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Harbin Institute of Technology

课程设计说明书（论文）

设计题目：超声波避障小车 院 系：电气工程及自动化学院 班 级：XXXXXXX 设 计 者：XXX 学 号：XXXXXXXXXX 指导教师：于彤彦 设计时间：2013.09.02.-2013.09.11

哈尔滨工业大学

哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名： 院 （系）：电气工程及自动化学院 专 业：光电信息工程 班 号： 任务起至日期： 2013 年9月 2 日至 2013 年 9 月13 日 课程设计题目： 超声波避障小车 已知技术参数和设计要求： 已知技术参数： 1. 工作电压：5v 2. 工作电流：30mA 典型，35mA 最大 3. 工作频率：40KHz 4. 最大探测距离：3m 5. 最小探测距离：2 cm 6. 输入触发器：上升沿触发 7. 回波脉冲：正TTL高电平脉冲宽度 设计要求： 实现小车自动避障任务，采用超声波模块实现小车避障功能。 工作量： 总工作时间为10天； 完成硬件电路的设计工作； 设计程序流程图并编写、调试程序； 硬件连接调试，完成设定的功能； 最后撰写开题报告和结题报告各一份。 工作计划安排： 1)2013.9.2——2013.9.3：任务布置、查阅资料，了解小车循迹原理； 2)2013.9.4——2013.9.5：根据要实现的功能及采用的方法设计程序流程并编写程序； 3)2013.9.6——2013.9.9：程序装载、调试运行各种拟实现的功能； 4)2013.9.10——2013.9.11：完成设定要实现的功能，撰写课程设计说明书； 5)2013.9.12——2013.9.13：完成硬件调试、验收。 同组设计者及分工： 指导教师签字___________________ 年 月 日 教研室主任意见： 教研室主任签字___________________ 年 月 日 *注：此任务书由课程设计指导教师填写哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）

开题报告

一.立项依据

1.1课题目的

?进一步熟练掌握单片机的使用方法、提高程序的编写能力 ?掌握单片机系统外扩器件的连接与使用 ?掌握软件和硬件调试的基本技巧与方法

?提高器件说明书以及时序过程的阅读、理解能力 1.2立项目的

（1）设计一辆利用超声波传感器来实现避障功能的小车，使小车对其运动方向受到的阻碍作出各种躲避障碍的动作。

（2）进一步学习单片机原理及其应用，了解超声波传感器的工作原理。 1.3立项意义

在当今社会，汽车成为了越来越普遍，人们不可缺少的交通工具。但汽车的不断增加，随之而来就是越来越多的交通事故。交通事故成为了现在越来越严重的安全隐患。所以随着汽车工业的快速发展，我们必须加强对汽车安全性能的考虑。所以，智能汽车概念应运而生，他既是汽车产业的机遇也是汽车产业的挑战。汽车的智能化必将是未来汽车产业发展的趋势，在这样的背景下，我们开展了基于超声波的智能小车的避障研究。

超声波作为智能车避障的一种重要手段，以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能化是汽车产业发展必然的，在这种情况下研究超声波在智能车避障上的应用具有深远意义，这将对我国未来智能汽车的研究在世界高科技领域占据领先地位具有重要作用。

二．课题设计

2.1设计要求

（1）在车前方没有障碍物时，小车沿直线向前走。

（2）在车前方有障碍物时，小车能避开障碍物，避障方法如下：

①先向左边转90度，如果前面没有障碍物，再沿直线向前走；

②如果前面仍有障碍物，则向右转180度，如果前面没有障碍物，则直线行走； ③如果前面仍有障碍物，则向右90度，然后直线行走 2.2设计原理

该智能车系统可分为四个主要模块：传感器避障模块，单片机主控核心模块，电机驱动模块，USB下载模块。鉴于电机驱动模块、USB下载模块已经由实验室直接提供了，我们对于传感器避障模块和单片机主控核心模块进行了讨论。

（1）传感器避障模块。智能车避障系统中的传感器一般分为接触型和非接触型两种，接触型相对比较简单。这里我们使用了超声波传感器进行测量，也即非接触型传感器。 超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生震动产生的，在碰到杂质获分界面会产生显著反射从而形成反射回波，超声波传感器就是根据超声波在障碍物界面上的反射来判断检测物体的存在以及距离的。

哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）

（2）单片机主控核心模块。在这次设计中我们选用已经学过的MCS-51单片机为核心作为控制模块。MCS-51系列单片机是美国Intel公司于1980年推出的产品，MCS-51系列单片机的影响及其深远，许多公司都推出了兼容系列单片机，使MCS-51内核成为一个8位单片机的标准，其典型产品有8031、8051、8751等等。

（3）电机驱动模块。电机驱动模块是由两个伺服电机组成，伺服电机控制原理如下所示：控制电机运动转速的是高电平持续的时间，当高电平持续时间为1.3ms时，电机顺时针全速旋转，当高电平持续时间1.7ms时，电机逆时针速旋转。

2.3程序设计流程图