畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的智能小車的設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于單片機(jī)的智能小車的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　智能作為現(xiàn)代社會(huì)的新產(chǎn)物，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個(gè)特定的環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)作，無需人為管理，便可以完成預(yù)期所要達(dá)到的或是更高的目標(biāo)。本設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)多功能小車的智能模式，設(shè)計(jì)中的理論方案、分析方法及特色與創(chuàng)新點(diǎn)等可以為自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)器人

2、、采礦勘探機(jī)器人、家用自動(dòng)清潔機(jī)器人等自動(dòng)半自動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與普及有一定的參考意義。同時(shí)小車可以作為玩具的發(fā)展對(duì)象，為中國(guó)玩具市場(chǎng)技術(shù)含量的缺乏進(jìn)行一定的彌補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益，形成商業(yè)價(jià)值。</p><p>　　整個(gè)小車平臺(tái)主要以51單片機(jī)為控制核心，通過無線遙控實(shí)現(xiàn)前進(jìn)后退和轉(zhuǎn)向行駛；通過LCD液晶顯示器，實(shí)現(xiàn)小車的坐標(biāo)、溫度的顯示。同時(shí)當(dāng)所在環(huán)境溫度高于預(yù)設(shè)值的情況下，停止工作并發(fā)出警報(bào)。</p>

3、<p>　　設(shè)計(jì)采用對(duì)比選擇，模塊獨(dú)立，綜合處理的研究方法。通過翻閱大量的相關(guān)文獻(xiàn)資料，分析整理出有關(guān)信息，在此基礎(chǔ)上列出不同的解決方案，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)比方案優(yōu)劣選出最優(yōu)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　從電機(jī)車體，最小系統(tǒng)到無線遙控，GPS定位再到LCD顯示，完成各模塊設(shè)計(jì)。通過調(diào)試檢測(cè)各模塊，得到正確的信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的功能。最后將各個(gè)調(diào)試成功的模塊結(jié)合到小車的車體上，結(jié)合程序，通過單片機(jī)的

4、控制，將各模塊有效整合在一起，達(dá)到所預(yù)期的目標(biāo)，完成最終設(shè)計(jì)與制作，能使小車在一定的環(huán)境中智能化運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：智能 STC12C5A60S2 GPS 綜合處理</p><p>　　Multifunctional Intelligent Vehicle Design Based on SCM</p><p><b>　　Abstract

5、</b></p><p>　　As a new product of modern society, intelligence is the trend in future development. It can work in some specific environment according to the mode which sets in advance. Dispensing with

6、behavior adjustment management, but it can achieve the expected， even higher goal. The design mainly reflected a smart-car model. The theoretical scheme, analysis method, uniqueness and innovation etc. that pointed in th

7、is paper, I think they are will be certain reference value in design and popularity of automa</p><p>　　The design takes micro-controller 51 as control center, use wireless control to make car go forward, go

8、backward or turn around; use LCD to show the temperature and the location.There will be a warning when the temperature level becomes too hot.</p><p>　　Using methods of contrast selection, module independence

9、, integrated treatment; consulting a large number of related literature and data; and listing different solution; according to practical situation and choose the best scheme to design.</p><p>　　The motor car

10、 body, the minimum system and wireless control, GPS and LCD, step by step, the design is forming gradually. And then, debugging and checking every single module, getting the correct signal output. Finally, combining prog

11、ram, conforming every module efficiently to make it work. </p><p>　　Key words: Intelligence STC12C5A60S2 GPS Combined Processing</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b&

12、gt;　　前 言1</b></p><p><b>　　第1章 緒論2</b></p><p>　　第1.1節(jié) 選題背景2</p><p>　　第1.2節(jié) 研究目的與研究方法2</p><p>　　第1.3節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù)3</p><p>　　第2章 總體設(shè)計(jì)4<

13、/p><p>　　第2.1節(jié) 各模塊分析選擇4</p><p>　　第2.2節(jié) 總體設(shè)計(jì)框圖7</p><p>　　第3章 硬件設(shè)計(jì)9</p><p>　　第3.1節(jié) 單片機(jī)控制核心9</p><p>　　第3.2節(jié) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊11</p><p>　　第3.3節(jié) LCD顯示模塊14&

14、lt;/p><p>　　第3.4節(jié) GPS模塊19</p><p>　　第3.5節(jié) 溫感報(bào)警模塊20</p><p>　　第3.6節(jié) 無線遙控模塊22</p><p>　　第4章 軟件設(shè)計(jì)24</p><p>　　第4.1節(jié) 主函數(shù)24</p><p>　　第4.2節(jié) 行走簡(jiǎn)析24<

15、;/p><p>　　第4.3節(jié) 程序內(nèi)容26</p><p><b>　　結(jié) 論33</b></p><p><b>　　附 錄34</b></p><p><b>　　致 謝38</b></p><p><b>　　前

16、 言</b></p><p>　　現(xiàn)在智能設(shè)備是越來越受到人們的青睞，智能產(chǎn)品也是層出不窮，人們?cè)诟惺苓@些智能產(chǎn)品給我們的生活生產(chǎn)帶來方便的同時(shí)，也對(duì)智能產(chǎn)品提出了更高的要求，現(xiàn)在出現(xiàn)了許多具有代表性的智能化產(chǎn)品，例如：智能機(jī)器人、無人駕駛飛機(jī)等，它們的出現(xiàn)都在不同程度上改變著我們的生活方式。</p><p>　　本設(shè)計(jì)以智能化全面發(fā)展的普及與應(yīng)用為目的，整體開發(fā)過程簡(jiǎn)單易

17、懂，所選擇的平臺(tái)與各電子元件恰當(dāng)合理，無需花費(fèi)過多的人力財(cái)力便可達(dá)到預(yù)期所要求各功能的實(shí)現(xiàn)，也符合課題研究的意義。設(shè)計(jì)的理論方案、分析方法及特色與創(chuàng)新點(diǎn)等對(duì)于國(guó)內(nèi)運(yùn)輸機(jī)器人、勘探機(jī)器人等自動(dòng)半自動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與普及有一定的參考意義。小車也可以作為玩具的發(fā)展對(duì)象，為中國(guó)玩具市場(chǎng)技術(shù)含量的缺乏進(jìn)行一定的彌補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益，形成商業(yè)價(jià)值。同時(shí)作為高校設(shè)計(jì)研究課題，對(duì)學(xué)生的思維、動(dòng)手能力以及總結(jié)論述等綜合能力得到充分鍛煉，有利于以后獨(dú)立及全面的

18、發(fā)展。</p><p>　　設(shè)計(jì)主要以簡(jiǎn)易智能機(jī)器人為開發(fā)平臺(tái)，選擇通用、價(jià)廉的51單片機(jī)為控制平臺(tái)，選擇常見的電機(jī)模型車為機(jī)械平臺(tái)，通過細(xì)化設(shè)計(jì)要求，結(jié)合傳感器技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)、無線通信技術(shù)等相關(guān)知識(shí)實(shí)現(xiàn)小車的各種功能。設(shè)計(jì)并完成由LCD顯示電路、無線數(shù)傳、溫度傳感器以及GPS全球定位系統(tǒng)接收器的硬件模塊結(jié)合軟件設(shè)計(jì)組成多功能智能小車，共同實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)倒退、轉(zhuǎn)向行駛、坐標(biāo)定位、檢測(cè)溫度和超出預(yù)設(shè)值報(bào)警等功能

19、，實(shí)現(xiàn)智能控制，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　第1.1節(jié) 選題背景</p><p>　　隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)某些只能固定于某一位置操作的機(jī)器人，如用于機(jī)械加工 、點(diǎn)焊、噴涂等用途的機(jī)器人，并不能滿足各方面的需求。因此，20 世紀(jì) 80 年代后期，許多國(guó)家開始有計(jì)劃的開展移動(dòng)機(jī)器人

20、的研究。目前國(guó)內(nèi)外都以推出了多種移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)。如Pioneer 系列，climber 移動(dòng)機(jī)器人等。所謂移動(dòng)機(jī)器人就是一種具有高度自規(guī)劃、自組織、自適應(yīng)能力，適合于在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中工作的機(jī)器人[1]。而機(jī)器人的智能性按層次高低又有初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)之分?？梢哉f，業(yè)界對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人的研究正是方興未艾。</p><p>　　進(jìn)入20世紀(jì)以來，在科學(xué)探測(cè)活動(dòng)中，由于自然條件、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等原因，使工作人員無法深入現(xiàn)場(chǎng)

21、去收集環(huán)境信息。在這種社會(huì)大環(huán)境下智能小車憑借著其體形小、高行動(dòng)力和智能控制等優(yōu)點(diǎn)無疑成為了最佳探測(cè)工具[2]。在人員無法到達(dá)的現(xiàn)場(chǎng)，最重要的就是能快速到達(dá)指定地點(diǎn)并快速獲取環(huán)境狀況。</p><p>　　這些都充分表明，智能小車雖然是在不斷發(fā)展，但是都難以在真實(shí)的災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)發(fā)揮作用。相比之下，國(guó)內(nèi)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的研究要晚于國(guó)外，因此我國(guó)的智能探測(cè)小車還有很大的發(fā)展空間。</p><p>　　

22、第1.2節(jié) 研究目的與研究方法</p><p><b>　　1.2.1研究目的</b></p><p>　　本小車可應(yīng)用于科學(xué)勘探，災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)的探測(cè)和協(xié)助救援。</p><p>　　（1）科學(xué)勘探：本小車可以很大程度上代替工作人員進(jìn)行實(shí)地勘探，從而在節(jié)省人力資源，保障人身安全，提高工程落實(shí)的效率等眾多方面大有裨益。</p><

23、p>　?。?）災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)的探測(cè)和協(xié)助救援：對(duì)于近年自然災(zāi)害頻發(fā)，諸如地震、火災(zāi)等給人類造成巨大損失，為盡可能減少損害，高效準(zhǔn)確的組織災(zāi)后救援等相關(guān)工作已十分重要，本小車可以到達(dá)危險(xiǎn)或者人員不易到達(dá)的環(huán)境，可以探測(cè)環(huán)境信息以實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)、有針對(duì)性的后續(xù)救援；可以運(yùn)送物品協(xié)助救援。</p><p><b>　　1.2.2研究方法</b></p><p>　　（1）文獻(xiàn)法。

24、本研究涉及單片機(jī)編程、無線數(shù)據(jù)傳輸、多模塊結(jié)合等技術(shù)，需要對(duì)涉及的知識(shí)精通才能實(shí)現(xiàn)方案的成功設(shè)計(jì)，只有通過對(duì)大量相關(guān)書籍期刊進(jìn)行閱讀、整理、分析，才能得到有價(jià)值的研究資料。因此，本研究把文獻(xiàn)法作為最重要的研究方法。</p><p>　　（2）觀察法。科學(xué)的觀察具有目的性和計(jì)劃性、系統(tǒng)性和可重復(fù)性。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和調(diào)查研究中，觀察法具有擴(kuò)大人們的感性認(rèn)識(shí)、啟發(fā)人們的思維、導(dǎo)致新的發(fā)現(xiàn)等幾個(gè)方面的作用。因此對(duì)于本研究有很

25、大幫助。</p><p>　　第1.3節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)制作的這款小車以單片機(jī)為控制核心，搭配溫度傳感器、LCD顯示模塊、無線數(shù)傳模塊、以及GPS模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控、溫度采集及上限報(bào)警、GPS定位、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。當(dāng)小車開關(guān)打開之后，小車上的單片機(jī)等待上位機(jī)的指令，操作人員通過上位機(jī)端的終端發(fā)送指令，通過無線數(shù)傳模塊傳送至小車端的單片機(jī)，小車端的單片機(jī)判斷指令

26、前往預(yù)定的目基地，到達(dá)指定地點(diǎn)之后，采集周邊的數(shù)據(jù)（溫濕度、經(jīng)緯度、海拔等）通過數(shù)傳模塊傳送至上位機(jī)，以便操作人員能夠及時(shí)掌握準(zhǔn)確的監(jiān)控目基地周邊的情況。本車以采集溫度和經(jīng)緯度為例，豐富了小車作為一個(gè)多功能移動(dòng)平臺(tái)的擴(kuò)展功能，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸，打破了傳統(tǒng)操作中距離受限的問題。本設(shè)計(jì)的理論方案、分析方法及特色與創(chuàng)新點(diǎn)等對(duì)于國(guó)內(nèi)運(yùn)輸機(jī)器人、勘探機(jī)器人等自動(dòng)半自動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與普及有一定的參考意義。</p><p

27、><b>　　第2章 總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　從小車底盤到電機(jī)驅(qū)動(dòng)，最小系統(tǒng)到無線遙控，GPS定位再到LCD顯示，必須完成各模塊的分別設(shè)計(jì)調(diào)試，最后再將各個(gè)調(diào)試成功的模塊結(jié)合到小車的車體上，結(jié)合程序，通過單片機(jī)的控制，將各模塊有效整合在一起，才能達(dá)到所預(yù)期的目標(biāo)，完成最終設(shè)計(jì)與制作。因此模塊的選擇極為重要和關(guān)鍵。 </p><p>　　第2.1節(jié)

28、 各模塊分析選擇</p><p>　　2.1.1主控單元方案比較與選擇</p><p>　　方案一：采用CPLD可編程邏輯器件</p><p>　　利用CPLD可編程邏輯器件作為主控制器。CPLD可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，規(guī)模大、密度高、穩(wěn)定性高、IO資源豐富、易于進(jìn)行功能擴(kuò)展，并可應(yīng)用EDA軟件仿真、調(diào)試，適合作為大規(guī)模控制系統(tǒng)的控制核心，但小車系統(tǒng)并沒有復(fù)雜的邏

29、輯運(yùn)算，且數(shù)據(jù)處理速度的要求也不高，不能完全發(fā)揮CPLD的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，由于其集成度較高，硬件成本偏高，同時(shí)由于芯片引腳較多，實(shí)物硬件電路布線復(fù)雜，加重了電路設(shè)計(jì)和焊接的工作。</p><p>　　方案二：采用STC12C5A60S2單片機(jī)來作為控制單元。</p><p>　　STC12C5A60S2是增強(qiáng)型51單片機(jī)的一種，單片機(jī)（single-chip microcomputer）是一塊

30、集成芯片，但不是一塊實(shí)現(xiàn)某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是在這塊芯片當(dāng)中，集成了一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。如中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（ROM,RAM）、I/O接口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等。中央處理器是單片機(jī)的核心單元，他由運(yùn)算器和控制器組成，他的主要功能是實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和控制。 其特點(diǎn)為：有優(yōu)異的性價(jià)比，集成度高、體積小、有很高的可靠性，控制功能強(qiáng)，擴(kuò)展性能好，非常容易構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)[3]。</p><p>　　

31、采用51系列單片機(jī)來作為整機(jī)的控制單元。GPS模塊與測(cè)溫模塊采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過調(diào)制處理后由控制系統(tǒng)發(fā)送至上位機(jī)。通過集成模塊收發(fā)的無線遙控信號(hào)面信號(hào)，也送至單片機(jī)系統(tǒng)處理，以完成相應(yīng)動(dòng)作。此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決復(fù)雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)潔化，各類功能易于實(shí)現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求。</p><p>　　比較以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案二簡(jiǎn)潔、靈活、可擴(kuò)展性好，更能達(dá)到題目的設(shè)計(jì)要求，因此采用方案二來

32、實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　2.1.2小車驅(qū)動(dòng)電路與電機(jī)方案比較與選擇</p><p><b>　?。?）電機(jī)</b></p><p>　　方案一：采用舵機(jī)和直流電機(jī)分別控制小車轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)。舵機(jī)控制兩個(gè)輪的轉(zhuǎn)向，沒法控制小車的前進(jìn)，若想保證既能轉(zhuǎn)彎又能前進(jìn)，需要更大的功率，對(duì)電源要求高。另外，舵機(jī)轉(zhuǎn)向方式平緩且靈活，但是轉(zhuǎn)向弧度較大不能實(shí)現(xiàn)原地

33、轉(zhuǎn)向，而且費(fèi)用高[4]。</p><p>　　方案二：小車采用雙直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向，動(dòng)力強(qiáng)勁。利用電機(jī)差速原理控制小車轉(zhuǎn)向，極易實(shí)現(xiàn)原地任意角度的轉(zhuǎn)向。在小車的后方安裝兩個(gè)從動(dòng)輪，可任意轉(zhuǎn)向。</p><p>　　綜合以上，選取方案二。</p><p><b>　　（2）驅(qū)動(dòng)芯片</b></p><p>　　方案一：

34、用NPN三極管連接成雙極式H型控制電動(dòng)機(jī)。 </p><p>　　用雙極式H型控制可以控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。由于小車需要驅(qū)動(dòng)力比較大，所以需要加載的電壓相對(duì)比較高；三極管的基極由于外界干擾，導(dǎo)致誤通；功率大的從而使得產(chǎn)生的溫度就比較高，使得三極管燒壞或靈敏度降低?？紤]到其驅(qū)動(dòng)能力、靈敏度以及散熱問題，方案一放棄[5]。</p><p>　　方案二：用L298N驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)電動(dòng)

35、機(jī)。</p><p>　　L298N是內(nèi)含二個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器可驅(qū)動(dòng)46v,2A以下電機(jī)?？紤]到其驅(qū)動(dòng)能力高，抗干擾強(qiáng)，并且還專門配有散熱片，同時(shí)在價(jià)格方面也比較低。</p><p>　　綜合考慮以上條件，選擇方案二。</p><p>　　電機(jī)采用普通的直流電機(jī)。直流電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便。調(diào)整范圍廣，過載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載

36、，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無極快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，能滿足各種不同的特殊運(yùn)行要求[6]。驅(qū)動(dòng)部分因?yàn)樾≤囯姍C(jī)裝有減速齒輪組，考慮不需調(diào)速功能，所以采用市面易購(gòu)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N，該芯片是利用TTL電平進(jìn)行控制，對(duì)電機(jī)的操作方便，通過改變芯片控制端的輸入電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)操作，很方便單片機(jī)的操作，亦能滿足直流減速電機(jī)的要求[7]。</p><p>　　2.1.3 無線遙控單元方案比較與選擇</p>

37、<p>　　方案一：由發(fā)射和接收兩大部分組成紅外遙控系統(tǒng)，應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路等。相對(duì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且使用的時(shí)候必須將遙控器前的紅外發(fā)射孔對(duì)準(zhǔn)接收管才可以[8]。 </p><p>　　方案二：無線電遙控也由發(fā)射和接收兩大部分組成，由于無線電遙控模塊在市場(chǎng)上非常普及，加上無線電遙控有

38、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、無方向性等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于小車的控制是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。</p><p>　　方案三：超聲波遙控是利用超聲波來傳送指令的遙控，可以應(yīng)用于需要遙控、遙測(cè)的場(chǎng)合。采用由AX5326與AX5327等構(gòu)成的遙控系統(tǒng)具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)大、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[9]。但由于超聲波遙控價(jià)格相對(duì)上面兩種價(jià)格較貴，而且對(duì)于小車的遙控也太過于夸大化。 </p><p>　　結(jié)合三種方案

39、，最終選擇用電量、發(fā)射、接受功率都不大，一般的小障礙也可以穿越，而且遙控?zé)o方向性的無線電遙控。</p><p>　　NRF24L01 是 NORDIC 公司生產(chǎn)的一款無線通信芯片，采用 FSK 調(diào)制，內(nèi)部集成 NORDIC自己的 Enhanced Short Burst協(xié)議?？梢詫?shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或是1對(duì)6的無線通信。無線通信速度可以達(dá)到 2M（bps）。NORDIC 公司提供通信模塊的 GERBER 文件，可以直接加工

40、生產(chǎn)。嵌入式工程師或是單片機(jī)愛好者只需要為單片機(jī)系統(tǒng)預(yù)留 5 個(gè)GPIO，1個(gè)中斷輸入引腳，就可以很容易實(shí)現(xiàn)無線通信的功能，非常適合用來為單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建無線通信功能[6]。</p><p>　　2.1.4 小車供電系統(tǒng)</p><p>　　方案一：采用普通電池。</p><p>　　選用干電池給直流電機(jī)供電，經(jīng)7805穩(wěn)壓管對(duì)單片機(jī)、紅外傳感器、LM339等供電，但

41、對(duì)直流電機(jī)影響很大，電機(jī)轉(zhuǎn)速變化大，對(duì)任務(wù)的完成極為不利。</p><p>　　方案二：采用鋰電池。</p><p>　　采用二節(jié)鋰電池串聯(lián)供電，經(jīng)過穩(wěn)壓對(duì)單片機(jī)、紅外傳感器、LM339等額定電壓為5V器件供電，單片機(jī)和傳感器工作正常，直流電機(jī)轉(zhuǎn)速變化不大且平穩(wěn)行進(jìn)，且電池體積較小，重量較輕，能夠滿足系統(tǒng)要求[10]。實(shí)驗(yàn)證明，電池組可保持系統(tǒng)穩(wěn)定，所以選取方案二。</p>

42、<p>　　第2.2節(jié) 總體設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　此系統(tǒng)由小車端與上位機(jī)端兩部分構(gòu)成。</p><p>　　小車部分是以單片機(jī)為控制核心，處理執(zhí)行各個(gè)外部傳感器檢測(cè)到的電平信號(hào)，其中外部信號(hào)由四部分得到：GPS模塊，遙控模塊和溫感報(bào)警模塊。最后把處理結(jié)果傳遞給單片機(jī)，并作出相應(yīng)動(dòng)作。</p><p>　　上位機(jī)部分主要負(fù)責(zé)小車與上位機(jī)的通訊，因此主

43、要有單片機(jī)與遙控模塊組成。</p><p>　　設(shè)計(jì)框圖如圖2.1、2.2所示</p><p>　　圖2.1 小車部分系統(tǒng)框圖</p><p>　　圖2.2 上位機(jī)部分系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　第3章 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本系統(tǒng)硬件主要有六大模塊組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊、

44、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、LCD顯示模塊、GPS模塊、測(cè)溫模塊和遙控模塊。</p><p>　　第3.1節(jié) 單片機(jī)控制核心</p><p>　　3.1.1 STC12C5A60S2概述</p><p>　　本模塊采用STC12C5A60S2單片機(jī)作為核心處理器。單片機(jī)控制系統(tǒng)基本由最小系統(tǒng)和外圍信號(hào)I/O口組成，其中最小系統(tǒng)包括電源（地），CPU時(shí)序電路（一般使用11.0592

45、MF或者12MF和30PF電容組成），復(fù)位電路。有了以上三塊，單片機(jī)就能夠正常工作[11]。 </p><p>　　STC12C5A60S2單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。<

46、;/p><p>　　3.2.2 STC12C5A60S2特點(diǎn)</p><p>　　1.增強(qiáng)型8051 CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051</p><p>　　2.工作電壓：STC12C5A60S2系列工作電壓；5.5V- 3.3V（5V單片機(jī)）STC12C5A60S2系列工作電壓：3.6V- 2.2V（3V單片機(jī)）</p><

47、;p>　　3.工作頻率范圍：0-35MHz，相當(dāng)于普通8051的0～420MHz</p><p>　　4.用戶應(yīng)用程序空間8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字節(jié)</p><p>　　5.片上集成1280字節(jié)RAM</p><p>　　6.通用I/O口（36/40/44個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上

48、拉 （普通8051傳統(tǒng)I/O口）。可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏。 每個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不要超過55mA</p><p>　　7.ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片</p><p>　　8.有EEPROM功能(

49、STC12C5A62S2/AD/PWM無內(nèi)部EEPROM)</p><p><b>　　9.看門狗</b></p><p>　　10.內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路（外部晶體12M以下時(shí)，復(fù)位腳可直接1K電阻到地）</p><p>　　11.外部掉電檢測(cè)電路:在P4.6口有一個(gè)低壓門檻比較器</p><p>　　5V單

50、片機(jī)為1.32V，誤差為+/-5%,3.3V單片機(jī)為1.30V，誤差為+/-3%</p><p>　　12.時(shí)鐘源：外部高精度晶體/時(shí)鐘，內(nèi)部R/C振蕩器(溫漂為+/-5%到+/-10%以內(nèi)) 1用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部R/C振蕩器還是外部晶體/時(shí)鐘</p><p>　　常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：5.0V單片機(jī)為：11MHz～15.5MHz  </p>

51、;<p>　　3.3V單片機(jī)為： 8MHz～12MHz</p><p>　　精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測(cè)試為準(zhǔn)</p><p>　　13.共4個(gè)16位定時(shí)器：兩個(gè)與傳統(tǒng)8051兼容的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,16位定時(shí)器T0和T1，沒有定時(shí)器2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器，再加上2路PCA模塊可再實(shí)現(xiàn)2個(gè)16位定時(shí)器&

52、lt;/p><p>　　14. 2個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由T0的溢出在P3.4/T0輸出時(shí)鐘，可由T1的溢出在P3.5/T1輸出時(shí)鐘</p><p>　　15.外部中斷I/O口7路,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,并新增支持上升沿中斷的PCA模塊，Power Down模式可由外部中斷喚醒，INT0/P3.2, INT1/P3.3, T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0，CCP0/P

53、1.3(也可通過寄存器設(shè)置到P4.2 ), CCP1/P1.4 (也可通過寄存器設(shè)置到P4.3)</p><p>　　16.PWM(2路）/PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列,2路）,也可用來當(dāng)2路D/A使用，或用來再實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器，也可用來再實(shí)現(xiàn)2個(gè)外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持)</p><p>　　17.A/D轉(zhuǎn)換, 10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)250K/S(每秒

54、鐘25萬次)</p><p>　　18.通用全雙工異步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定時(shí)器或PCA軟件實(shí)現(xiàn)多串口</p><p>　　19.STC12C5A60S2系列有雙串口，后綴有S2標(biāo)志的才有雙串口，RxD2/P1.2(可通過寄存器設(shè)置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通過寄存器設(shè)置到P4.3)</p><p>　　20.工作

55、溫度范圍：-40 - +85℃(工業(yè)級(jí)) / 0-75℃(商業(yè)級(jí))</p><p>　　21.封裝：PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48 </p><p>　　I/O口不夠時(shí)，可用2到3根普通I/O口線外接74HC164/165/595（均可級(jí)聯(lián)）來擴(kuò)展I/O口，還可用A/D做按鍵掃描來節(jié)省I/O口，或用雙CPU,三線通信，還多了串口。</p><p>　

56、　第3.2節(jié) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊</p><p>　　L298N是SGS公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況

57、下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路[12]。使用L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。</p><p>　　3.2.1 引腳功能及描述</p><p>　　L298N芯片的引腳圖如下圖3.1，其引腳功能見表3.1</p><p>

58、　　圖3.1 L298N引腳圖</p><p>　　表3.1 L298N引腳功能表</p><p>　　3.2.2 L298N工作原理</p><p>　　使用L298N驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。直流電機(jī)分別為M1和M2（圖3.2為L(zhǎng)298N連接圖）。引腳A，B可用于輸入PWM脈寬調(diào)制信號(hào)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。（如果無須調(diào)速可將兩引腳接5V，使電機(jī)工作在最高速狀態(tài)，既將短接帽

59、短接）實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)就更容易了，輸入信號(hào)端IN1接高電平輸入端IN2接低電平，電機(jī)M1正轉(zhuǎn)。（如果信號(hào)端IN1接低電平， IN2接高電平，電機(jī)M1反轉(zhuǎn)）控制另一臺(tái)電機(jī)是同樣的方式，輸入信號(hào)端IN3接高電平，輸入端IN4接低電平，電機(jī)M2正轉(zhuǎn)。（反之則反轉(zhuǎn)），PWM信號(hào)端A控制M1調(diào)速，PWM信號(hào)端B控制M2調(diào)速。</p><p>　　可參考圖表3.2： </p><p>　　圖3.2 L2

60、98N原理圖</p><p>　　表3.2 L298N驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)邏輯關(guān)系表</p><p>　　3.2.3紅外碼盤測(cè)距</p><p>　　由于采用上位機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制，因此需要測(cè)量小車所走距離。測(cè)距選擇的是紅外對(duì)管和碼盤結(jié)合，當(dāng)碼盤隨輪子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅外對(duì)管將產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖，用計(jì)數(shù)脈沖可以很簡(jiǎn)單的算出小車的行進(jìn)距離。我們的碼盤分為24格，即產(chǎn)生24個(gè)脈沖前進(jìn)輪子周長(zhǎng)

61、的距離。格子的一格為30cm，輪子周長(zhǎng)為20.4cm，即產(chǎn)35個(gè)脈沖走完一格，然后計(jì)數(shù)脈沖清零，重新計(jì)數(shù)。 </p><p>　　第3.3節(jié) LCD顯示模塊</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中顯示模塊采用了比較常用的1602字符型液晶顯示器。液晶顯示器具有顯示質(zhì)量高，數(shù)字式接口，體積小，重量輕，功耗低等顯著優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用[13]。16字*2行的LCD1602即是其中一種。</p>

62、<p>　　3.3.1 1602LCD的基本參數(shù)及引腳功能</p><p>　　1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別。</p><p>　　1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：</p><p>　　顯示容量:16×2個(gè)字符</p><p>　

63、　芯片工作電壓:4.5—5.5V</p><p>　　工作電流:2.0mA(5.0V)</p><p><b>　　引腳功能說明</b></p><p>　　1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表3.3所示:</p><p>　　表3.3 引腳接口說明表</p>

64、<p>　　第1腳：VSS為地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。</p><p>　　第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。&l

65、t;/p><p>　　第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為

66、8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15腳：背光源正極。</p><p>　　第16腳：背光源負(fù)極。</p><p>　　3.3.2 1602LCD的指令說明及時(shí)序</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3.4所示：</p><p>　　表3.4 控制命令表</p>

67、<p>　　1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）</p><p>　　指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。</p><p>　　指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。</p><p>　　指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕

68、上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。</p><p>　　指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。</p><p>　　指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。</p>

69、<p>　　指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。</p><p>　　指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令8：DDRAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)

70、志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。</p><p><b>　　指令10：寫數(shù)據(jù)。</b></p><p><b>　　指令11：讀數(shù)據(jù)。</b></p><p>　　讀寫操作時(shí)序如圖3.4和3.5所示：</p><p><b>　　圖3.4讀操作時(shí)序

71、</b></p><p>　　圖3.5 寫操作時(shí)序</p><p>　　3.3.3 1602LCD的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表</p><p>　　液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖3.6是1602的內(nèi)部顯示地址。

72、</p><p>　　圖3.6 1602LCD內(nèi)部顯示地址</p><p>　　例如第二行第一個(gè)字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置呢？這樣不行， 因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位D7恒定為高電平1所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是 01000000B（40H）+10000000B(80H)= 11000000B(C0H)。</p><p

73、>　　在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如圖3.7所示，這些 字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是 0

74、1000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”</p><p>　　表3.5 標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表</p><p>　　3.3.4 1602LCD的一般初始化（復(fù)位）過程</p><p><b>　　延時(shí)15mS</b></p><p>　　寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）</

75、p><p><b>　　延時(shí)5mS</b></p><p>　　寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）</p><p><b>　　延時(shí)5mS</b></p><p>　　寫指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）</p><p>　　以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào)</p>

76、<p>　　寫指令38H：顯示模式設(shè)置</p><p>　　寫指令08H：顯示關(guān)閉</p><p>　　寫指令01H：顯示清屏</p><p>　　寫指令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置</p><p>　　寫指令0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置</p><p>　　第3.4節(jié) GPS模塊</p><p

77、>　　3.4.1 GPS 系統(tǒng)及其工作原理 </p><p>　　全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System 簡(jiǎn)稱 GPS）是美國(guó)第二代軍用導(dǎo)航系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)導(dǎo)航和定位。GPS 由太空衛(wèi)星、地面控制系統(tǒng)、用戶設(shè)備三個(gè)部分組成。</p><p>　　太空衛(wèi)星共有27顆，24顆運(yùn)行，3顆備用。24顆可操作的工作衛(wèi)星以 55°的傾角分布在地球上

78、空20～200KM 的6個(gè)軌道面上。這些衛(wèi)星軌道上的分布狀態(tài)使地球上的任何位置在任意時(shí)候都可以同時(shí)收到至少6顆衛(wèi)星的定位信息，這些衛(wèi)星則不斷地給全球用戶發(fā)送位置和時(shí)間的廣播數(shù)據(jù)[14]。</p><p>　　地面控制系統(tǒng)主要作用有：根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)GPS的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)注入到衛(wèi)星中去；對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行發(fā)布指令；接收衛(wèi)星信號(hào)，監(jiān)測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)等。</p>

79、<p>　　用戶設(shè)備用于接收GPS衛(wèi)星所發(fā)出的信號(hào)，利用這些信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位等工作。</p><p>　　GPS系統(tǒng)的基本定位原理是：每顆GPS衛(wèi)星時(shí)刻發(fā)布其位置和時(shí)間數(shù)據(jù)信號(hào)，用戶接收機(jī)可以測(cè)量每顆衛(wèi)星信號(hào)到接收機(jī)的時(shí)間延遲，根據(jù)信號(hào)傳輸?shù)乃俣瓤梢杂?jì)算出接收機(jī)到不同衛(wèi)星的距離。同時(shí)收集至少4顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)時(shí)，就可以算出三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。</p><p>　　由于GPS具有全

80、球覆蓋以及精度高、定位速度快、實(shí)時(shí)性好、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，近年來在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用，在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了極大的作用，已成為了信息時(shí)代不可以或缺的一部分。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中GPS模塊選用了臺(tái)灣環(huán)天公司生產(chǎn)的BR-355GPS模塊。BR-355具特殊輕巧造型及100%防水設(shè)計(jì)，使用SiRF Star III芯片組加上內(nèi)建的主動(dòng)型陶瓷天線讓定位更為精準(zhǔn)；特別適合配合各種戶外活動(dòng)時(shí)使用，防滑的底部可容易

81、運(yùn)用在更為廣闊的場(chǎng)所。信號(hào)采集質(zhì)量高，穩(wěn)定信號(hào)，抗干擾能力強(qiáng)，適用于本設(shè)計(jì)的具體要求[15]。</p><p>　　3.2.4 GPS模塊硬件連接圖</p><p>　　本款GPS導(dǎo)航模塊內(nèi)部含有MAX232協(xié)議，所以可以直接和上位機(jī)進(jìn)行通信，對(duì)于上位機(jī)來說高電平是-15V，低電平是+15V。所以裝載在小車上需要進(jìn)行MAX232的反轉(zhuǎn)換，將內(nèi)部電平轉(zhuǎn)換為TTL電平。連接圖如下所示：<

82、/p><p>　　圖3.7 GPS模塊硬件連接圖</p><p>　　第3.5節(jié) 溫感報(bào)警模塊</p><p>　　溫感報(bào)警模塊的作用在于測(cè)量所在環(huán)境的溫度，并當(dāng)溫度超出預(yù)設(shè)的上限值時(shí)發(fā)出聲光警報(bào)，并可通過無線通訊模塊把小車所在地的GPS坐標(biāo)及溫度回傳給上位機(jī)。模塊主要由兩部分構(gòu)成，溫度傳感器DS18B20和蜂鳴器。</p><p>　　3.5.

83、1 DS18B20</p><p>　　DS18B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式[16]。</p><p>　　DS18B20的性能特點(diǎn)如下：</p><p>　　1. 獨(dú)特的單線接口方式僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)

84、行通信；</p><p>　　2. 多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；</p><p>　　3. 無需外部器件；</p><p>　　4. 可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：3.0-5.5；</p><p>　　5. 測(cè)溫范圍-55℃- +125℃，在-10- +85℃時(shí)精度為±0.5℃；</p>

85、<p><b>　　6. 零待機(jī)功耗；</b></p><p>　　7. 溫度以9或12位數(shù)字量讀出；</p><p>　　8. 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置；</p><p>　　9. 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度的器件；</p><p>　　10.負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而

86、燒毀，但不能正常工作。</p><p>　　DS18B20管腳：</p><p>　　圖3.8 DS18B20管腳圖</p><p>　　GND　1 接地 接地</p><p>　　DQ　 2 數(shù)字 信號(hào)輸入輸出，一線輸出：源極開路</p><p>　　VDD　3 電源 電源管腳（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。</

87、p><p><b>　　3.5.2 蜂鳴器</b></p><p>　　蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。</p><p>　　由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機(jī)的I/O 口是無法直接驅(qū)動(dòng)的，所以要利用放大電路來驅(qū)動(dòng)

88、，一般使用三極管來放大電流就可以了。</p><p>　　圖3.9 蜂鳴器電路圖</p><p>　　第3.6節(jié) 無線遙控模塊</p><p>　　nRF24L01是一款工作在2.4～2.5GHz世界通用ISM頻段的單片無線收發(fā)器芯片，它的內(nèi)部包括:頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型SchockBurstTM模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制解調(diào)器、輸出功率及頻道選擇和協(xié)議的

89、設(shè)置可以通過SPI接口進(jìn)行設(shè)置，極低的電流消耗，當(dāng)工作在發(fā)射模式下發(fā)射功率為-6dBm時(shí)電流消耗為9.0mA，接收模式時(shí)為12.3mA，掉電模式和待機(jī)模式下電流消耗更低。</p><p>　　nRF24L01模塊的基本特點(diǎn)：</p><p>　　1．是一種GFSK的單收發(fā)芯片;</p><p><b>　　2．內(nèi)置鏈路層;</b></p&

90、gt;<p>　　3．增強(qiáng)型ShockBurstTM;</p><p>　　4．具有自動(dòng)應(yīng)答及自動(dòng)重發(fā)功能;</p><p>　　5．具有地址及CRC檢驗(yàn)功能;</p><p>　　6．?dāng)?shù)據(jù)傳輸率為1或2Mbps;</p><p>　　7．SPI接口數(shù)據(jù)速率0～8Mbps;</p><p>　　8．125

91、個(gè)可選工作頻道;</p><p>　　9．很短的頻道切換時(shí)間可用于跳頻;</p><p>　　10．與nRF24XX系列完全兼容;</p><p>　　11．可接受5V電平的輸入;</p><p>　　nRF24L01模塊接口電路引腳分布圖如圖3.11所示。</p><p>　　圖3.10 nRF24L01模塊引腳分布

92、圖</p><p>　　NRF24L01模塊需要3.3V穩(wěn)壓供電，所以本電路采用KIS-3R33S模塊。KIS-3R33S vcc電壓范圍寬，電源為4.75v~23v；輸出電壓：0.925~20v, 輸出端Vout與地Gnd之間接可調(diào)電阻200k,輸出端電位可靈活方便地選用。電路圖3.12如下所示：</p><p>　　圖3.11 穩(wěn)壓模塊連接圖</p><p>&

93、lt;b>　　第4章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　第4.1節(jié) 主函數(shù)</b></p><p>　　在主函數(shù)中，可以在1602上顯示環(huán)境數(shù)據(jù)信息，等待上位機(jī)發(fā)送指令。</p><p>　　第4.2節(jié) 行走簡(jiǎn)析</p><p>　　小車到達(dá)目的地后，采集周邊數(shù)據(jù)。在1602上顯示并且發(fā)送至

94、上位機(jī)。當(dāng)走到目的地完成環(huán)境探測(cè)后，小車可以自動(dòng)返回到原點(diǎn)。若在途中遇到溫度過高的地方。蜂鳴器會(huì)報(bào)警。</p><p>　　第4.3節(jié) 程序內(nèi)容</p><p><b>　　主程序</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p>&l

95、t;p>　　*(RevTempDate+6)='\0';</p><p>　　LCMInit();//1602初始化</p><p>　　LCD_cls();//1602清屏</p><p>　　sys_init();</p><p>　　GETGPS();//小車定位</p><p>　　NRF

96、24L01Int();//無線模塊初始化</p><p>　　Outside_Init();//中斷開關(guān)初始化</p><p><b>　　while(1)</b></p><p>　　{ DisplayListChar(0,0,"Pressbuttom");</p><p>　　DisplayLi

97、stChar(0,1,"DATE:loading"); </p><p>　　NRFSetRXMode();//設(shè)置為接收模式</p><p>　　GetDate();//開始接受數(shù)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>

98、;<p><b>　　上位機(jī)端</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　extern char TxDate[5];</p><p>　　unint k=4;</p><p>　　unint

99、 i = 0;</p><p>　　NRF24L01Int();</p><p>　　Com_Init();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(k)</b>&l

100、t;/p><p>　　{MAX232SendDate(); 數(shù)據(jù)在上位機(jī)顯示</p><p><b>　　k--;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　NRFSetTxMode(TxDate);//發(fā)送坐標(biāo)</p><p>　　while(Chec

101、kACK());//檢測(cè)是否發(fā)送完畢</p><p><b>　　MAX232();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　小車行走程序:</b></p><

102、;p>　　void initime()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x06; //T1計(jì)數(shù)器，T0定時(shí)器，方式1</p><p>　　TL0=0xC4;//計(jì)數(shù)脈沖60個(gè)</p><p><b>　　TH0=0xC4;</b></p>

103、<p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　timer() interrupt 1 using 1</p><p><b>　　{</b>&

104、lt;/p><p><b>　　lc=lc+60;</b></p><p>　　TL0=0xC4;//計(jì)數(shù)脈沖60個(gè)</p><p><b>　　TH0=0xC4;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void XZ(unsi

105、gned int del)</p><p>　　{unsigned int x=0,x1=0,XL=0;</p><p><b>　　lc=0;</b></p><p>　　x1=del*300;</p><p><b>　　x=lc;</b></p><p><b&g

106、t;　　XL=x1-x;</b></p><p>　　while(XL>0)</p><p><b>　　{qian;</b></p><p><b>　　x=lc;</b></p><p><b>　　XL=x1-x;</b></p><

107、p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void YZ(unsigned int del)</p><p>　　{unsigned int y = 0,y1=0,YL=0;</p><p><b>　　lc=0;</b>&l

108、t;/p><p>　　y1=del*300;</p><p><b>　　y=lc;</b></p><p><b>　　YL=y1-y;</b></p><p>　　while(YL>0)</p><p><b>　　{qian;</b></p

109、><p><b>　　y=lc;</b></p><p><b>　　YL=y1-y;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Szhuan()</p&

110、gt;<p><b>　　{</b></p><p><b>　　zuo;</b></p><p>　　CDelay(196);</p><p><b>　　lc=0;</b></p><p>　　}//順時(shí)針轉(zhuǎn)角90度</p><p>　

111、　void Nzhuan()</p><p><b>　　{you;</b></p><p>　　CDelay(200);</p><p>　　}//逆時(shí)針轉(zhuǎn)角90度</p><p>　　void XINGZOU(Sx,Sy)</p><p><b>　　{</b></

112、p><p>　　//數(shù)傳傳送的XY坐標(biāo)</p><p><b>　　int X,Y;</b></p><p><b>　　X=1;</b></p><p><b>　　Y=1;</b></p><p>　　initime(); </p>&l

113、t;p>　　TR0=1; //開定時(shí)器中斷0</p><p><b>　　en1=1;</b></p><p><b>　　en2=1;</b></p><p>　　if(X>0&&Y>0)</p><p><b>　　{YZ(Y);<

114、/b></p><p><b>　　Szhuan();</b></p><p><b>　　XZ(X);</b></p><p><b>　　Szhuan();</b></p><p><b>　　stop;</b></p><p

115、>　　while (h--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　wendu2=ReadTemperature();</p><p>　　if (wendu2>18)</p><p><b>　　voice();</b></p><p>　

116、　CDelay(200);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　YZ(Y);</b></p><p><b>　　Szhuan();</b></p><p>&

117、lt;b>　　XZ(X);</b></p><p><b>　　Szhuan();</b></p><p><b>　　stop;</b></p><p>　　CDelay(3000);}}</p><p>　　if（X<0&&Y>0）</p>

118、;<p><b>　　{X=-X;</b></p><p><b>　　Nzhuan();</b></p><p><b>　　XZ(X);</b></p><p><b>　　Szhuan();</b></p><p><b>　

119、　YZ(Y);</b></p><p><b>　　Szhuan();</b></p><p><b>　　stop;</b></p><p>　　while (h--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　wendu

120、2=ReadTemperature();</p><p>　　if (wendu2>18)</p><p><b>　　voice();</b></p><p>　　CDelay(200);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　

121、XZ(X);</b></p><p><b>　　Szhuan();</b></p><p><b>　　YZ(Y);</b></p><p><b>　　Nzhuan();</b></p><p><b>　　stop;</b></p&