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一、实训目的1. 了解超声波避障的基本原理和应用；2. 掌握超声波传感器的工作原理和操作方法；3. 学会使用单片机控制超声波传感器进行避障；4. 培养动手能力和团队协作能力。
二、实训内容1. 超声波传感器原理及特性；2. 单片机编程及驱动；3. 超声波避障系统设计；4. 小车底盘搭建及驱动；5. 超声波避障系统测试与优化。
三、实训步骤1. 超声波传感器原理及特性学习超声波传感器是一种利用超声波进行测距的传感器，其基本原理是发射超声波，接收反射回来的超声波，通过计算超声波的传播时间来得到距离。
超声波传感器具有非接触、抗干扰能力强、测量范围广等特点。
2. 单片机编程及驱动学习单片机是一种具有微处理器的嵌入式系统，用于控制电子设备。
本实训中，我们使用STC89C51单片机作为控制核心。
通过学习单片机编程，我们可以编写程序控制超声波传感器进行避障。
3. 超声波避障系统设计（1）设计思路本实训中，我们设计一款基于超声波避障的小车。
当小车遇到障碍物时，超声波传感器检测到障碍物，单片机接收到信号后，控制小车进行避障。
（2）系统组成系统主要由以下部分组成：①超声波传感器：用于检测前方障碍物；②单片机：负责处理传感器信号，控制小车行驶；③电机驱动模块：驱动小车前进、后退、左转或右转；④电源系统：为整个系统提供电力支持。
（3）系统原理当超声波传感器发射超声波时，遇到障碍物会反射回来。
单片机接收到反射回来的超声波信号后，根据超声波的传播时间计算出障碍物的距离。
当距离小于预设的安全距离时，单片机控制小车进行避障。
4. 小车底盘搭建及驱动（1）小车底盘搭建小车底盘采用4个轮子，分别连接到两个电机驱动模块上。
在底盘上安装超声波传感器，用于检测前方障碍物。
（2）电机驱动模块本实训中，我们使用L298N电机驱动模块。
该模块可以驱动两个电机，实现小车的运动控制。
5. 超声波避障系统测试与优化（1）测试在搭建好的小车底盘上，安装超声波传感器和电机驱动模块。
超声波避障小车课题报告超声波避障小车课题报告一课题背景及意义从我们选题开始，此后的一个月，我们都在紧张的进行着课题的研究。
针对超声波传感器，我们决定制作一个超声波避障智能小车。
我们通过在网上找资料对超声波避障方面的知识有了进一步的了解。
超声波传感器主要发射高频超声波，在遇到障碍物时发生像光一样的反射和散射，在经过多次发射之后再回到超声波检测端口。
但经过多次反射会产生较严重的路程差，从而影响对距离的检测进而影响对障碍物的较准确定位。
通过软件内部校准优化可消除外部物理条件造成的误差，从而达到对障碍物的较准确定位。
在这个智能时代，汽车也向着智能化方向发展。
超声波作为智能车避障的一种重要手段，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。
相信在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。
二总体方案设计本超声波避障小车的设计基于单片机原理和传感器原理，以51单片机为主控芯片，采用直流电机为驱动元件，通过软件编程制作了一整套结构完整，功能模块化，反应较为灵敏的超声波避障小车。
主要模块：小车车体（万向轮、两轮驱动）主控模块（STC89C52）电源模块（KA7805）电机驱动模块（L298N）超声波模块（HC-SR04）各模块连接示意图如下：预期的目标是：（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，则沿直线向前行走；③如果前面仍有障碍物，则向右90度，然后直线行。
三各模块方案设计3.1 小车主体前轮为两个万向轮，后轮为两个直径约为6cm的车轮。
其中，后轮分别由两个直流减速电机控制，小车为后轮驱动，差速转向。
3.2 主控模块主控系统主要采用STC89C52单片机作为中央处理器，拥有8k 字节Flash，512字节RAM,32 位I/O 口线。
《循迹避障小车设计》开题报告一、研究背景随着IT领域的崛起，智能汽车成为了热点。
智能汽车，即智能化地根据人工所要求或者结合轻人工而不花费过多的人力而做出对应的标准动作。
它可以应用于运输业和生产业中，实现智能化管理和生产。
智能汽车的成为了世界各国的热点，促使世界各国不断地对它进行积极研究和开发。
各地的研究者旨在能设计和开发出更高的人工智能技术，形成一个稳定的人工智能系统，从而可以将人工智能运用在更加复杂的应用环境。
在不久的将来，人工智能机器人的数量将会快速膨胀。
智能车辆，将会受到越来越多的人关注，同时也不断促进人工智能移动机器人的发展。
智能小车，采用各种集成技术。
该设计是一个高新技术集成，能感知周边环境的参数变化而通过自身的运作而做出符合情况的反应，具备极高的综合性和灵活性。
目前，智能车辆具备的功能多种多样，能自动报警，能保持一定安全距离而进行自动维护，能控制自身速度来巡航，能自动识别前方障碍物和能自动制动等，这些功能都体现了它的综合性和灵活性。
智能车辆必须具备同时又是最基础的是能智能化循迹和智能化避障。
二、研究目的及意义21世纪是个不断朝着智能方向发展的时代，标志我们的世界会不断地趋向于智能化，进入人工智能的时代。
智能汽车早已开始发展，它是由智能汽车和智能道路构成的，目前尚无智能道路的技术条件，但在技术层面上却是可行的。
事实上，在智能汽车的目标达到以前，很多辅助驾驶系统都被广泛地运用到了车辆中，比如智能雨刮，它能够自动感知降雨，并能自动打开和关闭；在夜间灯光不充足的时候，将自动打开前照灯；智能空调系统，根据人体的体温，对空气流量、温度进行自动调节；智能悬挂系统，也叫主动悬挂，能够根据道路状况，自动调节悬挂行程，降低车辆的碰撞；“防睡眠”，通过监控司机的眼睛，判断司机的疲劳程度，并在必要的时候，自动停止工作。
什么叫智能？智能就是无需花费过大的人力物力去完成既定的任务或者是去完成人工无法完成的任务，丰富了人的想象力和拓展了人探索世界的能力。
超声波避障小车研究报告引言：超声波避障小车是一种基于超声波技术的智能移动装置，能够通过发射和接收超声波信号来实现避障功能。
本文将对超声波避障小车进行详细研究，包括其原理、设计和应用。
概述：超声波避障小车是一种以超声波技术为基础的智能移动装置，主要用于避免与障碍物发生碰撞。
它通过发射超声波信号并接收回波，计算出物体与小车之间的距离，在避障过程中调整方向和速度，从而实现安全移动。
正文内容：1.超声波避障小车的原理1.1超声波避障原理概述1.2超声波传感器的工作原理1.3超声波传感器的种类与选择2.超声波避障小车的设计2.1硬件设计2.1.1控制系统设计2.1.2超声波传感器布置设计2.1.3车体结构设计2.2软件设计2.2.1系统控制算法设计2.2.2超声波信号处理算法设计2.2.3状态判断与控制策略设计3.超声波避障小车的应用3.1家庭智能清洁3.2工业自动化生产线上的搬运工具3.3物流仓储场景中的无人搬运小车3.4农业领域中的自动化播种3.5无人驾驶汽车中的避障技术应用4.超声波避障小车的优缺点4.1优点4.1.1实时性强4.1.2精度较高4.1.3成本相对较低4.2缺点4.2.1受环境因素干扰较大4.2.2测距范围有限4.2.3障碍物形状复杂时易产生误判5.超声波避障小车的发展前景5.1技术趋势5.2市场需求5.3应用前景总结：超声波避障小车是一种利用超声波技术实现避障功能的智能移动装置。
它的原理是通过发射超声波信号并接收回波来测量物体与小车之间的距离，并根据距离调整移动方向和速度，以避免碰撞。
在设计方面，需要考虑控制系统、传感器布置和车体结构等因素。
在应用方面，超声波避障小车可以广泛应用于家庭清洁、工业自动化生产线、物流仓储、农业以及无人驾驶汽车等领域。
尽管超声波避障小车具有一定的优点，如实时性强、精度高和成本相对低廉，但也存在受环境因素干扰大、测距范围有限以及复杂障碍物误判等缺点。
随着技术的不断进步和市场的不断需求，超声波避障小车仍具有广阔的发展前景。
综合能力实训项目设计报告1 避障小车设计说明该设计利用单片机STC89C52RC作为主控芯片，该芯片是一种高速、低功耗、抗干扰能力强的芯片，其最高时钟工作频率为48MHz，用户应用程序空间为8K。
能够满足程序空间需要。
驱动采用L298N驱动芯片，它是一种双全桥步进电机专用芯片，通过对其输入端的控制可以实现小车的启动、转向、停止等动作。
为节省成本，小车由两个直流减速电机加一个万向轮构成，并采用后轮驱动。
系统采用单片机为控制核心，利用自制小车或玩具小车进行小车的模拟，采用超声波避障模块进行障碍物的检测。
单片机控制避障模块发射和接收，通过相应的程序处理，判断障碍物的位置。
根据检测情况单片机控制电机驱动模块，控制小车电机的正反转实现小车的转向，启动等相应动作，来实现避开障碍物。
2 总体设计方案2.1设计要求在小车行驶过程中，50ms启动一次超波模块，对前方路况进行检测,当障碍物小于40cm时，小车自动左转90度,当小车转过90度后，对前方道路再次检测，若无障碍，向前行驶。
如果存在障碍物且小于40cm,小车右转180度，并再次检测前方路况，若无障碍物，向前行驶，有障碍物且距离小于40cm,小车向右转90度并向前行驶。
2.2系统设计方案根据设计要求，为了便于调试和改进，采用模块化设计。
系统可分为：微控制器、避障模块、驱动模块、小车模块。
2.3总体设计基于单片机STC89C52RC设计的智能避障小车，本设计需提供+5V电源，，DC+5CV由蓄电池通过降压模块得到+5V电源，为单片机及其他电路提供工作电压。
超声波避障模块，采用购买的现成的超生波发射接收模块，通过单片机控制超声波模块去小车行驶道路上的障碍物进行检测，然后单片机通过处理反馈的信息，判断障碍物的距离，进而发出指令控制驱动模块，控制小车实现转向，达到避障的目的。
系统框图总体设计框图2.4功能说明本设计主控芯片采用51芯片，负责传感器的状态，并向电机驱动模块发出动作指令。
超声波避障小车实验实习报告一、实验背景随着科技的不断发展，自动化和智能化在各个领域得到了广泛的应用。
在机器人领域，超声波避障技术已经非常成熟，它利用超声波传感器检测前方障碍物的距离，从而实现自主避障。
为了更好地了解和掌握超声波避障技术，我们进行了超声波避障小车实验实习。
二、实验目的1. 学习超声波传感器的工作原理和应用。
2. 掌握超声波避障技术的实现方法。
3. 培养动手实践能力和团队协作精神。
三、实验内容1. 设计并搭建超声波避障小车硬件平台。
2. 编写超声波避障小车控制程序。
3. 进行超声波避障实验并分析实验结果。
四、实验过程1. 硬件平台搭建我们选用了一款基于Arduino UNO的超声波避障小车开发板，该开发板内置了超声波传感器、电机驱动模块、控制模块等。
首先，我们将电机驱动模块与控制模块连接，然后将超声波传感器与控制模块相连。
接下来，我们将两个轮子与电机驱动模块相接，完成硬件平台的搭建。
2. 控制程序编写根据超声波传感器的工作原理，我们编写了一段控制程序。
程序首先初始化传感器，然后定期发送超声波脉冲。
当超声波遇到障碍物时，会被反射回来。
传感器接收到反射的超声波脉冲后，计算出障碍物的距离。
根据距离信息，程序判断是否需要避障，并控制电机驱动模块驱动轮子实现避障。
3. 实验及结果分析在实验过程中，我们让超声波避障小车在室内环境下行驶，模拟实际场景。
在实验中，我们发现小车在遇到障碍物时，能够及时避让，避免碰撞。
通过实验结果，我们分析了超声波避障技术的优点和不足。
优点在于，超声波传感器具有较高的检测精度和响应速度，能够实现实时避障。
不足之处在于，超声波传感器在遇到反射率较低的障碍物时，可能出现检测失败的情况。
五、实验总结通过本次超声波避障小车实验实习，我们掌握了超声波传感器的工作原理和应用，了解了超声波避障技术的实现方法。
同时，我们培养了动手实践能力和团队协作精神。
在实验过程中，我们也发现了超声波避障技术的局限性，为今后的研究提供了方向。
毕业设计开题报告测控技术与仪器基于超声波技术的避障系统设计1选题的背景、意义目前，智能设备技术是世界上最热门的研究领域之一，很多成熟的智能化产品已经在不同领域得到广泛的应用。
伴随着智能化技术普遍涉及自动控制、电子技术、计算机、传感器和机械工程等学科技术的飞速发展，伴随着社会发展的需要，智能技术的应用环境和功能任务越来越复杂，采用的新理论、新方法、新技术也越来越多。
近年来，在科学研究、紧急抢救、生产制造等生产生活中时常会碰到一些因为有一定的危险性或其它原因而使人类所不能做到的事或不能到达的地方，这就需要借助于一些智能化设备。
在智能设备的移动过程中免不了会遇到各种障碍物，这就要求设备能自动并且及时的避开这些障碍物。
所以，关于自动避障的研究就自然而然的产生了。
随着先进技术和传感器的发展与应用，移动的智能化设配的应用越来越多方面，其研究领域也越来越广泛。
自动避障的实现方法各种各样，其使用的传感器主要有超声波传感器、红外线传感器、激光传感器等。
目前，超声避障实现方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到实用的要求，因此成为常用的避障方法[3]。
移动智能化设配涉及到机械、控制、传感器、计算机、人工智能与网络等多个领域，是多种先进技术发展的综合体。
因此，众多学科的发展都能不断带动智能化设配的发展。
随着微处理器技术、网络技术、传感器技术的不断进步，智能化设配作为一种功能强大、应用广泛的多技术融合体，渐渐地步入人们的视野[9]。
国内外的很多科研人员正热衷于智能化设配的开发与研究。
自主避障就是在没有人的干预下使机器人有目的地移动，发现并自动避开途中的障碍物，完成指定任务和操作。
设配通过装配的信息获取手段，获得外部环境信息，实现自我定位，判定自身状态，规划并执行下一步的动作[10]。
它可以使设配的本体以及重要零部件不被损坏，使设配在任何环境下都能够正常且顺利的完成给定的任务。
在国际上，智能化设配的研发程度已经很高，其智能化的水平也在不断提高，很多公司和机构已推出了成熟的智能化机器人产品或样机。
创新制作开题报告 ——自动避障小车系别: 电子系专业:电子信息工程技术班级:05电四(3)班姓名:朱茹娜学号:05110011指导老师：路勇时间：2008 年3月一、方案论证与比较：本设计从全新的思维角度出发，制作一个日常生活可以玩的智能小车发现市场上现有的智能玩具车从原理上大体分为如下三种方案：1、方案一：使用超声波探测器超声波探测器探测距离远，测距方便。
但由于声波衍射现象较严重，且波包散面太大，易造成障碍物的错误判断。
同时，超声波探测具有几厘米甚至几十厘米的盲区，这对于我们的避障小车是个致命的限制。
故我们放弃了这一方案。
2、方案二：使用光电对管探测光电对关价格低廉，性能稳定，但探测距离过近（一般不超过3cm），使得小车必须制动迅速。
而我们由于采用普通直流电机作为原动力，制动距离至少需要10c m。
因此我们放弃了这一方案。
3、方案三：使用视频采集处理装置进行探测使用CCD实时采集小车前进路线上的图像并进行实时传输及处理，这是最精确的障碍物信息采集方案，可以对障碍物进行精确定位和测距。
但是使用视频采集会大大增加小车成本和设计开发难度，而且考虑到我们小车行进转弯的精确度并未达到视频处理的精度，因而使用视频采集在实际应用中是个很大的浪费，所以我们放弃了这一方案。
4、方案四：使用光电开关进行障碍物信息采集使用三只E3F-DS30C4光电开关，分别探测正前方，前右侧，前左侧障碍物信息，在特殊地形（如障碍物密集地形）可将正前方的光电开关移置后方进行探测。
E3F-DS30C4光电开关平均有效探测距离0~30cm可调，且抗外界背景光干扰能力强，可在日光下正常工作（理论上应避免日光和强光源的直接照射）。
我们小车换档调速后的最大制动距离不超过30cm，一般在10~20cm左右，因而探测距离满足我们的小车需求。
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y
课程设计说明书（论文）
设计题目：超声波避障小车
院系：电气学院自动化测试与控制系
班级：
设计者：
学号：
指导教师：***
设计时间：9.2~9.13
哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学课程设计任务书
*注：此任务书由课程设计指导教师填
开题报告
1立项依据
1.1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，提高程序的编写能力。
（3）掌握单片机系统外扩器件的连接与使用，了解超声波传感器的工作原理。
（4）掌握软件和硬件调试的基本技巧与方法。
1.2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。
2主要设计内容及方案
2.1总体方案
系统采用51单片机作为核心控制单元用于智能车系统的控制,在超声波检测到障碍物之后,主控芯片根据距离值控制直流电机的转动,在与障碍物距离较大的情况下，快速前进，在与障碍物距离较小但还未到达临界转弯方向值的时候，慢速前进。
在与障碍物距离很近需要转向避障时，方案上将尝试进行转向，来进行避障。
2.2设计原理
该智能车系统可分为三个主要模块：单片机主控核心模块，传感器避障模块，电机驱动模块。
系统主要原理是：通过超声波避障模块（即感测模块）实时监测路面情况并及时传输给单片机。
由单片机主控核心模块根据感测模块给予的信息控制小车两电机转动工作状态。
电机驱动模块驱动两电机转动，实现前进或者左、右转。
（1）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。
（2）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。
超声波频率高，波长短，绕射现象小，方向性好，再加上信息处理简单且价格低廉，所以这里我们使用28015-PING-v1.6超声波传感器对小车行进前方路况进行探测以及判断，它能实现从3cm 到1.8m距离的测量，从而识别出范围内的障碍物。
我们将其作为传感器避障模块，利用其返回的数据，从而实现小车避障的功能。
图1为超声波传感器。
图1 超声波传感器
超声波探测模块的基本原理及使用方法如下：IO口触发，给Sin口至少5~10us的高电平，启动测量；模块自动发送8个40Khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO口Sin输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间，测试距离=（高电平时间*340）/ 2。
超声波探测模块的时序图如图2所示。
图2 超声波探测模块时序图
（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图3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。
图3 电机顺、逆时针旋转控制脉冲图
伺服电机与单片机接口的连接，图4为电机连接原理图和实际接线图，P1_0引脚的控制输出用来控制右的伺服电机，而P1_1则用来控制左边的伺服电机。
图4 左、右电机连接图
所以可知，若令左、右车轮电机高电平持续时间为1.5ms时，小车将处于静止状态。
若令左车轮电机高电平持续时间为1.7ms，右车轮电机高电平持续时间为1.3ms时，则左车轮电机逆时针，右车轮电机顺时针，小车将会以最快的速度前进。
此时，若想改变小车的前进速度，则逐渐减小左电机的高电平时间，逐渐增加右电机的高电平时间，则可以减小车速。
同理可知，若令左车轮电机高电平持续时间为1.3ms，右车轮电机高电平持续时间为1.7ms时，则左车轮电机顺时针，右车轮电机逆时针，小车将会以最快的速度后退。
当需要转弯时，通过分析和测试我们可以知道，当小车想左转时，需令左右两轮均顺时针旋转，而当小车想右转时，需令左右两轮均逆时针旋转。
2.3具体实施方案及程序流程图
小车的避障流程如下：
（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，则沿直线向前行走；
③如果前面仍有障碍物，则向右90度，然后直线行。
主程序流程图如图5所示
开始
结束
图5 主程序流程图
3需解决的关键问题
关键问题首先是要学会使用超声波测距器件，根据老师所提供的知识，读懂超声波器件的工作时序，根据时序以及超声波测距器件的工作信号特点，并且结合单片机的定时器/计数器等功能，来顺利的完成小车对于前方障碍物距离的测量。
另一个比较关键的问题就是确定小车的避障方案，根据上方的主程序流程图，我们采用一种避障方案，在接下的设计中，我们需要对于该方案能否正确躲避障碍进行验证，并且需要不断思考，提出更多的更好的更有效的避障方案。
