藍(lán)牙小車畢業(yè)論文

1、<p>　　北京電子科技職業(yè)學(xué)院</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)論文</b></p><p>　　論文題目：多功能遙控小車</p><p><b>　　藍(lán)牙智能遙控小車</b></p><p><b>　　系部汽車制造技術(shù)系</b></p><

2、;p><b>　　專業(yè)機(jī)電一體化</b></p><p>　　班級(jí)10機(jī)電5（4）</p><p><b>　　學(xué)生姓名程飛</b></p><p>　　學(xué)號(hào)2013410533</p><p><b>　　指導(dǎo)教師李金義</b></p><p>

3、　　2014年12月1日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　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、

4、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。</p><p>　　關(guān)鍵詞:單片機(jī) ；藍(lán)牙遙控 ；PWM調(diào)速；光電傳感器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　the 

5、robot wireless remote control can play a special role in the dangerous environment of operation, personnel collection application. The graduation design,selection of mult

6、ifunctional intelligent vehicle based on Bluetooth remote control as the object. The design of hardware circuit principle diagram and PCB diagram of the system, a control syst

7、em based on STC12C5A60S2 MCU as the main control chip,using L293D as the motor drive chip, Bluetooth wireless remote control module, the infrared photo</p><p><b>　　前言</

8、b></p><p>　　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)支持下，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)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目

9、，全國(guó)各高校也都很重視該題目的研究，但是與國(guó)際先進(jìn)還存在一定的差距?？梢娖溲芯恳饬x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，共享有用信息。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

10、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。</p><p>　　根據(jù)題目的要求繪制電路原理圖和PCB圖，制作電路板；在Keil C編譯環(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)時(shí)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

11、至上位機(jī)顯示，實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時(shí)監(jiān)控。</p><p>　　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)的各項(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。</p><p><b>　　1、緒論</b></p>&

12、lt;p>　　（一）智能小車的作用和意義  </p><p>　　自第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生以來(lái)，機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機(jī)械、電子、冶金、交通、宇航、國(guó)防等領(lǐng)域。近年來(lái)機(jī)器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。人們?cè)诓粩嗵接憽⒏脑?、認(rèn)識(shí)自然的過(guò)程中，制造能替代人勞動(dòng)的機(jī)器一直是人類的夢(mèng)想。 </p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的感系

13、統(tǒng)，對(duì)于視覺(jué)的各種技術(shù)而言圖像處理技術(shù)已相當(dāng)發(fā)達(dá)，而基于圖像的理解技術(shù)還很落后，機(jī)器視覺(jué)需要通過(guò)大量的運(yùn)算也只能識(shí)別一些結(jié)構(gòu)化環(huán)境簡(jiǎn)單的目標(biāo)。視覺(jué)傳感器的核心器件是攝像管或CCD，目前的CCD已能做到自動(dòng)聚焦。但CCD傳感器的價(jià)格、體積和使用方式上并不占優(yōu)勢(shì)，因此在不要求清晰圖像只需要粗略感覺(jué)的系統(tǒng)中考慮使用接近覺(jué)傳感器是覺(jué)傳感器種類越來(lái)越多，其中視覺(jué)傳感器成為自動(dòng)行走和駕駛的重要部件。視覺(jué)的典型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樽灾魇街悄軐?dǎo)航一種實(shí)用有效的方

14、法。 </p><p>　　機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)避障功能就必須要感知障礙物，避障控制系統(tǒng)是基于自動(dòng)導(dǎo)引小車（AVG—auto-guide vehicle）系統(tǒng)，基于它的智能小車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避開障礙，選擇正確的行進(jìn)路線。使用傳感器感知障礙并作出判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。 </p><p>　　該智能小車可以作為機(jī)器人的典型代表。它可以分為三大組成部分：傳感器檢測(cè)部分、CPU、執(zhí)

15、行部分?；谏鲜鲆?，傳感檢測(cè)部分考慮到小車一般不需要感知清晰的圖像，只要求粗略感知即可，所以可以舍棄昂貴的CCD傳感器而考慮使用價(jià)廉物美的紅外反射式傳感器來(lái)充當(dāng)。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機(jī)來(lái)充當(dāng)?shù)?，主要控制小車的行進(jìn)方向和速度。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)一般有兩種方案：第一，勿需占用單片機(jī)資源，直接選擇有PWM功能的單片機(jī)，這樣可以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速；第二，可以由軟件模擬PWM輸出調(diào)制，需要占用單片機(jī)資源，難以精確調(diào)速，但單片機(jī)型號(hào)的選擇余地

16、較大?？紤]到實(shí)際情況，本文選擇第二種方案。CPU使用STC89C52單片機(jī)，配合軟件編程實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　?。ǘ┲悄苄≤嚨默F(xiàn)狀 </p><p>　　現(xiàn)智能小車發(fā)展很快，從智能玩具到其它各行業(yè)都有實(shí)質(zhì)成果。其基本可實(shí)現(xiàn)循跡、避障、檢測(cè)貼片、尋光入庫(kù)、避崖等基本功能，這幾節(jié)的電子設(shè)計(jì)大賽智能小車又在向聲控系統(tǒng)發(fā)展。比較出名的飛思卡爾智能小車更是走在前列。我此次

17、的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)循跡避障這兩個(gè)功能。</p><p>　　2、 方案比較與論證</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是針對(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。</p><p><b>　　2.1總體方案設(shè)計(jì)

18、</b></p><p>　　圖2.1系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　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、平穩(wěn)地的調(diào)速；通

19、過(guò)超聲波傳感器和紅外光電傳感器實(shí)現(xiàn)自動(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)時(shí)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)。這就是本設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)思路。</p><p><b>　　2.2無(wú)線模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　無(wú)線

20、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)下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IrDA紅外無(wú)線通信技術(shù)，另一類是基于ISM(Industrial Scientific Medical)頻段射頻通信技術(shù)。較為主流的幾種通信技術(shù)之間既存在著相互競(jìng)爭(zhēng)，但又在某些實(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

21、性能參數(shù)。</p><p>　　表2.1 幾種典型無(wú)線傳輸方案比較</p><p>　　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。在以上的幾種中，我最終選擇了藍(lán)牙無(wú)線傳輸方式。</p><p><b>　　2.3顯示模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>

22、;　　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LCD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。</p><p>　　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。</p><p>　　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

23、節(jié)能，同時(shí)軟件實(shí)現(xiàn)也簡(jiǎn)單。</p><p>　　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)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)。</p><p>　　表2.2 幾種典型顯示方式比較</p><p>　　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)程中，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

24、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。</p><p><b>　　2.4測(cè)速模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　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)時(shí)速度。速度檢測(cè)可用加速度傳感器，光電編碼盤，測(cè)速電機(jī)等實(shí)現(xiàn)。</p>

25、<p>　　方案一：磁式測(cè)速發(fā)電機(jī)</p><p>　　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)主要由定子、轉(zhuǎn)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、靈敏度、可靠性等。因此永磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)在電氣性能方面應(yīng)滿足以下要求：</p

26、><p>　　（1）輸出電壓和轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系</p><p>　?。?）溫度變化對(duì)輸出特性影響小</p><p>　?。?）輸出電壓波紋小</p><p>　?。?）正反轉(zhuǎn)的輸出特性應(yīng)該一致</p><p><b>　　方案二：光電編碼器</b></p><p>　　按照工作原

27、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)子端軸上，隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，光電碼盤也跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，如果有一個(gè)固定光源照射在碼盤上，則可利用光敏元件來(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)量時(shí)間為t，測(cè)量到

28、的脈沖數(shù)為N，則轉(zhuǎn)速為n=N/(t*60)*60=N/t。</p><p><b>　　方案三：光電對(duì)射式</b></p><p>　　采用對(duì)射式紅外傳感器。在輪輻面板上均勻刻出槽孔，在輪子兩側(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)可以產(chǎn)生連續(xù)脈沖信號(hào)，通過(guò)對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)進(jìn)行車速測(cè)量。</p><p>　　表2

29、.3 幾種測(cè)速方案比較</p><p>　　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。</p><p>　　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。盤下方的凹形物為槽型光電耦合器，其兩端高出部分的里面分別裝有紅外發(fā)射管和紅外接收管。遮光盤在凹槽中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，缺口進(jìn)入凹槽時(shí)，紅外線可以通過(guò)

30、，缺口離開凹槽紅外線被阻擋。由此可見，車輪每轉(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)的中斷口進(jìn)行計(jì)數(shù)。為實(shí)現(xiàn)可逆記數(shù)功能，我在測(cè)距儀中并列放置了兩個(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)光電耦合器的位置關(guān)系，即可計(jì)算出智能車的行駛方向。</p><p><b>　　圖2.2碼盤圖</b></p><p

31、><b>　　2.5調(diào)速模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　方案一：串電阻調(diào)速系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由交流發(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)磁電流的方向則輸出電壓的極性和電動(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)需要旋轉(zhuǎn)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)

32、的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，還要一臺(tái)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不方便等缺點(diǎn)。且技術(shù)落后，因此擱置不用。</p><p>　　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。V-M系統(tǒng)的缺點(diǎn)是晶閘管的單向?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)行條件要求高，維護(hù)運(yùn)行麻煩。最

33、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。</p><p>　　方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。采用晶閘管的直流斬波器基本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)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)晶閘管關(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PW

34、M。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。</p><p>　　表2.4 幾種調(diào)速方式的比較</p><p>　　PWM調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）由于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可以獲得脈動(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

35、電流波形比V-M系統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電動(dòng)機(jī)的損耗和發(fā)熱都比較小。</p><p>　?。?）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)。</p><p>　?。?）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。</p><p>　　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

36、流電機(jī)調(diào)速的發(fā)展方向，本設(shè)計(jì)選用了方案三。</p><p><b>　　2.6循跡模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　探測(cè)路面黑線的原理：光線照射到路面并反射，由于黑線和白線的反射系數(shù)不同，可根據(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。</p><p>　　方案一：采用可見光發(fā)光二極管和光敏二極管</p><p&g

37、t;　　采用普通可見光發(fā)光管和光敏管組成的發(fā)射－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)光管亮度也難以抵抗外界光的干擾。</p><p>　　方案二：采用反射式紅外發(fā)射－接收器</p><p>　　采用反射式紅外發(fā)射－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)，在要求不高時(shí)可以使用。</p><p>　　方案：根據(jù)

38、本題目中對(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。</p><p><b>　　2.7避障模塊設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　方案：紅外式探測(cè)</b></p><p>　　采用紅外式發(fā)射、檢測(cè)一體化模塊。由

39、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。</p><p>　　表2.5 幾種傳感器的比較</p><p>　　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)安裝光電檢測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)前行壁障。</p><p>　　3、 智能車機(jī)結(jié)構(gòu)分析</p

40、><p>　　在本次設(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)中因?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輪驅(qū)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，如：四輪驅(qū)動(dòng)式的車子更加耗電，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。</p><p><b>　　3.1底板設(shè)計(jì)

41、</b></p><p>　　圖3.1 智能車底板圖</p><p>　　底板是用來(lái)支撐車體的主要部件。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)留在日后擴(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。</p><p>　　圖3.2 底盤

42、共振頻率分析</p><p>　　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)，由于智能車的整車車體重500g,所以在底盤的中心處加5N的力，經(jīng)過(guò)電腦的自動(dòng)網(wǎng)格劃分，通過(guò)軟件的共振頻率計(jì)算后得到圖示的應(yīng)力分布圖。從圖中可以看出，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)從中間層開始斷裂，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。

43、</p><p>　　3.2 電機(jī)與底板的連接支架設(shè)計(jì)</p><p><b>　　圖3.3電機(jī)支架圖</b></p><p>　　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，Ф4為支架的定位孔。它通過(guò)慒孔和Ф4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）。

44、</p><p>　　表3.1 機(jī)械零部件表格</p><p><b>　　3.3整體裝配圖</b></p><p>　　圖3.4 整車裝配圖</p><p>　　圖3.5整車材料明細(xì)圖</p><p>　　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。</p><

45、p>　　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)，雖然四輪驅(qū)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)輪子都為驅(qū)動(dòng)輪，其偏差更為離散，不一定是同側(cè)的偏差方向一致，所以在小車前進(jìn)過(guò)程中很難偏向。</p>

46、<p>　　4、 控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　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﹑定時(shí)/記數(shù)器﹑中斷系統(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)功能要求配置外圍設(shè)備，在本設(shè)計(jì)中包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊﹑紅外傳感器模塊、藍(lán)牙模塊﹑顯示模塊等，還要設(shè)計(jì)合適的

47、接口電路。</p><p>　　4.1 MCU的選型</p><p>　　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、定時(shí)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

48、、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。</p><p>　　圖4.1 STC12C5A60S2引腳圖</p><p>　　表4.1 STC12C5A60S2硬件結(jié)構(gòu)表</p><p>　　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)

49、。特別值得一提的是該單片機(jī)CPU中的位處理器，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)有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集，計(jì)算速度比普通的8051快8~12倍。</p><p>　　4.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖</p><p>　　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)

50、芯片。該芯片采用16腳封裝，內(nèi)部是由雙極性管組成的H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)轉(zhuǎn)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)。</p><p

51、>　　圖4.3 L293D內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖示為L(zhǎng)293d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)槠渑帕行螤钕瘛瓾’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)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，而通過(guò)控制不同三極管的導(dǎo)通，電流的流向就會(huì)發(fā)生改變，電機(jī)的轉(zhuǎn)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IN1~IN4輸入端的狀態(tài)來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向。&

52、lt;/p><p>　　表4.2 L293D真值表</p><p>　　當(dāng)IN1、IN2、IN3和IN4分別為1010時(shí)，T1、T4、T5和T8導(dǎo)通，左電機(jī)和右電機(jī)正轉(zhuǎn)；</p><p>　　示例程序1：void Forward(unsigned char Speed_Right,unsigned char Speed_Left)//前進(jìn)</p><

53、p><b>　　{</b></p><p>　　L293D_IN1=1; </p><p>　　L293D_IN2=0;</p><p>　　L293D_IN3=1;</p><p>　　L293D_IN4=0;</p><p>　　PWM_Set(255-Speed_Right,255-S

54、peed_Left);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　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)，稍微有一點(diǎn)輸入信號(hào)就可使其輸出電壓達(dá)到飽和值，當(dāng)輸入電壓極性改變時(shí)，輸出電壓就在正、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)

55、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。只要改變控制電壓的極性,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,輸出脈沖的寬度是和控制電壓的大小成正比的。</p><p>　　示例程序2為脈寬

56、調(diào)制函數(shù)，其中PWM_Set為PWM調(diào)速函數(shù)，本設(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：0~255,數(shù)值越大，速度越快。在通常的程序中多是采用定時(shí)器為波特率發(fā)生器。而本次設(shè)計(jì)中采用的是MCU自帶的PWM脈沖發(fā)生器，stc12c5a60s2有內(nèi)置的一個(gè)計(jì)數(shù)器和比較寄存器CCAPnL和CL，CCAPnL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CCAPn

57、L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</p><p>　　示例程序2：void PWM_Set(unsigned char PWM0_DATA,unsigned char PWM1_DATA)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　CCAP0L=PWM0_DATA;//裝入

58、比較初值</p><p>　　CCAP0H=PWM0_DATA;</p><p>　　CCAP1L=PWM1_DATA; //裝入比較初值</p><p>　　CCAP1H=PWM1_DATA;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.3 顯示電

59、路設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用LCD1602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，由于液晶顯示器每一個(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)到顯示的目

60、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。液晶顯示器目前已被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。</p><p>　　圖4.4 LCD1602電路圖</p><p>　　LCD的DB0—DB7口與單片機(jī)的P0口相連，RS連接到P2.7口，RW連接到P2.6口

61、，使能端E口連接到P2.5口。P0口做為數(shù)據(jù)寫入端。</p><p>　　表4.1 LCD引腳定義</p><p><b>　　示例程序：</b></p><p>　　//****************寫數(shù)據(jù)************************//</p><p>　　void WriteDataLCM(u

62、nsigned char WDLCM) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　ReadStatusLCM(); //檢測(cè)忙</p><p>　　LCM_Data = WDLCM;</p><p>　　LCM_RS = 1;</p><p>　　Delay10us(1);&

63、lt;/p><p>　　LCM_RW = 0;</p><p>　　Delay10us(1); </p><p>　　LCM_E = 0; </p><p>　　Delay10us(1); </p><p>　　LCM_E = 0; </p><p>　　Delay10us(1);</p>

64、;<p>　　LCM_E = 1;</p><p>　　Delay10us(1); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.4 藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　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)

65、上使用的是單片機(jī)串口通信。</p><p>　　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，成本低但傳送速度慢。串行通訊的距離可以從幾米到幾千米。 根據(jù)信息的傳送方向，串行通訊可以進(jìn)一步分為單工、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。 串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

66、式。</p><p>　　圖4.5 USB與藍(lán)牙模塊相連</p><p>　　在本設(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。</p><p>

67、;　　圖4.6 WE-40C藍(lán)牙模塊實(shí)物圖</p><p>　　WE-40C特點(diǎn)：1.使用方便，兩模塊通電后自動(dòng)連接，非常方便。</p><p>　　2.具備5V和3.3V兩種接口。</p><p>　　3.支持分時(shí)一對(duì)多通訊，可綁定模塊地址指定通訊。</p><p>　　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。</p&g

68、t;<p>　　5.帶有9個(gè)擴(kuò)展IO口(兩個(gè)預(yù)留)，既可輸入也可輸出。</p><p>　　6.發(fā)射通訊距離遠(yuǎn)，開闊地40米。</p><p>　　7.模塊采用雙PCB復(fù)合式設(shè)計(jì)，采用加厚板材(1.6mm)。</p><p>　　WE-40C應(yīng)用范圍：</p><p>　　1.主要是用于代替串口線，包含TXD和RXD兩組信號(hào)，可

69、以直接接入單片機(jī)等帶有串口的系統(tǒng)或設(shè)備，也可以通過(guò)MAX232芯片轉(zhuǎn)換成RS232電平后使用。</p><p>　　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)。</p><p>　　3.單片機(jī)和智能手機(jī)藍(lán)牙連接，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和智能手機(jī)之間的無(wú)線串口通訊。</p><p>　　4.5 電源電路設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4.7 電源電

70、路圖</p><p>　　如圖4.7中J6為電池接口，U1為ASM1117穩(wěn)壓芯片，C1、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)S1撥到2,4位、S2撥到3,6位時(shí)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，BL

71、U_VCC為藍(lán)牙通訊模塊電源。</p><p>　　表4.2各電源模塊分配</p><p>　　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1V。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

72、，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)中是利用AMS1117將電池的7.2V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓供給單片機(jī)和外圍的傳感器設(shè)備。如，紅外傳感器、藍(lán)牙模塊、超聲波模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。經(jīng)測(cè)試在用此種供電方式下，單片機(jī)和傳感器工作穩(wěn)定，直流電機(jī)工作良好。</p><p>

73、　　4.6 PCB圖設(shè)計(jì)</p><p><b>　　電路原理圖見附錄A</b></p><p>　　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)流程如下：前期準(zhǔn)備→PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→PCB布局→布線→布線優(yōu)化和絲印→網(wǎng)絡(luò)和DRC檢查和結(jié)構(gòu)檢查→制板

74、。</p><p>　?。?）PCB布線工藝</p><p>　　焊盤、線、過(guò)孔的間距要求：</p><p>　　PAD and VIA ： ≥ 0.3mm（12mil）</p><p>　　PAD and PAD ： ≥ 0.3mm（12mil）</p><p>　　PAD and TRACK ： ≥ 0.3mm（1

75、2mil）</p><p>　　TRACK and TRACK ： ≥ 0.3mm（12mil）</p><p><b>　　密度較高時(shí)：</b></p><p>　　PAD and VIA ： ≥ 0.254mm（10mil）</p><p>　　PAD and PAD ： ≥ 0.254mm（10mil）</p

76、><p>　　PAD and TRACK ： ≥ 0.254mm（10mil）</p><p>　　TRACK and TRACK ： ≥ 0.254mm（10mil）</p><p>　?。?）本設(shè)計(jì)中PCB布線工藝規(guī)則</p><p><b>　　線</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，信號(hào)線

77、寬為0.3mm(12mil)，電源線寬為1.27mm(50mil)；線與線之間和線與焊盤之間的距離大于等于0.33mm(13mil)。特殊情況下，當(dāng)器件管腳較密，寬度較窄時(shí)，可按適當(dāng)減小線寬和線間距。</p><p><b>　　焊盤（PAD）</b></p><p>　　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，采用盤/孔

78、尺寸1.6mm /0.8mm（63mil/32mil）；插座、插針和二極管等，采用1.8mm/1.0mm（71mil/39mil）。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0.2～0.4mm左右。</p><p><b>　　過(guò)孔（VIA）</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)中過(guò)孔的尺寸為1.27mm/0.7mm(50mil/28mil)。</p&g

79、t;<p>　　制好板子后，購(gòu)買元器件焊接板子。焊接板子之前先準(zhǔn)備好恒溫焊臺(tái)、熱風(fēng)槍、吸錫絲、焊錫絲、助焊劑、鑷子等工具。</p><p>　　焊接貼片IC芯片的步驟：</p><p>　　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；</p><p>　　2、然后將芯片的兩個(gè)對(duì)角焊牢；</p><p>　　3、

80、在芯片的四周上適量的焊錫；</p><p>　　4、將PCB板向著焊接引腳的方向下傾斜45度，用松香去掉烙鐵頭端多余的焊錫；</p><p>　　5、把粘有松香的烙鐵頭放在有焊錫的部分；</p><p>　　6、來(lái)回拖拉烙鐵，將焊錫均勻的布在芯片的引腳上；</p><p>　　7、重復(fù)上述步驟焊接芯片的另外的引腳，如果發(fā)現(xiàn)引腳間有多余的焊錫就

81、用吸錫絲將多余的焊錫吸掉；</p><p>　　5、 藍(lán)牙遙控小車程序設(shè)計(jì)</p><p>　　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，軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。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

82、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)上就是所完成一定功能，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。</p><p><b>　　5.1主程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖5.1主程序流程圖圖5.2定時(shí)器中斷流程圖&l

83、t;/p><p>　　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)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。</p><p>　　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

84、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。</p><p>　　串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；</p><p><b>　　示例程序1：</b></p><p>　　void Send_Char(unsign

85、ed char DATA)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ES=0;//關(guān)閉串口中斷</p><p><b>　　flag1=0;</b></p><p>　　SBUF=DATA; //將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，可以在電腦串口工具的接收區(qū)觀察</p><p&g

86、t;　　while(!TI);//數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之后,T1會(huì)置1</p><p><b>　　TI=0;</b></p><p>　　ES=1;//重新允許串口中斷</p><p><b>　　}</b></p><p>　　5.2電腦端藍(lán)牙控制軟件的設(shè)置</p><p>　

87、　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；</p><p><b>　　2綁定鍵值；</b></p><p>　　3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）；</p><p><b>　　4開始監(jiān)聽鍵盤；</b></p><p>　　圖5.3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)</

88、p><p>　　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在程序中對(duì)應(yīng)的是前進(jìn)標(biāo)志符；A綁定十六進(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在程序中對(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

89、會(huì)通過(guò)藍(lán)牙與小車連接，這時(shí)就可以隨心所欲的遙控小車了（當(dāng)然遙控距離有限制）。</p><p>　　5.3藍(lán)牙模塊參數(shù)設(shè)置</p><p>　　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)置了：</p><p>　　1、設(shè)置配對(duì)密碼：命令格式【AT+PSW

90、D=<4位密碼>】，查詢當(dāng)前密碼格式【發(fā)送AT+PSWD?】</p><p>　　2、設(shè)置串口參數(shù)：命令格式【AT+UART=<波特率?>,<幾位停止位?>,<幾位校驗(yàn)位?>】,查詢當(dāng)前串口參數(shù)【發(fā)送AT+UART?】</p><p>　　3、模塊主從機(jī)設(shè)置：命令格式【AT+ROLE=<0或1或2>】，查詢當(dāng)前藍(lán)牙模塊角色【AT+

91、ROLE?】</p><p>　　0：從機(jī)(Slave)，被動(dòng)連接。</p><p>　　1：主機(jī)(Master)，主動(dòng)搜索周圍的藍(lán)牙從機(jī)，并發(fā)起連接。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。</p><p>　　2：回環(huán)：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)原樣返回給遠(yuǎn)程藍(lán)牙主設(shè)備。</p><p>　　4、修改模塊名稱：命

92、令格式【AT+NAME=<藍(lán)牙模塊的名稱>】，查詢藍(lán)牙模塊名稱【AT+NAME?】</p><p>　　5、綁定藍(lán)牙串口模塊地址：命令格式【AT+BIND=<模塊地址>】</p><p>　　6、設(shè)置藍(lán)牙串口的連接模式：命令格式【AT+CMODE=<0或1>】</p><p>　　0：指定藍(lán)牙地址的連接模式。</p>

93、<p>　　1：任意地址連接模式。</p><p>　　5.6紅外循跡程序設(shè)計(jì)</p><p>　　圖5.6 紅外循跡流程圖</p><p><b>　　程序見附錄B</b></p><p>　　6、 調(diào)試結(jié)果分析</p><p>　　6.1 各模塊功能調(diào)試</p>&

94、lt;p>　　1、藍(lán)牙遙控調(diào)試及結(jié)果分析</p><p>　　在小車上電后WE-40C藍(lán)牙模塊上的Status工作狀態(tài)指示燈會(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)本次調(diào)試的結(jié)果表明，WE-40C藍(lán)牙模塊的有效通訊距離為0m到

95、25,在此范圍內(nèi)電腦與小車通訊正常</p><p>　　表6.1 距離對(duì)通訊的影響</p><p>　　2、紅外避障調(diào)試及分析</p><p>　　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

96、頻率?？傊畬鞲衅鞯臋z測(cè)范圍調(diào)在20-30CM以內(nèi)。</p><p>　　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—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(méi)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(méi)有障礙物，這時(shí)小車恢復(fù)直走。如果前面沒(méi)有障礙物，則先執(zhí)行直走。也就是

97、說(shuō)如果前方?jīng)]有障礙物，即使其他任意方向都有障礙則小車依然直走。</p><p>　　以程序中的一段程序?yàn)槔?lt;/p><p>　　while(Left_InSen==0 && Right_InSen==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　L_flag++;&

98、lt;/b></p><p>　　Forward(0,200); </p><p>　　Delay1ms(10);</p><p>　　if(L_flag==150)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　L_flag=0;</p><p>

99、<b>　　Stop();</b></p><p>　　Delay1ms(300);</p><p>　　Back(Back_R_DATA,Back_L_DATA);</p><p>　　Delay1ms(500);</p><p><b>　　Stop();</b></p><

100、p>　　Delay1ms(300);</p><p>　　Forward(20,250);</p><p>　　Delay1ms(400);</p><p>　　Forward(Forward_R_DATA,Forward_L_DATA); </p><p><b>　　}</b></p><p

101、>　　上述程序中Left_InSen和Right_InSen是左右傳感器的狀態(tài)標(biāo)志位，當(dāng)（Left_InSen==0 && Right_InSen==1）時(shí)，就是指左邊傳感器檢測(cè)到物體，那這時(shí)小車就執(zhí)行右轉(zhuǎn)指令。程序中是通過(guò)L_flag標(biāo)志位判斷小車是否被障礙物卡住的if(L_flag==150)在標(biāo)志位自加到150次時(shí)，說(shuō)明小車右轉(zhuǎn)1.5s后依然檢測(cè)到障礙物，這時(shí)執(zhí)行下一段程序。如果小車被障礙物卡住了，就先停車，

102、300ms后倒車，倒車500ms后，再次停車300ms，右轉(zhuǎn)400ms后，小車?yán)^續(xù)前進(jìn)。這里的300ms停車時(shí)間是為了給小車電機(jī)換向的緩沖時(shí)間。</p><p>　　在調(diào)試時(shí)，小車發(fā)生沒(méi)有發(fā)生誤判斷動(dòng)作，</p><p>　　3、循跡功能調(diào)試及分析</p><p>　　循跡功能中使用的是紅外傳感器，在調(diào)節(jié)傳感器時(shí)，始終保持紅外檢測(cè)距離在20CM以內(nèi)。上電后，當(dāng)小車對(duì)

103、著軌跡中間行駛時(shí)，左右傳感器都沒(méi)檢測(cè)到黑線，小車高速直行；當(dāng)小車偏軌道左側(cè)時(shí)，左側(cè)的傳感器檢測(cè)到黑線，小車低速右轉(zhuǎn)；當(dāng)小車偏軌道右側(cè)時(shí)，右側(cè)的傳感器檢測(cè)到黑線，小車低速左轉(zhuǎn)；當(dāng)小車的左右紅外傳感器都檢測(cè)到黑線時(shí)，小車停車。</p><p>　　以下程序是循跡程序中的主程序：</p><p>　　while(Left_InSen==0 && Right_InSen==0)&l

104、t;/p><p>　　Forward(Forward_R_DATA,Forward_L_DATA);//前進(jìn)</p><p>　　while(Left_InSen==0 && Right_InSen==1)//如果右邊傳感器檢測(cè)到黑線，小車右轉(zhuǎn)。</p><p>　　Turn_Right(150,170); //右轉(zhuǎn)</p><p&g

105、t;　　while(Left_InSen==1 && Right_InSen==0)//如果左邊傳感器檢測(cè)到黑線，小車左轉(zhuǎn)。</p><p>　　Turn_Left(170,150); //左轉(zhuǎn)</p><p>　　while(Left_InSen==1 && Right_InSen==1)//如果兩邊傳感器都檢測(cè)到黑線，小車停止。</p>&

106、lt;p>　　程序中Left_InSen和Right_InSen是左右紅外傳感器的狀態(tài)標(biāo)志位。在進(jìn)行循跡功能調(diào)試時(shí)，小車經(jīng)常會(huì)沖出跑道。通過(guò)降低小車直行的速度，解決了這一問(wèn)題</p><p>　　5、小車速度精度調(diào)試及分析</p><p>　　測(cè)試小車的測(cè)速精度，本設(shè)計(jì)是通過(guò)透光式紅外傳感器測(cè)量整車速度，在不同的路程內(nèi)，用秒表測(cè)出小車的行駛時(shí)間，再用路程/時(shí)間得出實(shí)際的車速。再將實(shí)際

107、車速與單片機(jī)計(jì)算出的速度經(jīng)行比較得出小車自動(dòng)測(cè)速的誤差。</p><p>　　表6.2光電傳感器的測(cè)速精度</p><p>　　6、調(diào)試過(guò)程中遇到的困難及解決方法</p><p>　?。?）在藍(lán)牙無(wú)線遙控過(guò)程中，當(dāng)遇到障礙物，電腦端提示頻率刷新過(guò)快。</p><p>　　解決方法：在主函數(shù)里加上障礙檢測(cè)標(biāo)志位，當(dāng)?shù)谝淮螜z測(cè)到障礙物時(shí)將標(biāo)志位置

108、位，在下一次的掃描中判斷標(biāo)志位是否與之前的相等，若相等則不發(fā)送字符串。</p><p>　?。?）在藍(lán)牙無(wú)線遙控過(guò)程中有顯示亂碼的現(xiàn)象</p><p>　　解決方法：用十六進(jìn)制編輯軟件HexEdit打開c51.exe，將80FBFD改為80FBFF。</p><p>　?。?）在循跡檢測(cè)時(shí)，小車會(huì)駛出預(yù)定的軌道并出現(xiàn)無(wú)法檢測(cè)到黑線的情況。</p>&l

109、t;p>　　解決方法：調(diào)節(jié)紅外傳感器的靈敏度即可</p><p>　?。?）在測(cè)速時(shí)，由于忘了設(shè)置外部中斷的觸發(fā)方式，采用了默認(rèn)的電平觸發(fā)，這樣做單片機(jī)就會(huì)一直處于中斷狀態(tài)，從而導(dǎo)致小車無(wú)法行駛。</p><p>　　解決方法：將外部中斷觸發(fā)方式設(shè)置成下降沿觸發(fā)，解決了這一問(wèn)題。</p><p><b>　　6.2總結(jié)</b></p

110、><p>　　隨著時(shí)間的流逝，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近尾聲當(dāng)然這次畢業(yè)設(shè)計(jì)并不是非常完美，還有一些地方需要后續(xù)的改進(jìn)，比如小車的遙控方式可以改成更先進(jìn)的無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制方式。如果將小車接入互聯(lián)網(wǎng)，那只要使用者有臺(tái)電腦或手機(jī)等移動(dòng)終端，就可以在全球各地對(duì)小車進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，相比藍(lán)牙遙控?zé)o線互聯(lián)網(wǎng)遙控就顯得很有優(yōu)勢(shì)了。當(dāng)然成本也是很高的。還有小車的輪子可以改成坦克式的履帶輪，這樣小車的越障礙能力會(huì)更強(qiáng)，更能適應(yīng)崎嶇的道路。當(dāng)然

111、車子可以在以后再做大些，在上面安裝機(jī)械臂，這樣就可以更加方便地控制小車進(jìn)行一些生產(chǎn)作業(yè)。當(dāng)然，沒(méi)有任何事物可以做到完美無(wú)缺的，我相信只要我們不斷努力去完善，那做出來(lái)的產(chǎn)品才會(huì)更出色。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　歷時(shí)兩個(gè)月的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我首先邊查資料，我感覺(jué)到即使是一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，要想很輕松的焊好，也不是很容易的事情。有時(shí)可能是阻值選

112、錯(cuò)。這使我深深感受到理論與實(shí)際間的差距。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，提高了我的動(dòng)手能力。，使我軟件調(diào)試知識(shí)也提高了。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是STC12C5A60S2單片機(jī)，這主要是因?yàn)樵搯纹瑱C(jī)的穩(wěn)定性比較好和執(zhí)行指令的速度很快。還可以采用其它系列的單片機(jī)。經(jīng)過(guò)自己不斷的搜索努力以及李老師的耐心指導(dǎo)和熱情幫助，本設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成。李老師的態(tài)度和熱忱的工作作風(fēng)令我十分欽佩，他的指導(dǎo)使我受益非淺。在此對(duì)李金義老師表示深

113、深的感謝。</p><p>　　通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深刻地認(rèn)識(shí)到學(xué)好專業(yè)知識(shí)的重要性，也理解了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，并且檢驗(yàn)了大專兩年的學(xué)習(xí)成果。雖然在這次設(shè)計(jì)中對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用和銜接還不夠熟練。但是我將在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力、不斷完善。這兩個(gè)月的設(shè)計(jì)是對(duì)過(guò)去所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過(guò)程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　由于自身水平有限，設(shè)計(jì)中一定存在很多不足之處

114、，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1. 何立民,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M],,92京：航天航空大學(xué)出版社，44～57 </p><p>　　2. 李廣弟,單片機(jī)基礎(chǔ)[M],北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2001年 </p><p&