AT89C52的电动智能小车系统设计+仿真电路图+源码(4)
此设计采用超声波传感器HC—SR04进行避障。它的原理是：超声波由压电陶瓷超声波传感器发出后，遇到障碍物便反射回来，再被超声波传感器接收。采用超声波避障，虽然它电路复杂，地面对超声波的反射也会影响系统对障碍物的判断，但是考虑到本系统只需要检测前面的障碍物，基本上没有十分复杂的环境，模块化的芯片使用起来方便，便于操作和调试。
HC—SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达到3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。此测距模块性能稳定，测度距离精确。如图6所示，板上VCC供5V电源，GND为地线，TRIG触发控制信号输入，ECHO回响信号输出等四个接口端。 out（空脚）、GND为地线。Trig引脚是内部上拉10K的电阻，用单片机的IO口拉高Trig引脚，然后给一个持续时间10us以上的脉冲信号，OUT脚为此模块作为开关量输出脚，测距模块不用此引脚[9]。
图4 L298n实物图
表1输入和输出引脚的逻辑关系表
ENA(B) IN1(IN3) IN2(IN4) 电机运行情况
0 X X 停止
1 1 0 正转
1 0 1 反转
1 1 1 刹停
1 0 0 停止
2.5.1 基本工作原理
●采用IO口Trig触发测距，送给至少l0us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；
●如果有信号返回，通过IO口Echo输出一个高电平脉冲，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;其测距原理框图如图7所示[10]。
图5 L298n与单片机的连接
图6 HC—SR04超声波测距模块实物图
其时序图如图8所示。该时序图表明你只需要提供一个10uS以上脉冲触发信号，该模块内部将发出8个40kHz周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响号的时间间隔可以计算得到距离。
2.5.2 超声波测距模块与单片机相连的连接
把单片机的P2口的第四位定义为Trig 位，单片机的P3口的第七位定义为Echo位，然后单片机的引脚就可以直接用导线接在超声波传感器的相应引脚上。因为单片机的引脚用作输入口的时候需要先给单片机的相应引脚一个高电平，然后才能输入信号，因此在发送触发脉冲的时候应先把单片机的相应引脚拉高[11]。在程序中先用指令产生一个持续时间20us的低电平脉冲,就可以在接收口Echo等待高电平输出。一有高电平输出就可以开启定时器计时,当Echo引脚变为低电平时关闭定时器T0，就可以读出定时器的值,此时定时器里面计下的数就是此次测距时超声波传播的时间,也就可算出距离。如此不断的循环测量,就可以达到移动测量的目的了。
图7 超声波测距原理框图
图8 超声波测距时序图
2.6 显示模块设计
在本次设计中采用七段数码管作为显示部分，实时显示小车与障碍物的距离。实际上是由7个发光二极管组成8字形，加上小数点就是8个。我们分别把他命名为a、b、c、d、e、f、g、dp。
本电路采用四个共阴极数码管[12]，利用动态扫描方式来显示。动态显示是将所用到的数码管的段选线并联，用位选线的信号的控制哪一位数码管工作。动态扫描显示，即轮流使各个数码管工作，利用人眼视觉暂留作用和发光二极管的余辉，给人以各个数码管都在亮的感觉。动态显示的亮度比静态显示要差一些，在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的。单片机送来的数据信号直接送入数码管的段号码，进行数字显示，本次设计中采用了74LS373作为数码管的控制芯片，要控制右边的数码管中的哪个点亮只需要在四个74LS373的左边的LE（LE1、LE2、LE3、LE4）端送入相应的控制信号就可以点亮其中一位。而数码管的段选信号则由单片机的P1口控制，超声波传感器检测到的距离通过数字编码转换后才送到数码管显示，在送段选信号时，通过单片机的控制，首先显示个位数, 再延时一会，然后关掉。之后显示十位数，再延时一会，再关掉,然后显示百位数，然后延时显示千位数，这样一直循环下去，那么我们将会看到连续的数字显示。还要注意的是扫描的速度要足够快，给人的感觉才不会有闪烁感。