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超声波避障小车实习报告一、实习背景及目的随着科技的不断发展，机器人技术逐渐应用于各个领域，其中智能避障小车在工业、农业、家庭等领域具有广泛的应用前景。
本次实习旨在学习并掌握超声波避障小车的设计原理与制作方法，提高自己在电子技术、嵌入式系统等方面的实践能力。
二、实习内容与过程1. 原理学习在实习开始前，首先学习了超声波避障小车的基本原理。
超声波避障小车主要是利用超声波传感器测量前方障碍物的距离，根据距离信息控制小车的行驶和转向。
通过学习超声波传感器、控制模块、电机驱动等关键部件的工作原理，为后续的实践操作打下基础。
2. 硬件选型与搭建根据实习要求，选择了AT89S51单片机作为控制核心，搭配HC-SR04超声波传感器、L293D电机驱动模块等硬件。
首先，将超声波传感器与控制模块连接，再通过电机驱动模块控制小车的行驶。
搭建过程中，注意保证电路连接的稳定性和可靠性。
3. 程序编写与调试编写程序时，首先实现超声波传感器的初始化，然后通过循环语句不断检测障碍物距离，当距离小于设定阈值时，控制小车转向。
在程序调试过程中，通过不断修改参数和逻辑，确保小车在各种环境下都能实现稳定避障。
4. 功能测试与优化在实际运行过程中，发现小车在遇到较低矮的障碍物时，避障效果不佳。
分析原因后，针对此问题进行优化，增加了一个红外传感器，用于检测地面高度，当红外传感器检测到地面时，小车进行转向。
经过多次测试，最终实现了较为理想的避障效果。
三、实习收获与反思通过本次实习，掌握了超声波避障小车的设计原理与制作方法，提高了自己在电子技术、嵌入式系统等方面的实践能力。
同时，在实习过程中，学会了如何分析问题、解决问题，培养了自己的动手能力和团队协作精神。
反思整个实习过程，认为在硬件选型和程序编写方面还有待提高。
在硬件选型方面，可以考虑使用更为先进的单片机和传感器，以提高小车的避障精度和速度。
在程序编写方面，可以尝试采用更高效的数据处理算法，减小误判和漏判的情况。
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。
智能小车超声波避障原理
智能小车超声波避障原理
智能小车是一种能够自动识别环境并作出相应动作的机器人。
其中，
超声波避障技术是实现智能小车避免障碍物的重要手段之一。
超声波传感器是一种利用超声波原理工作的传感器，其工作原理类似
于蝙蝠发出超声波来探测周围环境。
当传感器发出一束超声波时，如
果有障碍物挡住了它的路径，这束超声波就会被反射回来，并被传感
器接收到。
通过计算反射回来的时间和速度，就可以得到障碍物与传
感器之间的距离。
在智能小车中，通常会使用多个超声波传感器分布在不同位置上，以
便更全面地掌握周围环境信息。
当智能小车行驶时，每个超声波传感
器都会不断地发出信号，并接收反射回来的信号。
根据接收到的信息，智能小车可以判断周围是否有障碍物，并做出相应动作。
例如，在前方有障碍物时，智能小车可以通过调整方向或减速等方式
避开障碍物。
同时，智能小车还可以根据不同的传感器反馈信息，判
断障碍物的具体位置和形状，从而更加精确地避开障碍物。
总之，超声波避障技术是智能小车实现自主避障的重要手段之一。
通过多个超声波传感器的配合和反馈信息的处理，智能小车可以更加准确地感知周围环境，并做出相应动作，从而实现自主避障。
超声波避障小车超声波避障小车报告摘要超声波避障小车是根据超声波测距原理制作的智能小车。
其中用到超声波传感器模块DYP-ME007，控制芯片是STC89C52，一对减速电机以及一个步进电机。
关键词超声波测距避障电机小车方案本系统主要包含以下模块：1.小车车体2.单片机最小系统模块3.超声波传感器模块4.直流电机驱动模块5.步进电机驱动模块6.电源模块各模块间的连接如下：硬件系统1.小车车体小车车体由一块天蓝色透明有机玻璃（0.3*18*23cm）为主体，前轮为两个料万向轮，后轮为两个直径约为6cm的车轮（带橡胶车胎）。
其中，后轮分别由两个直流减速电机控制，由此可以看出，小车为后轮驱动，差速转向。
2.单片机最小系统模块此次所用的控制芯片为STC89C52单片机，拥有8k字节Flash，512字节RAM,32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。
外接11.0592M晶振。
其I/O口应用情况如下；P1.0：Trig（超声波模块控制端）；P3.2：Echo（超声波模块接收端）；P1.4～P1.7：直流电机驱动模块；P2.0～P2.3：步进电机驱动模块。
3.超声波传感器模块此次所用的超声波模块是DYP-ME007（无法找到模块电路原理图）。
DYP-ME007的主要参数有：使用电压：DC5V；静态电流：小于2mA；电平输出：高5V ；电平输出：底0V；感应角度：不大于15度；探测距离：2cm-500cm（实际上大约为3CM-250CM）；探测精度：0.3cm。
各引脚为：1. Vcc：电源端；2.Trig：控制端；3.Echo：接收端；4.out：此模块作为防盗模块时的开关量输出脚（测距时不用）；5.GND：电源地端。
模块时序图：4.直流电机驱动模块直流电机驱动模块选用L298N作为控制芯片。
L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流的电机控制芯片。
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。
一、实习背景随着科技的不断发展，智能机器人技术在各个领域得到了广泛应用。
其中，超声波避障技术作为一种非接触式测距技术，因其具有非破坏性、高精度、抗干扰能力强等优点，在智能机器人领域具有广泛的应用前景。
本次实习，我们设计并制作了一款基于超声波避障技术的智能小车，旨在通过实践操作，提高我们的动手能力和创新能力。
二、实习目的1. 熟悉超声波避障技术的基本原理和应用。
2. 掌握超声波传感器、单片机、电机驱动器等硬件设备的使用方法。
3. 学会编写控制程序，实现小车自主避障功能。
4. 提高团队协作能力和实践操作能力。
三、实习内容1. 超声波避障原理超声波避障技术是利用超声波传感器发射超声波，当超声波遇到障碍物时，会被反射回来。
通过计算发射和接收超声波的时间差，可以计算出障碍物与传感器之间的距离。
当距离小于设定值时，控制系统会发出避障指令，使小车改变行驶方向。
2. 硬件设备（1）超声波传感器：用于检测前方障碍物距离。
（2）单片机：作为控制系统核心，负责处理数据、发出控制指令。
（3）电机驱动器：驱动小车前进、后退、左转或右转。
（4）电源模块：为整个系统提供稳定可靠的电力支持。
3. 软件设计（1）编写控制程序：根据超声波传感器检测到的距离，编写程序控制小车行驶方向。
（2）调试程序：通过调试，使小车在遇到障碍物时能够自动避障。
四、实习过程1. 硬件组装（1）根据电路图，将超声波传感器、单片机、电机驱动器等硬件设备连接到电路板上。
（2）连接电源模块，确保电路板供电正常。
2. 编写控制程序（1）编写程序实现超声波传感器数据读取、处理和避障逻辑。
（2）编写程序实现电机驱动控制，使小车按照预设逻辑行驶。
3. 调试程序（1）通过调试，使小车在遇到障碍物时能够自动避障。
（2）调整程序参数，提高小车避障精度和稳定性。
五、实习成果1. 成功制作了一款基于超声波避障技术的智能小车。
2. 掌握了超声波避障技术的基本原理和应用。
3. 提高了动手能力和编程能力。
摘要随着机器人技术的发展, 自主移动机器人以其活性和智能性等特点, 在人们的生产、生活中的应用来越广泛。
自主移动机器人通过各种传感器系统感知外界环境和自身状态, 在复杂的已知或者未知环境中自主移动并完成相应的任务。
而在多种探测手段中, 超声波传感器系统由于具有成本低, 安装方便, 易受电磁、光线、被测对象颜色、烟雾等影响, 时间信息直观等特点, 对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力, 因此在移动机器人领域有着广泛的应用。
针对一种基于光电寻迹、超声波和光电接近开关的避障小车，通过对整体方案、电路、算法、调试、车辆参数的介绍，详尽地阐述移动机器人通过传感器系统感知外界环境和自身状态, 在复杂的环境中自主移动并完成相应的任务。
超声波传感器以其独有的特征而被青睐。
本文利用两个超声波传感器对障碍物进行定位, 从而使机器人顺利到达结构化环境中的目标。
该智能小车系统涉及计算机控制技术、路径识别、传感技术、电子设计、程序设计、机械设计等多个学科，在全国ROBOCUP机器人大赛中取得了优异的成绩，磨练我们的知识融合和实践动手能力的培养。
在此感谢学校学院的大力支持及指导老师悉心的教导。
第一章总体方案本章主要简要地介绍系统总体方案的选定和总体设计思路，在后面的章节中将整个系统分为机械结构、控制模块、控制算法等三部分对智能车控制系统进行深入的介绍分析。
1.1 需求分析设计一种基于光电寻迹的小车移动平台，借助超声波传感器、光电接近开关传感器的使用满足在一定的复杂的环境中自主寻迹移动、避障任务。
1.2 总体设计通过学习和研究相关技术资料了解到，路径识别模块是系统的关键模块之一，路径识别方案的好坏，直接关系到最终性能的优劣，因此确定路径识别模块的类型是决定系统总体方案的关键。
前能够用于智能车辆路径识别的传感器主要有光电传感器和CCD/CMOS传感器。
光电传感器寻迹方案的优点是电路简单、信号处理速度快，但是其前瞻距离有限；CCD摄像头寻迹方案的优点则是可以更远更早地感知赛道的变化，但是信号处理却比较复杂，如何对摄像头记录的图像进行处理和识别，加快处理速度是摄像头方案的难点之一。
寻迹避障小车原理
小车避障就是一种无人机，它可以认出汽车前方的不同障碍物，并以
此作出响应。
它具有自主的智能，即在它看到障碍物之后，会根据障碍的
位置和距离选择合适的方法来避开它。
一种典型的小车避障就是超声波避障。
它使用超声波传感器来测量障
碍物的距离，而且能够自动识别障碍物的大小、形状和位置。
检测到障碍
物之后，小车就会根据障碍物的位置来决定向左转还是向右转，还可以前
进避开障碍物，最后回到正常的路径。
此外，超声波避障的检测距离通常
只有几厘米，所以它也可以用于小距离的避障。
另一种小车避障的解决方案是使用红外传感器。
与超声波传感器不同，红外传感器可以检测到更远距离的障碍物，而且它还可以分辨出障碍物的
形状。
因此，使用红外传感器就可以在更远的距离上检测到障碍物，从而
更好地避免碰撞。
有时候，为了更准确地让小车避障，还会使用摄像头。
摄像头可以拍
摄到前方的障碍物，从而让小车根据障碍物的形状和大小来决定避开它们
的方法。
同时，摄像头也可以用来检测前方是否有其他车辆，从而给小车
提供躲避其他车辆的能力。
最后，为了让小车自主寻找传感器能够检测到的障碍物，可以采用激
光定位系统。
超声波避障小车项目研究报告项目组成员：计科专业0901 余恒洋计科专业0901吴林生医专业0902 史思总“智能机器人”创新实践班2011年5月20日摘要Mega16是A VR系列单片机里应用比较广泛的一款，在自动控制领域里享有很高的价值，以其易用性和多功能性受到了广大电子设计及爱好者的好评。
本次设计主要是利用arduino板、超声波传感器和L298N完成避障小车的制作，以ATmega16为主控芯片，利用超声波对距离的检测将前方的障碍探测出来并且通过超声波传回的数据进行判断，然后ATmega16发出指令控制电机的转动。
关键词：超声波传感器避障小车 ATmega16目录摘要 (II)1绪论.................................................................................................................... - 1 -1.1 项目研究背景及意义 ................................................................................. - 1 -1.2 项目主要研究内容 ..................................................................................... - 1 -2总体设计方案及论证........................................................................................ - 2 -2.1 总体方案设计 ............................................................................................. - 2 -2.2 硬件设计 ..................................................................................................... - 2 -2.2.1 电源设计............................................................................................. - 2 -2.2.2 电机驱动设计..................................................................................... - 3 -2.2.3 超声波测试模块................................................................................. - 4 -2.2.4 主控系统设计..................................................................................... - 5 -2.3 软件设计 ..................................................................................................... - 5 -2.3.1 直流电机控制模块............................................................................. - 5 -2.3.2 超声波探测模块................................................................................. - 7 -2.4 软件与硬件的整合 ................................................................................... - 10 -2.4.1 调试超声波模块............................................................................... - 10 -2.4.2 电机调试........................................................................................... - 10 -3测试.................................................................................................................. - 11 -4结果分析.......................................................................................................... - 12 -5总结.................................................................................................................. - 13 -6参考文献.......................................................................................................... - 14 -7附录................................................................................................................ - 15 -1绪论1.1项目研究背景及意义随着汽车工业的快速发展，关于汽车的研究也越来越受到人们的关注。
智能汽车概念的提出给汽车产业带来机遇也带了挑战。
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。
1.2项目主要研究内容超声波在距离检测方面的较准确定位。
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。
2 总体设计方案及论证2.1 总体方案设计系统采用ATMEL 的8位微控制器ATmega8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,在转动的方案上将首先尝试左转,在900ms 里面连续转动三次说明前方的障碍不能通过,就控制小车后退,并且向相反的方向转动。
系统总体的设计方框图如图2-1所示。
图1.2系统总体方框图2.2 硬件设计2.2.1 电源设计电源部分的设计主要采用7805芯片，使用7805芯片搭建的电路的优点是简单、实用，并且完全能够满足壁障小车单片机控制系统和L298N 芯片的逻辑供电的供电需要。
7805芯片有3个引脚，分别为输入IN 端、输出OUT 端和接地GND 端，通常情况下可以提供1.5A 的电流，在散热足够的情况下可以提供Atmega8 主控模块直流电机驱动模块路径检测模块避障模块电源模块 图2-2-1 系统总体方案图大于1.5A的电流。
7805芯片的输入电压可以为9V、12V、15V不等，输出电压稳定在5V，正负误差不超过0.2V。
7805芯片如图2-2。
基于这样的情况再结合电机的工作电压，选取了12Ｖ电源作为7805的输入电源，搭建的电源部分电路如图2-3图2-1 7805芯片2.2.2 电机驱动设计电机驱动部分主要采用一片L298N和主控芯片ATmega16单片机直接相连够成驱动电路。
L298N芯片直插式的15个引脚，其中有两个使能端ENA和ENB，两个反馈端SA和SB，四个输入端IN1、IN2、IN3和IN4，四个输出端OUT1、OUT2、OUT3和OUT4，一个接地端GND，一个VSS(5V时性能最好)逻辑电源电压输入端和一个VS(最大承载电压46V，鉴于7805和电机电压，选取12Ｖ电源供电)功率电源电压输入端。
L298N可同时驱动两个电机，最大输出电流为2A，鉴于它的良好性能和价格，选取L298N作为电机驱动芯片，L298N芯片如图2-3。
ATmega16的PB4、PB5两个端口直接分别与L298N的两个使能端ENA、ENB相连，控制电机转停的目的。
PD0~PD3端口分别与L298N的引脚IN1、IN2、IN3、IN4相连通过电平变化控制电机在持续高速状态下的转向。
L298N的四个输出端直接与两个电机相连驱动电机。
搭建的电机驱动部分电路如图2-4。
图2-3 L298N芯片图2- 4 电机驱动电路图2.2.3 超声波测试模块超声波模块采用现成的ＨＣ－ＳＲ０４超声波模块，该模块可提供2cm-400cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm。
模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。
基本工作原理：采用 IO 口 TRIG 触发测距，给至少 10us 的高电平信号;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 ECHO 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*声速(340M/S))/2。
实物如下图2-5。
其中VCC 供5V 电源，GND 为地线，TRIG 触发控制信号输入，ECHO 回响信号输出等四支线。
图2- 5 超声波模块实物图2.2.4 主控系统设计主控系统主要采用ATmega16单片机作为中央处理器，系统主要包含ISP 下载端口用于现在单片机程序、超声波连接端口用于和超声波模块的连接输入检测信号和输出指令信号、L298N连接端口用于和驱动电路的连接，输出电机转动信号和各类指示灯用于指示测试信号等。
