[匯總]藍(lán)牙智能遙控小車畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文論文題目：多功能遙控小車藍(lán)牙智能遙控小車系 部專 業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與維修班級(jí)通網(wǎng)111學(xué)生姓名李太宇學(xué)號(hào)110412132指導(dǎo)教師?l慧君2013年1 月2 日基于藍(lán)牙遙控的多功能智能小車設(shè)計(jì)與制作摘要：無(wú)線遙控的機(jī)器人小車在危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)、人員搜集等應(yīng)用中可發(fā)揮特殊的 作用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇基于藍(lán)牙遙控的多功能智能小車為對(duì)象。設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)的硬件 電路原理圖和pcb圖,控制系統(tǒng)以stc12c5a60s2單片機(jī)為主控芯片，采用l293d為電 機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、藍(lán)牙無(wú)線遙控模塊、紅外光電傳感器模塊、超聲波發(fā)射與接收模塊等構(gòu)成 外圍擴(kuò)展電路。將自制的控制電路、控制程序和四輪小車

2、機(jī)械結(jié)構(gòu)相結(jié)合，制作多功能 機(jī)器人小車。實(shí)驗(yàn)調(diào)試實(shí)現(xiàn)了智能小車的藍(lán)牙無(wú)線遙控、自動(dòng)避障、自動(dòng)循跡等功能。關(guān)鍵詞:單片機(jī)；藍(lán)牙遙控；pwm調(diào)速；光電傳感器development of a smart remote control vehicle based on blue-tooth communicationabstract： wireless remote control robot car could play a special role in the hazardous environment operations and search & rescue personnel.

3、a multi-function smart car with bluetooth remote control is selected as my graduation thesis subject. the design of the system hardware circuit schematic and pcb diagram is present in paper the control system circuit is mainly consist of a stc12c5a60s2 mcu as the main chip, as well as a l293d chip f

4、or motor driving, a bluetooth wireless communication module for remote control, a infrared photoelectric sensor module for object detection, a ultrasonic transmitter and receiver module for distance measurement. the smart car is implemented by the combination of the self-control circuit, the control

5、 program code and four-wheel car mechanical stmcture. experimental tests showed that some functions such as bluetooth wireless remote control, automatic obstacle avoidance, automatic tracking route, auto-sensing objects and auto-detecting distance were completely achieved in the smart car.keywords：

6、single chip microcomputer; blue-tooth remote control; pwm speedregulation; optical electronic sensor目錄第一章 前言1第二章 方案比較與論證22.1總體方案設(shè)計(jì)22.2無(wú)線模塊設(shè)計(jì)32.3顯示模塊設(shè)計(jì)3乙4調(diào)速模塊設(shè)計(jì)62.5循跡模塊設(shè)計(jì)82.6避障模塊設(shè)計(jì)8第三章智能車機(jī)結(jié)構(gòu)分析93.1底板設(shè)計(jì)93.2電機(jī)與底板的連接支架設(shè)計(jì)103.3整體裝配圖1112第四章控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)4.1 mcu的選型124.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)144.3顯示電路設(shè)計(jì)174.4藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)194.5電源電路設(shè)計(jì)214.

7、6 pcb圖設(shè)計(jì)22第五章藍(lán)牙遙控小車程序設(shè)計(jì)235.1主程序設(shè)計(jì)245.2電腦端藍(lán)牙控制軟件的設(shè)置255.3藍(lán)牙模塊參數(shù)設(shè)置27第六章調(diào)試結(jié)果分析296.1各模塊功能調(diào)試296.2總結(jié)32致謝33參考文獻(xiàn)34附錄a36附錄b37第一章刖呂隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來(lái)越受人關(guān)注。遙控小車起源于 美國(guó)，由于政府對(duì)無(wú)線遙控小車研發(fā)的資助以及相關(guān)資助的推動(dòng)作用，日本、美國(guó)、德 國(guó)等工業(yè)大國(guó)在遙控小車技術(shù)上占據(jù)著明顯優(yōu)勢(shì)。我國(guó)的無(wú)線遙控小車研究工作始于20 世紀(jì)中后期，在國(guó)家的863、973等技術(shù)發(fā)展計(jì)劃的重點(diǎn)支持卜：國(guó)內(nèi)已大范圍地進(jìn)行 無(wú)線遙控小車的研究。全國(guó)電子大賽和省內(nèi)電子大賽

8、幾乎每次都有智能小車這方面的題 口，全國(guó)各高校也都很重視該題口的研究，但是與國(guó)際先進(jìn)還存在一定的差距。可見其 研究意義很大。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出的。設(shè)計(jì)的智能電動(dòng)小車能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線 遙控，串口通訊，實(shí)時(shí)檢測(cè)速度，避障礙等功能。無(wú)線遙控實(shí)現(xiàn)方法包括藍(lán)牙、紅外、 射頻幾種，其中藍(lán)牙技術(shù)具有一定優(yōu)勢(shì)，目前在信息家電方面應(yīng)用正在鋪設(shè)。各種家電 共用遙控，并可組網(wǎng)與公眾互聯(lián)網(wǎng)相接，共享冇用信息。目前藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控的 短板在于傳輸距離短和芯片價(jià)格高方面。但隨著科技發(fā)展，這些問(wèn)題正在逐步得以解決。 無(wú)線遙控機(jī)器人有著廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)題目的要求繪制電路原理圖和pcb圖，制作電路板；在ke訂c編

9、譯環(huán)境下編 寫控制程序并調(diào)試，確定如下方案：在藍(lán)牙無(wú)線遙控的基礎(chǔ)上，加裝光電紅外傳感 器、光敏電阻、溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的速度、位置、運(yùn)行狀況、運(yùn)行環(huán)境的實(shí) 吋監(jiān)測(cè)，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)到的各種數(shù) 據(jù)，對(duì)電動(dòng)車經(jīng)行對(duì)應(yīng)的控制并將計(jì)算出的數(shù)據(jù)送至上位機(jī)顯示，實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時(shí)監(jiān) 控。本次設(shè)計(jì)可以對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可滿足對(duì)系統(tǒng)的齊項(xiàng)要求。本設(shè) 計(jì)采用stc系列中的stc12c5a60s2單片機(jī)。以單片機(jī)為控制核心，利用傳感器檢測(cè)道 路上的各種信息，控制電動(dòng)汽車的無(wú)線遙控、自動(dòng)避障、自動(dòng)尋跡、尋光、自動(dòng)測(cè)溫等 功能。第二章方案比較與論證本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主

10、要是針對(duì)無(wú)線遙控智能車進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和制作。本次設(shè)計(jì)以 stc12c5a60s2單片機(jī)為主控芯片，實(shí)現(xiàn)了智能車的無(wú)級(jí)調(diào)速功能、藍(lán)牙遙控功能、自動(dòng) 避障功能、速度檢測(cè)功能、光線檢測(cè)功能、距離檢測(cè)功能等。21總體方案設(shè)計(jì)藍(lán)才傳輸模塊 驅(qū)動(dòng)模塊mcu控制器丄； 卄測(cè)速模塊 “ 顯示模塊圖2.1系統(tǒng)原理框圖本小車是以stc12c5a60s2為主控制器。開始由電腦或者手機(jī)發(fā)送藍(lán)牙無(wú)線信號(hào)來(lái) 啟動(dòng)并復(fù)位小車，由超聲波傳感器或紅外光電傳感器進(jìn)行障礙檢測(cè)，通過(guò)單片機(jī)控制小 車行駛、顯示、避障和調(diào)速。智能車使用4wd驅(qū)動(dòng)，以提高整車運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性；在智 能車進(jìn)駛過(guò)程中，采用雙極式h型pwm脈寬調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速、平

11、穩(wěn)地的調(diào)速；通過(guò) 超聲波傳感器和紅外光電傳感器實(shí)現(xiàn)h動(dòng)避障，自動(dòng)循跡等功能；通過(guò)透射式光電傳感 器計(jì)量輪子旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)（也就是脈沖數(shù)）實(shí)現(xiàn)速度檢測(cè)功能；最后通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線傳輸功 能將智能車的行駛信息實(shí)時(shí)地傳送給上位機(jī)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)吋監(jiān)控功能。當(dāng)然也可通過(guò)藍(lán)牙 無(wú)線遙控來(lái)控制小車的行駛狀態(tài)。這就是木設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)思路。2.2無(wú)線模塊設(shè)計(jì)無(wú)線控制是為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)智能車的遠(yuǎn)程遙控，使小車可以在遙控狀態(tài)卜代替人類 完成一些危險(xiǎn)項(xiàng)目。目前短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)主要有兩大類，一類是基于"da紅 外無(wú)線通信技術(shù)，另一類是基于ism (industrial scientific medica 1)頻段射頻通

12、信技 術(shù)。較為主流的兒種通信技術(shù)之間既存在著和互競(jìng)爭(zhēng)，但乂在某些實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)相互 補(bǔ)充、相互配合，究竟選擇何種技術(shù)更優(yōu)越，需要由具體的工作環(huán)境來(lái)決定。表2.1所 示為四種短距離無(wú)線通訊技術(shù)主要性能參數(shù)。表2.1幾種典型無(wú)線傳輸方案比較藍(lán)牙技術(shù)紅外技術(shù)wifi技術(shù)ism射頻技術(shù)通信距離<100m<10m<300m< 1000m通信速率<10mb/s<16mb/s<llmb/s<500kb/s通信頻率或波長(zhǎng)2.4ghz0.75um-24um2.4ghz315、433.868、915和2400mhz頻率申請(qǐng)否否否否開發(fā)難易難易難易模塊成木高很低較低低

13、方案：通過(guò)表格可以看出，他們?cè)诮嚯x通訊領(lǐng)域都可以提供可靠的通信服務(wù)，但 是同時(shí)他們的應(yīng)用有著各自的技術(shù)架構(gòu)的限制。在以上的兒種中，我最終選擇了藍(lán)牙無(wú) 線傳輸方式。2.3顯示模塊設(shè)計(jì)顯示模塊的主要功能是顯示小車運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，位置及運(yùn)動(dòng)時(shí)間等信息。常用顯示 器件有l(wèi)cd顯示器、數(shù)碼管，點(diǎn)陣屏等等。根據(jù)此次設(shè)計(jì)需要我提出了以下實(shí)現(xiàn)方案方案一：采用8位數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管電路和程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但需要循環(huán)顯示所以 占用資源多。方案二：采用1602lcd顯示器顯示。此方案采用集成顯示模塊，硬件電路更加簡(jiǎn)單, 并且液晶顯示器消耗電流小，更節(jié)能，同時(shí)軟件實(shí)現(xiàn)也簡(jiǎn)單。方案三：pc機(jī)顯示。通過(guò)上位機(jī)的串口軟件來(lái)實(shí)時(shí)

14、監(jiān)控智能車的行駛信息。軟件 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，無(wú)需其他的外部硬件設(shè)計(jì)。表2.2幾種典型顯示方式比較數(shù)碼管顯示lcd顯示pc機(jī)顯示開發(fā)難易易易較難模塊成本很低低高觀察方式繁瑣繁瑣方便方案：通過(guò)表格可以看出，方案三更加簡(jiǎn)單方便，且在智能車行駛過(guò)程屮，通過(guò) lcd來(lái)觀察智能車行駛信息也不方便，所以我最終選擇方案三為本設(shè)計(jì)中的顯示方案。 但為了以后的功能擴(kuò)展，也附加了 1602lcd顯示功能。為了節(jié)約電能，單獨(dú)使用了一 個(gè)單刀雙擲開關(guān)控制lcd的通斷。2.4測(cè)速模塊設(shè)計(jì)測(cè)速模塊的功能是完成當(dāng)前小車速度信息采集，并輸出標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，供單片機(jī)處 理，運(yùn)算出小車實(shí)吋速度。速度檢測(cè)可用加速度傳感器，光電編碼盤，測(cè)速電

15、機(jī)等實(shí)現(xiàn)。方案一：磁式測(cè)速發(fā)電機(jī)永磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種將轉(zhuǎn)子速度轉(zhuǎn)化為電氣信號(hào)的機(jī)電式信號(hào)元件，是伺 服系統(tǒng)中基本元件之一。作為測(cè)速、校正，解算元件，他被廣泛應(yīng)用于各種速度和位置 控制系統(tǒng)中。永磁式測(cè)速發(fā)電機(jī)主耍由定子、傳子和電刷部件等組成。一般情況下自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)其元件的要求主要是高的精確度、靈墩度、可靠性等。因此永磁式直流測(cè)速 發(fā)電機(jī)在屯氣性能方面應(yīng)滿足以下要求：(1) 輸出電壓和轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系(2) 溫度變化對(duì)輸出特性影響小(3) 輸出電壓波紋小(4) 止反轉(zhuǎn)的輸出特性應(yīng)該一致方案二：光屯編碼器按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周 期性的電信號(hào)，再

16、把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對(duì) 式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位 置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。工作時(shí)，光電碼盤安裝在轉(zhuǎn)了端軸上，隨著電機(jī)的 轉(zhuǎn)動(dòng)，光屯碼盤也跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，如果冇一個(gè)固定光源照射在碼盤上，則口j利用光敏元 件來(lái)接收到的光的次數(shù)就是碼盤的編碼數(shù)。若編碼數(shù)為60,測(cè)量吋間為t,測(cè)量到的脈 沖數(shù)為n,則轉(zhuǎn)速為n=n/(t*60)*60=n/to方案三：光電對(duì)射式采用對(duì)射式紅外傳感器。在輪輻面板上均勻刻出槽孔，在輪了兩側(cè)固定相對(duì)的紅外 發(fā)射、接收器件。在過(guò)孔處接收器可以接收到信號(hào)。從而輪子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)口j以產(chǎn)生連續(xù)脈

17、沖 信號(hào)，通過(guò)對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)進(jìn)行車速測(cè)量。表2.3幾種測(cè)速方案比較直流測(cè)速發(fā)電機(jī)光電編碼器光電對(duì)射式測(cè)量精度高高低開發(fā)難易難難易模塊成本低高較低方案：通過(guò)表格可以看出，方案三安裝方便簡(jiǎn)單且精度比方案一的精度高，而方案二的成本太高，且開發(fā)難度較高，因此最終我選擇方案三。設(shè)計(jì)的方案是使用一塊亞克力盤（如圖2.3）,在盤上刻出20格方槽。盤卜方的凹 形物為槽型光屯耦合器，其兩端高出部分的里面分別裝冇紅外發(fā)射管和紅外接收管。遮 光盤在凹槽屮轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，缺口進(jìn)入凹槽吋，紅外線可以通過(guò)，缺口離開凹槽紅外線被阻描。 由此可見，車輪毎轉(zhuǎn)一周，紅外光接收管均能接收到20個(gè)脈沖信號(hào)并直接送入單片機(jī) 的屮斷口進(jìn)行計(jì)數(shù)。為

18、實(shí)現(xiàn)可逆記數(shù)功能，我在測(cè)距儀屮并列放置了兩個(gè)槽型光電耦合 器，遮光盤先后通過(guò)凹槽可產(chǎn)生兩個(gè)脈沖信號(hào)。根據(jù)兩個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)生的先后順序與兩 個(gè)光屯耦合器的位置關(guān)系，即可計(jì)算岀智能車的行駛方向。圖2.2碼盤圖2.5調(diào)速模塊設(shè)計(jì)方案一：串屯阻調(diào)速系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)曲交流發(fā)電機(jī)拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變流， 由發(fā)電機(jī)給需要調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流即可改變其輸出電壓， 從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。改變勵(lì)磁電流的方向則輸岀電壓的極性和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向都隨著 改變，所以g-m系統(tǒng)的可逆運(yùn)行是很容易實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)需要旋傳變流機(jī)組，至少包 含兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)，還耍一臺(tái)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，設(shè)備多、體積大

19、、費(fèi) 用高、效率低、維護(hù)不方便等缺點(diǎn)。11技術(shù)落后，因此擱置不用。方案二：靜止可控整流器。簡(jiǎn)稱v-m系統(tǒng)。v-m系統(tǒng)是當(dāng)今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要 形式。它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型，可實(shí)現(xiàn)平滑 調(diào)速。vm系統(tǒng)的缺點(diǎn)是品閘管的單向?qū)щ娦裕辉试S電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行 造成困難。它的另一個(gè)缺點(diǎn)是運(yùn)行條件耍求高，維護(hù)運(yùn)行麻煩。最后，當(dāng)系統(tǒng)處于低速運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的用電設(shè)備。方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。采用晶閘管的直流斬波器基木原理與整流電路不同的是， 在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓 加到電

20、動(dòng)機(jī)上，當(dāng)品閘管關(guān)斷時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開，電動(dòng)機(jī)經(jīng)二極管續(xù)流，兩端 電壓接近于零。脈沖寬度調(diào)制（pulse width modulation）,簡(jiǎn)稱pwm。脈沖周期不變， 只改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，即通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)進(jìn)行直流調(diào)速。表2.4幾種調(diào)速方式的比較串電阻調(diào)速系統(tǒng)靜止口j控整流器脈寬調(diào)速系統(tǒng)開關(guān)特性低低高調(diào)速精度低較低高開發(fā)難易易難易模塊成本高較低低pwm調(diào)速系統(tǒng)冇下列優(yōu)點(diǎn):（1）曲于pwm調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就口j以獲得 脈動(dòng)很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達(dá) 1： 10000左右。由于電流波形比vm系統(tǒng)好，在相同的平

21、均電流下，電動(dòng)機(jī)的損耗和 發(fā)熱都比較小。（2）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機(jī)相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻 帶，因此快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。（3）由于電力電子器件只工作在開關(guān)狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率較高。方案：根據(jù)以上綜合比較，以及本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)要求和直流電機(jī)調(diào)速的發(fā)展方向，本設(shè)計(jì)選用了方案三。2.6循跡模塊設(shè)計(jì)探測(cè)路面黑線的原理：光線照射到路面并反射，由于黑線和口線的反射系數(shù)不同， 叮根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來(lái)判斷傳感器和黑線相對(duì)位置。方案一：采用可見光發(fā)光二極管和光敏二極管采用普通可見光發(fā)光管和光敏管組成的發(fā)射一接收電路。其缺點(diǎn)在于易受到環(huán)境光 源的影響。即便提高發(fā)光管亮

22、度也難以抵抗外界光的干擾。方案二：采用反射式紅外發(fā)射一接收器采用反射式紅外發(fā)射一接收器。直接用直流電壓對(duì)發(fā)射管進(jìn)行供電，其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn) 簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境光源的抗干擾能力強(qiáng)，在要求不高吋可以使用。方案：根據(jù)木題目中對(duì)探測(cè)地面的要求，由于傳感器可以在車體的下部，發(fā)射、接 收距地面都很近，外界光對(duì)其的干擾都很小。在基本不影響效果的前提下，為了簡(jiǎn)便起 見，我選用了方案二。2.7避障模塊設(shè)計(jì)方案：紅外式探測(cè)采用紅外式發(fā)射、檢測(cè)一體化模塊。由于單個(gè)發(fā)射器的照射范圍不能太小，因此不 使用激光管。用波瓣較寬的脈沖調(diào)制型紅外發(fā)射管和接收器。其優(yōu)點(diǎn)是電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單， 但抗干擾性較弱。表2.5幾種傳感器的比較超聲波探測(cè)紅外

23、式探測(cè)檢測(cè)范圍(m)0.02-4.50.01-0.5環(huán)境要求高低檢測(cè)精度高低開發(fā)難易難易模塊成本高低方案：通過(guò)綜合考慮，我最終選擇紅外模塊安裝在小車車尾實(shí)現(xiàn)小車倒車壁障，在 小車的兩側(cè)安裝光屯檢測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)前行壁障。第二章智能車機(jī)結(jié)構(gòu)分析在木次設(shè)計(jì)中，小車使用四輪驅(qū)動(dòng)。四輪驅(qū)動(dòng)式的結(jié)構(gòu)屮因?yàn)楹筝喌霓D(zhuǎn)動(dòng)力矩的增 大，所以在橫向上的輪胎阻力要大于2輪張動(dòng)式的，因此四輪驅(qū)動(dòng)式的車子不易發(fā)生方 向偏移。而且四輪驅(qū)動(dòng)的車子動(dòng)力更大，爬坡能力更強(qiáng)。但存在一些不足，i：四輪驅(qū) 動(dòng)式的車了更加耗電，而且車體比一般的2輪驅(qū)動(dòng)式的車體重。從整體的性能來(lái)看四輪 驅(qū)動(dòng)式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是很明顯的。3.1底板設(shè)計(jì)6§

24、8底板是用來(lái)支撐車休的主要部件。同時(shí)也是用來(lái)固定車子零部件的，底板上主要 有紅外傳感器安裝槽、超聲波傳感器安裝孔、電機(jī)定位槽和走線孔，其余的槽孔是用 來(lái)留在口后擴(kuò)展用的。每個(gè)器件的安裝位置如圖3. 1所示。底板采用的是亞克力板材。 安裝方便，結(jié)構(gòu)可靠穩(wěn)定。stj nsvkes (m).3. ”109l 3.i 2.693s033l 2 7440 33,1.i 1.l 9 "“52ll 0. 000o20圖3.2底盤共振頻率分析如圖是電機(jī)底板的共振頻率分析圖，我是以底板邊緣的四個(gè)安裝孔為固定點(diǎn)，曲 于智能車的整車車體重500g,所以在底盤的屮心處加5n的力，經(jīng)過(guò)電腦的自動(dòng)網(wǎng)格劃 分，通

25、過(guò)軟件的共振頻率計(jì)算后得到圖示的應(yīng)力分布圖。從圖中可以看岀，底板的中 間部分是應(yīng)力最集中的一塊，也是最危險(xiǎn)的一塊，如果車體的振動(dòng)頻率過(guò)快，底板很 可能會(huì)從屮間層開始斷裂，所以要對(duì)底板經(jīng)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減小底板的長(zhǎng)度或者加大底 板的厚度。3.2電機(jī)與底板的連接支架設(shè)計(jì)零件數(shù)量電機(jī)支架2片螺絲螺母（m3）若干m3螺柱若干碼盤4片圖3.3電機(jī)支架圖電機(jī)支架主要是用來(lái)將電機(jī)固定在底板上的，每個(gè)電機(jī)用兩塊支架板綁定固定，圖示電 機(jī)支架的工程圖中，4為支架的定位孔。它通過(guò)懵孔和4圓孔來(lái)綁定電機(jī)，靠左右 兩側(cè)的肩臺(tái)與底板卡在一起。支架的材料也是亞克力板(pmma)o表3.1機(jī)械零部件表格3.3整體裝配圖圖3.4

26、整車裝配圖項(xiàng)目號(hào)寒件號(hào)1車子底盤22輪子13m3域住284電機(jī)支架85電機(jī)4649超聲技發(fā)射需110電述言111托板112電路板113速度檢則俗愿222圖3.5整車材料明細(xì)圖整體車體由車盤，輪子，電機(jī)，電機(jī)支架，測(cè)速碼盤，托板組成。在以往的智能小車設(shè)計(jì)中，大都會(huì)采用三輪式結(jié)構(gòu)，前輪一般采用萬(wàn)向輪牽引，左 右分別為驅(qū)動(dòng)輪。雖然三輪式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于操作，但是在小車行駛過(guò)程中的穩(wěn)定性不 足，且由于萬(wàn)向輪的徑向阻力非常小，所以很容易偏向。因此在這次的設(shè)計(jì)中我采用了 四輪驅(qū)動(dòng)，雖然四輪駛動(dòng)式結(jié)構(gòu)相對(duì)于三輪式的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，但其穩(wěn)定性得到明顯加強(qiáng)，并且因?yàn)?個(gè)輪了都為驅(qū)動(dòng)輪，其偏差更為離散，不一定是同側(cè)的

27、偏差方向一致, 所以在小車前進(jìn)過(guò)程中很難偏向。第四章控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī) 內(nèi)部的功能單元，如rom、ram、i/o 口、定吋/記數(shù)器、屮斷系統(tǒng)等能不能滿足應(yīng)用 系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。二是系統(tǒng)配 置，既按照系統(tǒng)功能耍求配置外圍設(shè)備，在本設(shè)計(jì)屮包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、紅外傳感器模 塊、藍(lán)牙模塊、顯示模塊等，還耍設(shè)計(jì)合適的接口電路。4.1 mcu的選型本設(shè)計(jì)中使用的是stc12c5a60s2單片機(jī)。stc12c5a60s2單片機(jī)是把那些作為 控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路

28、芯片上。如果按功能劃 分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行i/o 口、串 行口、定吋器/計(jì)數(shù)器、pwm發(fā)生器、內(nèi)置看門狗、內(nèi)置8路高速10位a/d轉(zhuǎn)換、獨(dú) 特波特率發(fā)生器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器等。它們都是通過(guò)片內(nèi)單一總線連接而成, 其基本結(jié)構(gòu)依舊是cpu加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。u47891011p1.5/m0sip1.6/mis0pl7/sclkp4.7/rstp3.0/rxdp4.3/sclkp3.1/txdp3.2/intop3.3/int1p3.4/t0p3.5/t1oduqe 寸 d 03ow0一 d 一 3qw 二 d z3ova一 d oqwe

29、d 寸udvydstc12c5a60s2寸cd er.id e or.idss、o寸dqzo vjlx zjvjlxp0.4p0.5p0.6p0.7p4.6/rst2 p4.1/mos1p4.5/alep4.4/nap2.7p2.6p2.53332313029282726252423圖 4.1 stc12c5a60s2 引腳圖表4.1 stc12c5a60s2硬件結(jié)構(gòu)表類型參數(shù)stc12c5a60s2stc89c51 rc工作電壓（v）5.5-3.55.5-3.4flash程序存儲(chǔ)器字節(jié)60k4kram字節(jié)1280512定時(shí)器to、t1有有pca定時(shí)器2無(wú)uart11獨(dú)立波特率發(fā)生器有無(wú)dpt

30、r2無(wú)epprom有有pca （16 位）pwm （8位）2路無(wú)a/d8路25萬(wàn)次每秒10位無(wú)i/o4440看門狗有有內(nèi)置復(fù)位有無(wú)外部可調(diào)門檻電壓有無(wú)外部中斷4路4路由上表可見，stc12c5a60s2單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強(qiáng)等特 點(diǎn)。特別值得一提的是該單片機(jī)cpu屮的位處理器，它實(shí)際上是一個(gè)完整的1位微計(jì) 算機(jī)，這個(gè)一位微計(jì)算機(jī)有口己的cpu、位寄存器、i/o 口和指令集，計(jì)算速度比普通 的8051快812倍。4.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)圖4.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖本設(shè)計(jì)采用l293d芯片，l293是st公司生產(chǎn)的一種高電壓、小電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。 該芯片采用16腳封裝，內(nèi)部是由雙極性管

31、組成的ii橋電路。其輸出電流為100ma,最高 電流2a,最高工作電壓36v,可以驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載，可以控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，且很容易被 單片機(jī)控制。用單片機(jī)控制晶體管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn) 速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；h橋電路保證了可以簡(jiǎn) 單地實(shí)現(xiàn)傳速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很高，是一種廣泛采用的 調(diào)速技術(shù)。圖4.3 l293d內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖示為l293d的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，l293d內(nèi)置了與門、非門、三級(jí)管組成的兩組電路， 因?yàn)槠渑帕行螤钕?#39;h'子母，所以稱其為h橋路。通過(guò)控制三極管的通斷就可以是電 機(jī)旋傳起來(lái)，而通過(guò)控

32、制不同三極管的導(dǎo)通，電流的流向就會(huì)發(fā)生改變，電機(jī)的傳向也 就會(huì)發(fā)生變化。在圖4.3中，使ena與enb兩個(gè)使能端始終為1,通過(guò)控制ini in4 輸入端的狀態(tài)來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向。表4.2 l293d真值表iniin2in3in4右電機(jī)左電機(jī)10 10正正10 0 1正反0 110反正0 10 1反反0 0 0 0xx當(dāng)ini、in2、in3和in4分別為1010時(shí)，tl、t4、t5和t8導(dǎo)通,左電機(jī)和右電 機(jī)正轉(zhuǎn)；示例程序 1: void forward(unsigned char speed_right,unsigned char speed_left)/前進(jìn)l293d_in1 = 1;l29

33、3d_in2=0;l293d_in3=1;l293d_in4=0;pwm_set(255-speed_right,255-speed_left);脈寬調(diào)制器本身是一個(gè)由運(yùn)算放大器和幾個(gè)輸入信號(hào)組成的電壓比較器。運(yùn)算放大 器工作在開換狀態(tài)，稍微冇一點(diǎn)輸入信號(hào)就可使其輸出電壓達(dá)到飽和值，當(dāng)輸入電壓極 性改變吋，輸擊電壓就在正、負(fù)飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈沖電 壓的轉(zhuǎn)換作用。加在運(yùn)算放大器反相輸入端上的有三個(gè)輸入信號(hào)。一個(gè)輸入信號(hào)是鋸齒 波調(diào)制信號(hào)，另一個(gè)是控制電壓，其極性大小可隨時(shí)改變，與鋸齒波調(diào)制信號(hào)相減，從 而在運(yùn)算放大器的輸出端得到周期不變、脈寬可變的調(diào)制輸出電壓。只耍改變

34、控制電壓 的極性，也就改變了 pwm變換器輸出平均電壓的極性，因而改變了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向改變控 制電壓的大小，則調(diào)節(jié)了輸出脈沖電壓的寬度，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速.只要鋸齒波的線性 度足夠好,輸岀脈沖的寬度是和控制電壓的大小成正比的。示例程序2為脈寬調(diào)制函數(shù)，其中pwm_set為pwm調(diào)速函數(shù)，木設(shè)計(jì)采用的是 軟件調(diào)速，speed_right speed_left為用戶給定的初值速度，速度值范圍：0255,數(shù)值 越大，速度越快。在通常的程序屮多是采用定吋器為波特率發(fā)生器。而木次設(shè)計(jì)屮采用 的是mcu自帶的pwm脈沖發(fā)生器，stcl2c5a60s2有內(nèi)置的一個(gè)計(jì)數(shù)器和比較寄存器 ccapnl和cl, c

35、capnl用來(lái)存放一個(gè)0-255之間的一個(gè)數(shù)據(jù)，cl是一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)cl 的值小于ccapnl時(shí)，pwm引腳輸出低電平脈沖，當(dāng)cl的值大于ccapnl時(shí)，pwm引腳輸 出高電平脈沖示例程序 2： void pwm_set(unsigned char pwm0_data,unsigned char pwm1_data)ccapol二pwm()_data; 裝入比較初值ccapoh=pwmo_data;ccap1 l=pwm 1 _data; /裝入比較初值ccap1 h=pwm1_data;4.3顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)屮米用lcd 1602字符型液晶屏為下位機(jī)顯示設(shè)備，在單片機(jī)的人機(jī)交流界 面中，一

36、般輸出方式有：發(fā)光管、led數(shù)碼管、液晶顯示器。液晶顯示器顯示質(zhì)量高, 由于液品顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，因此，液 晶顯示器的畫面質(zhì)量高不會(huì)閃爍。由于液晶顯示器都是數(shù)字式的，所以和單片機(jī)的接口 更加簡(jiǎn)單可靠，操作方便。液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯 示的口的，因此，液晶顯示器也有體積小，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。液晶顯示的原理是利用液晶 的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就顯示，這樣即可以顯示出圖形。 液品顯示器目前已被廣泛應(yīng)用在便攜式屯腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、pda移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng) 域。lcdii.cdi6o2lcd 1602'丿1

37、0i:p1.5/mosi p1.6/m1so p1.7/sclk p4.7/rst r«vrxd p4.3/sclk p3.ktxdp3.24ntop3.3/lvrip3.4/top3.5/11g odc2 百？ cbrszrxie 門ovnrtstci2c5a60s2eg ae ssmd -、mlx f x (wd mas壬p0.4p0.5p0.6p0.7 p4.6/rst2 p4.i/mosi p4.5/aij- p4.4/nap2.7p2.6p2.5333231訕2k27 “252423sic12c5a6os2圖4.4 lcd 1602電路圖lcd的dbodb7 口與單片機(jī)的p

38、0 口相連,rs連接到p2. 7 口, rw連接到p2. 6 口,使能端e 口連接到p2.5 mo po 口做為數(shù)據(jù)寫入端。表4.1 lcd引腳定義符號(hào)引腳說(shuō)明符號(hào)引腳說(shuō)明vss電源地d2data i/ovdd電源正極d3data i/ovl液晶顯示偏壓信號(hào)d4data i/ors數(shù)據(jù)/命令選擇端(h/l)d5data i/or/w讀/寫選擇端(h/l)d6data 1/0e使能信號(hào)d7data i/ododata 1/0bla背光源正極didata i/oblk背光源負(fù)極示例程序:void writedatalcm(unsigned char wdlcm)readstatuslcmo ; /

39、檢測(cè)忙lcm_data 二 wdlcm;lcm_rs 二 1;delaylous(1);lcm rw = 0;delaylous(1);lcm_e = 0;delaylous(1);lcm_e = 0;delaylous(1);lcm_e = 1;delaylous(1);4.4藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)藍(lán)牙模塊主要是為了實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，本設(shè)計(jì)是通過(guò)藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口模 塊，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的無(wú)線通訊功能，所以本質(zhì)上使用的是單片機(jī)串口通信。串行通訊的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)按位順序傳送，最少僅需一根傳輸線即可完成，成木低但 傳送速度慢。串行通訊的距離可以從兒米到兒丁米。 根據(jù)信息的傳送方向，串行通訊 可以進(jìn)一步

40、分為單工、半雙工和全雙工三種。信息只能單向傳送為單工；信息能雙向傳 送但不能同時(shí)雙向傳送稱為半雙工；信息能夠同時(shí)雙向傳送則稱為全雙工。申行通訊 又分為異步通訊和同步通訊兩種方式。在單片機(jī)中，主要使用異步通訊方式。藍(lán)牙模塊圖4.5 usb與藍(lán)牙模塊相連在木設(shè)計(jì)中采用we-40c （如圖4.6）藍(lán)牙模塊，設(shè)置一個(gè)為主機(jī)，另一個(gè)為從機(jī)。 通過(guò)發(fā)送at指令來(lái)控制智能車的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎。we-40c使用方便，可支持一對(duì) 多通訊，也可通過(guò)at指令來(lái)切換模塊的主從模式。當(dāng)藍(lán)牙模塊上電后紅色指示燈閃爍, 與另一藍(lán)牙?？鞎r(shí)，藍(lán)色指示燈常亮。圖4.6 we-40c藍(lán)牙模塊實(shí)物圖we-40c特點(diǎn)：1使用方便，兩模

41、塊通電后自動(dòng)連接，非常方便。2具備5v和3. 3v兩種接口。3. 支持分時(shí)一對(duì)多通訊，可綁定模塊地址指定通訊。4. 主從一體化，可通過(guò)簡(jiǎn)單的at指令任意切換主從模式。5. 帶有9個(gè)擴(kuò)展10 口（兩個(gè)預(yù)留），既可輸入也可輸出。6發(fā)射通訊距離遠(yuǎn)，開闊地40米。7.模塊采用雙pcb復(fù)合式設(shè)計(jì)，采用加厚板材（1. 6mni）。we-40c應(yīng)用范圍：1 .主要是用丁代替串口線，包含txd和rxd兩組信號(hào)，可以直接接入單 片機(jī)等帶有串i i的系統(tǒng)或設(shè)備，也可以通過(guò)max232芯片轉(zhuǎn)換成rs232 電平后使用。2. 單片機(jī)通過(guò)電腦藍(lán)牙適配器和電腦連接，無(wú)線收發(fā)數(shù)據(jù)。3. 單片機(jī)和智能手機(jī)藍(lán)牙連接，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)

42、和智能手機(jī)z間的無(wú)線串口通訊。4.5電源電路設(shè)計(jì)vcc motor圖4.7電源電路圖_gndl；2如圖4.7中j6為電池接口, u1為asm1117穩(wěn)壓芯片，cl、c2、c3為濾波電容,d1 為續(xù)流二極管，當(dāng)小車斷電時(shí)，電路板中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流通過(guò)d1流向地端，這樣減小 了感應(yīng)電流對(duì)元器件的損壞。s1,s2是電池供電和usb供電的切換開關(guān)，當(dāng)$1撥到2,4 位、s2撥到3, 6位吋小車由電池供電,當(dāng)s1撥到3,6位、s2撥到2, 4位時(shí),小車由usb 供電。vcc_motor為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片電源，blu_vcc為藍(lán)牙通訊模塊電源。表4. 2各電源模塊分配7. 2v電池電源vccmcu電源vcc_m

43、otor電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片電源blu_vcc藍(lán)牙通訊模塊電源在電源電路設(shè)計(jì)中采用的ams1117穩(wěn)壓芯片有可調(diào)版與多種固定電壓版，設(shè)計(jì)用 于提供1a輸出電流且工作壓差可低至lvo在最大輸出電流時(shí)，ams1117器件的壓差保 證最大不超過(guò)1.3v,并隨負(fù)載電流的減小而逐漸降低。ams1117的片上微調(diào)把基準(zhǔn)電壓 調(diào)整到1.5%的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路 超載而造成的壓力。ams1117應(yīng)用高效線性穩(wěn)壓器后置穩(wěn)壓器，用于交換式電源5v 至3.3v線性穩(wěn)壓器電池充電器有源scsi終端筆記本電源管理電池供電設(shè)備。本設(shè)計(jì)屮 是利用ams1117將電池的7.2v電壓轉(zhuǎn)換為

44、5v電壓供給單片機(jī)和外帀的傳感器設(shè)備。如，紅外傳感器、藍(lán)牙模塊、超市波模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。經(jīng)測(cè)試在用此種供電方式卜, 單片機(jī)和傳感器工作穩(wěn)定，直流電機(jī)工作良好。4.6 pcb圖設(shè)計(jì)電路原理圖見附錄a在電路原理圖設(shè)計(jì)好之后，根據(jù)布線原則對(duì)元器件進(jìn)行布局，布線，最后鋪銅、 滴淚。將設(shè)計(jì)好的pcb文件發(fā)給廠家進(jìn)行生產(chǎn)制作，這就是整個(gè)電路板的制作過(guò)程。 一般pcb基本設(shè)計(jì)流程如卜-:前期準(zhǔn)備一pcb結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一pcb布局一布線一布線優(yōu)化 和絲印一網(wǎng)絡(luò)和drc檢查和結(jié)構(gòu)檢查一制板。(1) pcb布線工藝焊盤、線、過(guò)孔的間距要求：pad and via : 2 0. 3mm (12mil)pad and p

45、ad : 2 0. 3mm (12mil)pad and track :2 0. 3mm (12mil)track and track : 三 0. 3mm (12mil)密度較高時(shí)：pad and via : 2 0. 254mm (lomil)pad and pad : 2 0. 254mm (lomil)pad and track :2 0. 254mm (lomil)track and track : 三 0. 254mm (lomil)(2) 本設(shè)計(jì)中pcb布線工藝規(guī)則 線在本設(shè)計(jì)中,信號(hào)線寬為0. 3mm(12m訂)，電源線寬為1. 27mm(50mil)；線與線之間 和線與焊盤之

46、間的距離大于等于0. 33mm(13mi)o特姝情況下，當(dāng)器件管腳較密，寬度 較窄吋，可按適當(dāng)減小線寬和線間距。 焊盤(pad)在本設(shè)計(jì)中焊盤(pad)與過(guò)渡孔(via)的設(shè)計(jì)規(guī)則是：插腳式電阻、電容和集成 電路等,釆用盤/孔尺寸1. 6mm /0. 8mm (63mil/32mil )；插座、插針和二極管等，采用1. 8mm/1. omm (71mil/39mil)o pcb板上設(shè)計(jì)的元件安裝孔徑比元件管腳的實(shí)際尺寸大 0. 20. 4mm左右。 過(guò)孔(via)在本設(shè)計(jì)中過(guò)孔的尺寸為1. 27mm/0. 7mm(50mil/28mil)。制好板子后，購(gòu)買元器件焊接板子。焊接板子之前先準(zhǔn)備好恒

47、溫焊臺(tái)、熱風(fēng)槍、 吸錫絲、焊錫絲、助焊劑、躡子等工具。焊接貼片ic芯片的步驟：1、將芯片平放在pcb板上，將芯片引腳對(duì)準(zhǔn)焊盤然后用手指按住;2、然后將芯片的兩個(gè)對(duì)角焊牢；3、在芯片的四周上適量的焊錫；4、將pcb板向著焊接引腳的方向卜傾斜45度，用松香去掉烙鐵頭端多余的焊錫；5、把粘有松香的烙鐵頭放在有焊錫的部分；6、來(lái)冋拖拉烙鐵，將焊錫均勻的布在芯片的引腳上；7、重復(fù)上述步驟焊接芯片的另外的引腳，如果發(fā)現(xiàn)引腳間冇多余的 焊錫就用吸錫絲將多余的焊錫吸掉；第五章藍(lán)牙遙控小車程序設(shè)計(jì)在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個(gè) 生產(chǎn)對(duì)象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，軟件

48、設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)屮占重要地位。 對(duì)于本系統(tǒng)，軟件更為重要。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過(guò)程控制 兩個(gè)基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過(guò)程控制程序主 要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。為了完成上述任務(wù), 在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，通常把整個(gè)過(guò)程分成若干個(gè)部分，每一部分叫做一個(gè)模塊。所謂“模 塊”，實(shí)質(zhì)上就是所完成-定功能，相對(duì)獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法叫模塊程序 設(shè)計(jì)法。5.1主程序設(shè)計(jì)圖5.1主程序流程圖定時(shí)器中斷程序 流稈圖圖5.2定時(shí)器中斷流程圖程序見附錄b圖5.1為藍(lán)牙遙控小車的程序流程圖，從圖中可以看出，小車可以實(shí)現(xiàn)藍(lán)

49、牙遙控功 能，且在小車行駛過(guò)程中，自動(dòng)檢測(cè)障礙并提示控制人員。也可以自動(dòng)測(cè)試行駛速度， 將速度值送至上位機(jī)顯示。在主程序中最主要的一段程序是串口通訊程序，串口通訊函數(shù)如下例程1,單片機(jī) 的串口通訊是為了實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，單片機(jī)是通過(guò)管腳rxd和管腳 txd與外界通訊的，subf是串行口的緩沖寄存器，單片機(jī)與上位機(jī)的通信數(shù)據(jù)都是臨 時(shí)存放在subf寄存器中的，通過(guò)軟件的讀寫操作就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù) 通訊了。吊口通訊的初始化主要是對(duì)scon、tcon、tmod、ie幾個(gè)寄存器的設(shè)置;sconsmosmism2sm3ren tbs rb8 tiri串行口控制寄存器tcontf

50、1tritfotroie1it1ieoito定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器tmodgatec/tmlmogatec/t mlmo定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式設(shè)置寄存器ieexoetoexiet1 eset2 ea中斷允許控制寄存器示例程序1：void send_char(unsigned char data)es=0;/關(guān)閉串口中斷flag 1=();sbuf=data; 將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，可以在電腦吊i工具的接收區(qū)觀察while(!ti);/數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之后,t1會(huì)置1ti=0;es=1;重新允許吊i中斷5.2電腦端藍(lán)牙控制軟件的設(shè)置軟件的設(shè)置：1設(shè)置波特率，串口號(hào)，數(shù)據(jù)位，停止位，校驗(yàn)位；2綁定鍵值；3

51、設(shè)置發(fā)送間隔(一般設(shè)置在19ms內(nèi)，收發(fā)數(shù)據(jù)會(huì)穩(wěn)定些);4開始監(jiān)聽鍵盤;圖5.3上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)運(yùn)行電腦上的控制端，打開軟件后，設(shè)置以上參數(shù)后，這里主要是設(shè)置按鍵的綁定 值:w綁定十六進(jìn)制0x33, 0x33在程序屮對(duì)應(yīng)的是前進(jìn)標(biāo)志符;a綁定-| 六進(jìn)制0x11,0x11 在程序中對(duì)應(yīng)的是左轉(zhuǎn)標(biāo)志符；d綁定十六進(jìn)制0x22, 0x22在程序中對(duì)應(yīng)的是右轉(zhuǎn)標(biāo)志 符；s綁定十六進(jìn)制0x44,0x44在程序屮對(duì)應(yīng)的是后退標(biāo)志符；設(shè)置完參數(shù)后點(diǎn)擊開始, 數(shù)據(jù)接收界面時(shí)會(huì)顯示歡迎信息，提示已經(jīng)入藍(lán)牙控制模式。此時(shí)該軟件就會(huì)通過(guò)藍(lán)牙 與小車連接，這吋就可以隨心所欲的遙控小車了（當(dāng)然遙控距離有限制）。5.3藍(lán)

52、牙模塊參數(shù)設(shè)置通過(guò)串口通訊軟件和at指令對(duì)藍(lán)牙主從模塊參數(shù)經(jīng)行設(shè)置，先上電，然后手動(dòng)按 下at mode按鈕，進(jìn)入后status燈慢閃。這時(shí)就可以對(duì)藍(lán)牙模塊的參數(shù)經(jīng)行自定義設(shè)置 t：1、設(shè)置配對(duì)密碼：命令格式【at+pswd=4位密碼】，查詢當(dāng)前密碼格式【發(fā)送at+pswd?2、設(shè)置串口參數(shù):命令格式【at+uart二v波特率?,v兒位停止位?,v兒位校驗(yàn)位?】, 查詢當(dāng)前出口參數(shù)【發(fā)送at+uart?3、模塊主從機(jī)設(shè)置：命令格式【at+role二0或1或2】，查詢當(dāng)前藍(lán)牙模塊角 色【at+role?】0：從機(jī)(slave),被動(dòng)連接。1：主機(jī)(master),主動(dòng)搜索周圍的藍(lán)牙從機(jī)，并發(fā)起連

53、接。和從機(jī)連接成功之 后便建立起了一條透明的數(shù)據(jù)傳輸通道。2：冋壞：被動(dòng)連接，接收遠(yuǎn)程藍(lán)牙主設(shè)備數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)原樣返冋給遠(yuǎn)程藍(lán)牙主 設(shè)備。4、修改模塊名稱：命令格式【at+name二v藍(lán)牙模塊的名稱】，查詢藍(lán)牙模塊名 稱【at+name?】5、綁定藍(lán)牙吊i i模塊地址：命令格式【at+bind二v模塊地址】6、設(shè)置藍(lán)牙串口的連接模式：命令格式【at+cmode=0或1】0：指定藍(lán)牙地址的連接模式。1：任意地址連接模式。5.6紅外循跡程序設(shè)計(jì)圖5.6紅外循跡流程圖程序見附錄b第六章調(diào)試結(jié)果分析6.1各模塊功能調(diào)試1、藍(lán)牙遙控調(diào)試及結(jié)果分析在小車上電后we-40c藍(lán)牙模塊上的status工作狀態(tài)指示

54、燈會(huì)快速閃爍，當(dāng)主 從模塊配對(duì)成功進(jìn)行通訊時(shí)，藍(lán)牙模塊上的link連接指示燈常亮且status狀態(tài)指示燈 會(huì)間斷閃爍。在非開闊地的環(huán)境下對(duì)不同的距離的通訊情況經(jīng)行測(cè)試，通過(guò)電腦端串口 工具控制小車直行，觀察小車的極限距離為多少。統(tǒng)計(jì)木次調(diào)試的結(jié)果表明，we-40c 藍(lán)牙模塊的有效通訊距離為om到25,在此范圍內(nèi)電腦與小車通訊正常表6.1距離對(duì)通訊的影響距離(m)5101520253035通訊 狀態(tài)正常正常正常正常正常無(wú)法通 訊無(wú)法通 訊2、紅外避障調(diào)試及分析在進(jìn)行紅外避障時(shí)，首先要調(diào)節(jié)紅外傳感器的靈敏度，如果發(fā)現(xiàn)傳感器在距離障礙 物很遠(yuǎn)時(shí)就檢測(cè)到了障礙，就將滑動(dòng)電阻調(diào)大些，降低紅外線的發(fā)射頻率；如果發(fā)現(xiàn)傳 感器在距離障礙物很近時(shí)才檢測(cè)到了障礙，就將滑動(dòng)電阻調(diào)小些，提高紅外的發(fā)射頻率。 總之將傳感器的檢測(cè)范圍調(diào)在2o-3ocm以內(nèi)。上電運(yùn)行后，放到?jīng)]有障礙物的空地上，小車直走。當(dāng)前方?jīng)]有障礙物的的時(shí)候車 就一直直走。如果前方遇到障礙物，則小車做后退一右轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。直至前方?jīng)]有障礙物， 這時(shí)小車恢復(fù)直走。如果左方有障礙物，則小車右轉(zhuǎn)。直至左邊沒有障礙物，這時(shí)小車 恢復(fù)直走。如果右方有障礙物，則小車左轉(zhuǎn)。直至右邊沒有障礙物，這時(shí)小車恢復(fù)直走。 如果前面沒有障礙物，則先執(zhí)行直走。也就是