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  • 基於AT89S52的防撞小車係統設計

           超聲波傳感器因其測量精度高、 響應快和價格低廉而得到了廣泛應用,傳統應用方式是1 個發射頭對應1 個接收頭 ,也有多個發射頭對應1 個接收頭。但草莓视频黄色app在實際應用中發現,如果障礙物的麵很大(如牆壁),超聲波傳感器可以用來準確測距,但若將其應用在小車防撞係統中,由於障礙物呈柱狀,而超聲波發射頭有一定的散射角(左右),因此即使障礙物不在小車正前方,超聲波仍能檢測到斜前方回波,這就給智能控製車輛行進帶來困難和誤導,為了解決這一問題,草莓app下载污破解版提出了一種使用雙接收頭的方案,並從實用角度給出了一套具體控製策略。

      2係統的結構流程設計

      草莓视频黄色app的整個係統需要完成測距,測速,定位,控製小車運動等功能,係統包括如下六部分: 超聲波發射電路, 超聲波接受電路,信號處理器,溫度測量,小車控製電路等五部分。係統結構框圖如圖一所示:

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      基於AT89S52的防撞小車係統設計

      圖1:係統結構框圖

      通過單片機產生40k 的方波,經過放大後驅動超聲波傳感器發射頭,從而發出超聲波,遇到前方物體反射後由接收端捕捉,經過對兩個接收頭捕捉時間的計算以及加入溫度補償,判斷最終前方小車的方向與距離,再通過與前次數據差分計算出其相對前車的速度,最後通過速度、距離以及位置三個數據進行智能控製,控製小車轉彎或減速慢行等。

      具體的硬件組成為:MCU 采用AT89S52 單片機,P1.0 口輸出超聲波換能器所需的40K 方波信號,經過反相器7404 後驅動傳感器,為了能使超聲波發射得更遠,草莓丝瓜下载app並接了三個發射頭,利用外中斷0 口監測超聲波接收電路輸出的返回信號,回波檢測采用紅外檢測集成芯片CX20106,顯示電路采用簡單的4 位共陽LED數碼管,斷碼用74LS244,位碼用8550 驅動。測溫部分使用18B20 測出當前的環境溫度用以判斷出超聲波傳播的速度。

      3 MCU 算法控製

      3.1 距離計算與方位判斷

      單片機可以計算出發射與接收到超聲波之間的時間,根據測溫係統的實際測溫, 查找出在該對應溫度下的聲速,計算出反射物距離兩接收端的距離。 理論上由以上兩個數據上就可以直接數學推導出該物體的空間位置(如圖2 和公式一、二所示)。

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      基於AT89S52的防撞小車係統設計  

      圖2 超聲波傳感器空間方位

      其中d 為R1 與R2 的距離,z1、z2 分別為物體到各個接收端的距離 ,如果直接這樣計算就會過於複雜,普通單片機處理的話耗時較多, 於是草莓app下载污破解版ioses提出了一種基於計算二者距離差來大致判斷物體位置的方法。一般來講小車隻關心在車前方的物體,草莓丝瓜下载app設定一個距離參數l代表前方障礙物與小車的水平距離,再設定一個距離參數h,代表前方障礙物與小車的垂直距離。草莓app下载污破解版可以由下麵的關係推導出h, l, d與z2-z1的關係(公式3---公式6)。

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      將公式6想減的兩項做除法不難發現第一項始終大於第二項,所以z2-z1是關於l的增函數, 同時隨著h的減小,z2-z1同樣會變大,也就是說當障礙物體靠近小車時,如果其偏離了小車的中心(即不會撞到)有一個明顯的特征為其z2-z1的值會比較大,草莓app下载污破解版可以取d=5cm h=30cm, 讓l在[10cm,30cm]間變化,做出的曲線如圖3所示,各個物理量的幾何關係見圖4 。


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