛烈，光线照射到黑线上面时，光线发射较弱；因此光敏电阻在白线和黑线上方时，阻值会发生明显的变化；将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平；但是

24、这种方案受光照影响很大，不能够稳固的工作；方案2：用CCD摄像头传感器对于黑白摄像头的图像信号，图像越黑，电压越低，图像越白，电压越高；通过单片机的 AD 采集亮度信号，利用复合同步信号来把握采集像素的时序；接受视频分别芯片，从模拟信号中分别出场、行同步信号和奇偶场信号后，接单片机的外部中断口，产生中断，在中断服务程序中对 AD 采集的数据进行图像储备，从而形成一个二维的数字图像；最终对图像信号进行处理，获得时序正确的数字图像信息，即实际的黑线路径参数； CCD摄像头寻迹方案的优点是可以更远更早地感知路径的变化，路径辨论率高，前瞻性较强，缺点是对单片机片内资源消耗大，实时性略差；方案3：用RP

25、R220型光电对管RPR220 是一种一体化反射型光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，而接收器是一个高灵敏度，硅平面光电三极管；红外发射管发出红外线，当发出的红外线照射到白色的平面后反射，如红外接收管能接收到反射回的光线就检测出白线继而输出低电平，如接收不到发射管发出的光线就检测出黑线继而输出高电平；其具有如下特点：1、内置可见光过滤器能减小离散光的影响；2、体积小，结构紧凑；3、当发光二极管发出的光反射回来时，三极管导通输出低电平；4、电路简洁，工作性能稳固；由于光敏电阻易受光照影响， CCD 摄像头对单片机片内资源消耗大等缘由，本设计选择方案 3；2.4 避障方案设计方案1：使

26、用超声波探测器欢迎下载精品学习资源超声波探测器的优点是比较耐脏污，即使传感器上有尘土，只要没有堵死就可以测量，可以在较差的坏境中使用；缺点是精度较低，且成本较高；同时，超声波探测具有几厘 M 甚至几十厘 M的盲区，这对于小车是个致命的限制；方案2：使用激光测距传感器激光测距传感器工作原理为：由激光二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上；雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其脆弱的光信号；记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经受的时间，即可测定目标距离；激光测距传感器测量范畴广，响

27、应速度快；测量精度高，量程大；但其体积大，价格昂贵，不适用于本次智能小车的开发设计；方案3：使用红外避障传感器红外避障传感器 E18-D80NK 平均有效探测距离为080cm可调，且抗外界背景光干扰才能强，可在日光下正常工作，这中意了信号发射与接收的要求；该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格廉价、易于装配、使用便利等特点，可以广泛应用于机器人及智能车避障、流水线计件等众多场合；由以上分析，本设计最终确定方案 3；2.5 电机驱动方案选择方案1：继电器把握接受继电器对电动机的开或关进行把握,通过开关的切换对小车的速度进行调整； 此方案的优点是电路较为简洁,缺点是继电器的响应时间慢 ,易损

28、坏 ,寿命较短 ,牢靠性不高；方案2：接受由晶体管组成的 H桥电路用单片机把握晶体管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转速；这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率特殊高；H 桥电路保证了可以简洁地实现转速和方向的把握；电子开关的速度很快，稳固性也很高，是一种广泛接受的调速技术；方案3：接受 L298N驱动芯片L298N 是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，一片L298N 可以分别把握两个直流电机，而且仍带有把握使能端；用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳固性好，性能优良；由于继电器的响应时间慢、易损坏不适用于本次智能小车的设计；而L298N 驱动欢迎下载精品学习资

29、源芯片有各方面的优势，本设计选择方案 3；2.6 电机选择方案1：接受步进电机由于其转过的角度可以精确的定位，可以实现小车前进路程和位置的精确定位；虽然接受步进电机有诸多优点，步进电机的输出力矩较低，随转速的上升而下降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适用于小车等有确定速度要求的系统；方案2：接受直流减速电机直流减速电机转动力矩大，体积小，重量轻，装配简洁，使用便利；由于其内部由高速电动机供应原始动力，带动变速（减速）齿轮组，可以产生较大转矩；由以上分析，步进电机不适用于本次设计的要求，故本设计接受方案2；2.7 小车选择小车选用常见的智能车模型，小车总长 20cm，宽150cm，车轮

30、直径 6.5cm；小车为三轮结构，前两轮驱动，后轮为万向轮，接受前轮差动转向；小车外形如图 2.2所示；图2.2 小车外形Fig. 2.2 Car shape欢迎下载精品学习资源3 系统硬件电路设计3.1 最小系统电路本系统接受 ATMEGA16 单片机作为中心处理器；其主要任务是在小车行走过程中不断读取传感器采集到的数据，将得到的数据进行处理后，来把握小车运动 ；ATMEGA16 是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含 16k Bytes ISPIn-system programmable的可反复擦写 1000次的Flash只读程序储备器，器件接受 ATMEL 公司的高密度、非易失

31、性储备技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及 80C51引脚结构，芯片内集成了通用 8位中心处理器和 ISP Flash储备单元，功能强大的微型运算机的 ATMEGA16 可为许多嵌入式把握应用系统供应高性价比的解决方案；其应用范畴广，性能良好，可用于解决复杂的把握问题；如图 3.1是较为常见的带烧录接口的单片机最小系统图；VCCC10112345678PB0 T0PB1 T1C C VPB2 AIN0 PB3 AIN1 PB4 SS PB5 MOSI PB6 MISOPB7 SCKMEGA16-DIP40ADC0 PA0 ADC1 PA1 ADC2 PA2 ADC3 PA3 ADC4 PA

32、4 ADC5 PA5 ADC6 PA6ADC7 PA74039383736353433VCC14151617181920R1 10KIN414821PD0 RXD PD1 TXD PD2 INT0 PD3 INT1 PD4 OC1B PD5 OC1A PD6 ICPPD7 TOSC2SCLPC0 SDAPC1 TCKPC2 TMSPC3 TDOPC4 TDIPC5TOSC1 PC6TOSC2 PC722232425262728299RE SETAVCC30RSTC322p13X1AREF32C4C322pX112D N GAGND31X21图3.1 最小系统电路Fig. 3.1 Minimum

33、 system欢迎下载精品学习资源3.2 寻迹模块电路寻迹模块电路所用传感器是 RPR220，如图 3.2所示； RPR220是一种一体化反射型光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，而接收器是一个高灵敏度，硅平面光电三极管；图 3.2 RPR220 Fig.3.2 RPR220红外发光二极管发射确定强度的红外线照射物体，红外光敏三极管在接收到反射回来的红外线后导通，发出一个电平跳变信号；当小车在非黑色地面行驶时，装在车下的红外发射管发射红外线信号，经反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信号，那么光敏三极管将导通；寻迹模块电路如图 3.3 所示；V CC欢迎下载精品学习资源R 1 5

34、.1KR 2R 35.1K1k欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源PA 端口1LM33923R 410 KR PR 220欢迎下载精品学习资源图 3.3 寻迹模块电路图Fig. 3.3 Tracing module circuit当小车行驶到黑色引导线上时，红外线信号被黑色吸取后，光敏三极管截止，经 LM339 电压比较器输出低电平，从而实现了通过红外线检测信号的功能；将检测到的信号送到单片机 I/O 口，当 I/O 口检测到的信号为低电平常，说明红外光被地上的黑色引导线吸取了，说明小车处在黑色的引导线上；同理，当I/O 口检测到的信号为高电平常，说明小车行驶在白色地面上；为了保证小车沿黑

35、线行驶，接受了四个检测器并行排列，检测器排列位置如图3.4欢迎下载精品学习资源所示；其编号 1 至 4 对应的硬件电路分别接在单片机的PA0、PA1、PA2、PA3 端口；在小车运动过程中，结合查询方式，通过程序把握小车运动轨迹；假如2 号红外对管和 3 号红外对管检测到黑线，就单片机把握小车向前直走；假如2 号红外对管偏离黑线， 3 号红外对管检测到黑线，就单片机把握小车略微左移；假如3 号红外对管偏离黑线， 2 号红外对管检测到黑线，就单片机把握小车略微右移；假如2 号和 3 号红外对管偏离黑线， 1 号红外对管检测到黑线，就单片机把握小车向左移动；假如2 号和 3 号红外对管偏离黑线，

36、4 号红外对管检测到黑线，就单片机把握小车向左移动；1.7cm1.2cm1234图 3.4 检测器位置Fig. 3.4 Detector arranged location3.3 避障模块避障模块接受型号为E18-D80NK 的红外避障传感器，如图 3.5 所示；图 3.5 E18-D80NK Fig.3.5 E18-D80NKE18-D80NK 是一种集发射与接收于一体的光电传感器，发射光经过调制后发出， 接收头对反射光进行解调输出，有效的防止了可见光的干扰；透镜的使用，也使得这 款传感器最远可以检测80cm 距离；检测障碍物的距离可以依据要求通过尾部的电位器旋钮进行调剂；该传感器具有探测距

37、离远、受可见光干扰小、价格廉价、易于装配、 使用便利等特点，可以广泛应用于机器人避障、流水线计件等众多场合；欢迎下载精品学习资源加调制发射管欢迎下载精品学习资源调制器整流稳压接电源欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源加调制发射管发射器整流稳压接电源欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源放大器解调器时钟规律负载欢迎下载精品学习资源接收器图 3.6 E18-D80NK 原理图Fig. 3.6 E18-D80NKPrinciplecircuitE18-D80NK 电气特性如表 3.1；表 3.1 E18-D80NK 电气特性Tab . 3.1 Electrical Characteristic

38、s红色绿色黄色工作电压工作电流驱动电流感应距离VCCGNDOUT5VDC10-15mA100mA3-80CM使用时留意事项：在接线的时候，请防止显现电源和地接错的现象，该操作有可能造成传感器永久性损坏；信号输出端请加上拉电阻；为爱惜动作的牢靠和寿命长，请防止有关规定以外的温度外界（户外）条件下，接近传感器虽为耐水结构，如装上罩使用，勿使水和水容性切削油等淋到，就可更好地提高牢靠性及寿命；仍请防止在有化学药剂，特殊是在强碱、酸、硝酸、铭酸、热浓硫酸等气候中使用 4；欢迎下载精品学习资源E18-D80NK 红外避障传感器检测到目标时输出低电平，正常状态下是高电平输出；黄色线为输出端口，接单片机的

39、PB 口，将传感器信号输入单片机进行处理，并做出相应的输出，避障模块电路如图 3.7 所示；避障模块接受三只红外避障传感器，安装于小车两侧及下中心，可以检测两侧和正前方是否有障碍，检测后将信号送入单片机，单片 机对信号进行处理并发出相应的信号驱动小车电机，使小车躲避障碍；其左中右三个V CC欢迎下载精品学习资源R 4红黄1Ko u t绿E18-D 80NK欢迎下载精品学习资源传感器的硬件电路分别接到单片机的PB0、PB1、PB2 端口；当三个传感器检测到无障碍时，小车正常前进行驶；当前侧传感器检测到有障碍时，小车右转；当左侧或左及前侧传感器检测到障碍时，小车右转；当右侧或右侧及前侧传感器检测到

40、障碍时，小车左转；当三个传感器都检测到有障碍或左右侧传感器检测到有障碍时，小车停止；图 3.7 避障模块电路Fig. 3.7 Obstacle avoidance module circuit3.4 电机驱动模块3.4.1 L298N电机驱动芯片L298N 是 ST 公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片；该芯片接受15 脚其实物图及直流电机实物如图3.8 所示；图 3.8 L298N 及电机实物图Fig. 3.8 L298N and Motor physical shapeL298N主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬时峰值电流可达 3A ，连续工作电流为 2A；

41、额定功率 25W；内含两个 H桥的高电压大电流全桥欢迎下载精品学习资源式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；接受标 准规律电平信号把握；具有两个使能把握端，在不受输入信号影响的情形下答应或禁 止器件工作有一个规律电源输入端，使内部规律电路部分在低电压下工作；可以外接 检测电阻，将变化量反馈给把握电路；使用L298N 芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机；图 3.9 L298N 引脚Fig. 3.9 L298N PinPin1 和Pin15 可与电流检测用电阻连接来把握负载的电路；out1、out2和out3、out4之

42、间分别接 2个直流电机； input1input4 输入把握电位来把握电机的正反转； Enable 就把握电机停转；3.4.2 PWM调速原理脉冲宽度调制（ PWM）是英文 “PulseWidth Modulation ”的缩写，简称脉宽调制；它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行把握的一种特殊有效的技术，广泛应用于测量，通信，功率把握与变换等许多领域；它是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法；通过高辨论率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码；当电源电压不变的情形下，电枢端电压取决于占空比的大小，转变占空比就可以转变端电压的平均值，从而达到调速的目的；PWM

43、的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换；让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小；噪声只有在强到足以将规律1转变为规律0或将规律 0转变为规律 1时，也才能对数字信号产生影响；对噪声抗击才能的增强是PWM相对于模拟把握的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM 用于通信的主要缘由；从模拟信号转向 PWM可以极大地延长通信距离；在接收端，通过适当的RC或LC 网络可以滤除调制高频方波并将信号仍原为模拟形式；欢迎下载精品学习资源总之， PWM 既经济、节约空间、抗噪性能强，是一种值得广大工程师在许多设计应用中使用的有效技术；3.4.3 驱动电路直流电机驱动电路使用 H

44、型全桥式驱动电路；这种驱动电路可以很便利实现直流电机的四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、反转制动；在本设计中电机驱动电路由集成驱动芯片 L298N 构成，并结合 PWM 进行调速； ATmega16单片机本身带有四个PWM输出端口，通过设定其内部参数来把握 PWM的输出，来转变脉冲宽度调制的占空比；本设计选用四个 I/O口中的 PD4及PD5为PWM信号的输出端口；它的基本原理图如图3.10所示；+5+5欢迎下载精品学习资源C 110 0uFC 20. 1u F欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源PC 0PC 1PC 2PC 3PD 4PD 55IN17IN210IN312IN46EN A11EN BV SS9V S4O UT 12O UT 23O UT 313O UT 414D 1D 2D 5D 6C 30. 1u FC 410 0uFMG 1+A-MO TO R SE RV O 2+A-欢迎下载精品学习资源8IS EN A1D 3D 4D 7D 8G NDIS EN B15MO TO R SE RV O 1L2 98N图 3.10 驱动电路Fig.3.10 Drive circuit该驱动电路可以驱动两路直流电机，使