随着人类文明的进步，工业制造领域也逐渐趋向智能化和自动化。由于生产车间里的运输车辆在工作时，常常因为突然出现在车辆前方的障碍物或工作人员，导致车辆无法及时制动，从而造成一些不必要的经济损失和人员受伤。为了减少事故的发生，特设计了一个基于STC89C52单片机的超声波避障小车。该小车是以车辆驱动部分和避障循迹部分组成。车辆驱动部分由干电池电池盒、L298N电机驱动模块、QX-A51电机所构成，避障循迹部分则是由HC-SR04超声波模块、红外循迹模块所构成。小车可以通过超声波模块测量前方物体距离，并将数据交由单片机判断是否需要进行车辆制动。通过红外循迹模块则可以使小车自行纠正是否偏离设定轨迹，从而减少人员负担。该设计经过大量长期的实验与调试并进一步的优化后，可以达到设计预期的实验效果且运行稳定。
目录
引言 1
一、超声波避障小车设计方案 1
（一）设计总体框架 1
（二）主控中心系统方案 2
（三）小车前行控制方案 3
（四）超声波避障方案 3
（五）红外循迹模块方案 4
二、超声波避障循迹小车硬件设计 5
（一）STC89C52主控制板 5
（二）L298N电机驱动电路板设计 6
（三）HCSR04超声波模块设计 6
（四）红外循迹模块设计 8
三、超声波避障循迹小车软件设计 8
（一）小车主程序总体框架 8
（二）电机驱动方向程序设计 10
（三）超声波模块程序设计 11
（四）红外循迹程序设计 12
（五）软件程序开发工具 13
四、超声波避障循迹小车总体调试 15
（一）软硬件调试 15
（三）小车整体调试 17
总结 17
谢辞 18
参考文献 19
附录 20
引言
无论什么年代，工业制造领域一直是人类发展尤为重要且被高度关注的领域。随着工业制造领域逐渐变得智能化，智能工作小车开发变得尤为重要。各类的运输工作进行的同时，充满许多未知的人类无法最佳判断的危险状 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: @351916072@ 
况。而智能车因为本身具备多重传感器，有着许多可以规避一些危险状况的处理能力，在日常使用投入到工作中，往往对于不确定的因素都能第一时间给出处理答案。借助电子类相关专业知识，以及图书馆和网络资源的大量资料，并且有着之前电子设计的经验，同时也对该设计的应用场景做出一系列的调查，最终设计出了属于我个人比较能够接受的方案。本设计结构较为一般,易于操作。经过大量的调试试验后,可以使得小车节省了劳动力,提高了工厂生产效率,实现了预期目标,可以体现出电子知识的应用，对帮助工业的生产有一定的效果。
一、超声波避障小车设计方案
（一）设计总体框架
STC89C52单片机控制板是整个设计的重要计算控制中心，通过连接L298N电机驱动模块和电源模块，配合QXA51电机，可以实现小车的电驱动。其次单片机控制板通过连接HCSR04超声波模块可以收到来自超声波的测距数据，控制板可以判断测量距离是否在小车制动距离范围内，从而联系L298N电机驱动模块进行小车的制动。同时由于红外循迹模块在工作时会检测到规划路面的黑线，当右边红外接受到黑线的反射时，控制板会收到数据，从而控制电机驱动模块，使电机发生右前左后，小车即向左，同理，当左边红外接收到反射时，就会使电机发生左前右后，小车即向右。而当两边红外同时接收到反射时，控制板则会控制L298N电机模块停止电机的运作。这样，智能车在保证避障的同时，也保证了前行轨迹。
基于智能超声波避障小车功能的要求，小车设计的总体框架图如图1.1所示。
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图1.1 超声波避障小车总体框架图
（二）主控中心系统方案
基于51系列单片机开发，选用STC(宏晶)89C52的单片机作为最小控制系统，实物图如图1.2所示。
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图1.2 主控制电路板实物图
单片机控制板只拥有一个电源输出端口，一个低电平触发蜂鸣器，一个循迹接口和一个超声波接口，它只有一个直流电源插口，工作电压5V。STC89C52具备两个主电源引脚， 4组8位I/O口线，2个外接晶振引脚，4个控制引脚。具有小巧，价格低廉，全双工串行口，可降至0Hz静态逻辑从而操作的特性，为此可以提供出多种的灵活且有效类型的问题处理方案。
主控制板上的低电平触发蜂鸣器，在超声波距离超过阈值时，会低电平触发报警。
（三）整体运行控制方案
智能小车整体方向控制的设计核心是在于它是由两个QX51直流电机加上一个L298N驱动模块所构成，选定控制板的P10~P15连接L298N的IN1~IN4逻辑输入端，实物图如图1.3所示。
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图1.3 L298N电机驱动实物图
它不仅可以同时瞬间驱动两个直流电机（335V），而且电机驱动器有两个供电端口，12V供电端口可接收7V35V供电，驱动器内部LDO稳压芯片将735V的电压转换为5V电压，以用于输出以及为给于5V元件提供电源；5V供电端口使用的是5V电压来供电的；小车采用6V电压供电，电池盒通过接入控制板5V接口，控制板再通过主板电源输出口VCC接驱动器正，GND接驱动器负。ENA和ENB作为整体驱动的的使能信号端，负责模块驱动信号输出；IN1IN4是有关电机运行状态的信号控制端口，电机的正转、反转、停止、制动的工作状态都是这样来决定的。
直流电机采用的是两个6V的电机，这款电机的独特之处在于转速快、功耗低，可以满足小车驱动整体的转向灵敏，反向速度迅速的技术要求。
小车通过控制ENA和ENB来实现电机的转动速度，以及通过控制各个电机不同的速度来实现小车的左右转弯形态和前进形态。当左右两端收到的控制信号一模一样时为前进，当左右两端收到的控制信号不同时，小车会向PWM控制信号值较小的一端转向。
（四）超声波测距避障方案
超声波测距传感器采用的是HCSR04模快传感器。它可提供2cm400cm没有任何碰触的距离感测功能，可以达到3mm的测距精准度；模块包括控制电路和超声波发射器以及超声波接受器。具备本设计小车避障的参数条件，测距精度较好。传感器的实物图如图1.4所示。
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图1.4 HCSR04超声波模块实物图
HCSR04超声波模块如图可以看出，是需要被提供5V电源的接口连接于为位于核心控制板上外接的超声波端口中VCC引脚，地线连接于为位于核心控制板上外接的超声波端口中GND引脚 ，TRIG连接于为位于核心控制板上外接的超声波端口中P21引脚，ECHO连接于为位于核心控制板上外接的超声波端口中P20引脚。

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