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1、基于蓝牙遥控的智能小车设计(完整资料）(可以直接使用，可编辑 优秀版资料，欢迎下载）嵌入式系统设计项目设计报告题 目: 基于蓝牙技术的智能遥控小车的设计 专 业：自动化班 级：姓 名：学号：指导老师：成 绩:（ 205。1)摘要 随着汽车工业的迅速发展,关于汽车的研究也就越来越受人关注.遥控小车起源于美国，由于政府对无线遥控小车研发的资助以及相关资助的推动作用，日本、美国、德国等工业大国在遥控小车技术上占据着明显优势。我国的无线遥控小车研究工作始于20世纪中后期，在国家的863、973等技术发展计划的重点支持下,国内已大范围地进行无线遥控小车的研究。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小
2、车这方面的题目,全国各高校也都很重视该题目的研究,但是与国际先进还存在一定的差距.可见其研究意义很大.本设计就是在这样的背景下提出的。设计的智能电动小车能够实现无线遥控，串口通讯，实时检测速度，避障碍等功能。无线遥控实现方法包括蓝牙、红外、射频几种,其中蓝牙技术具有一定优势，目前在信息家电方面应用正在铺设。各种家电共用遥控，并可组网与公众互联网相接,共享有用信息。目前蓝牙技术实现无线遥控的短板在于传输距离短和芯片价格高方面.但随着科技发展，这些问题正在逐步得以解决。无线遥控机器人有着广阔的应用前景。无线遥控的小车，可以在危险的环境作业,人员搜索,可以在各类领域中发挥着它特殊的作用,本次设计是选
3、择基于蓝牙遥控的多功能智能小车为对象。控制系统以C1单片机为主控芯片,采用L28为电机驱动芯片、HC-06蓝牙无线模块、12864液晶显示模块、四路循迹模块等构成外围扩展电路。将自制的控制电路、控制程序和四轮小车机械相结合,制作多功能智能小车.实验调试实现了智能小车的蓝牙无线遥控、自动避障、自动测距及各种灯光的功能。关键词：51单片机；蓝牙遥控；智能小车目录摘要绪论311课题目的4课题研究内容2。方案论证521 总体方案设计2。2设计系统的功能要求63 系统硬件方案63系统硬件设计81C89C52芯片简介3。2TC9C52最小系统103。电机驱动设计103显示电路设计13.5 蓝牙模块设计13
4、.6PCB图设计133.7 智能车结构分析143。.1 底板设计143。7.2电机与底板的连接支架设计。7.3整体装配图15.系统软件设计641系统的程序流程164.2蓝牙模块参数设置程序164.3蓝牙发送程序接收程序和中断程序14.自动避障及灯光声音控制程序设计194.5液晶显示程序设计215 调试结果分析255。蓝牙遥控调试及结果分析25.2避障功能调试及结果分析56.参考文献 附录程序26绪论11课题目的本次设计的小车是具有无线遥控功能的。小车可以无人驾驶和人为控制两种模式，可以随意控制小车的前进后退，转向时有方向灯闪烁，前方有障碍物时，有自动报警功能，实现了自动控制。2课题研究内容本次
5、设计的蓝牙遥控小车要实现的功能有基于安卓手机的蓝牙遥控，可以让小车前进、后退、左转、右转，以及重力感应控制小车切换为无人驾驶模式时,可以让小车自动驾驶,同时小车具备自动避障，转弯灯,报警灯以及即时显示小车信息等功能。系统设计主要有两个部分，软件部分和硬件部分。软件部分:C语言编程和kl ison 软件。在硬件方面：采用SC89C5单片机.2 方案论证2.1总体方案设计本次设计的小车采用的是以51单片机为主控制器，开始由手机发送蓝牙无线信号来启动并复位小车,由四路循迹模块进行障碍检测，通过单片机控制小车行驶，显示,避障和转向，采用4wd驱动，以提高整车运动的平稳性;最后通过蓝牙无线传输功能将智能
6、车的行驶信息实时地传给显示器，实现监控，也可以通过蓝牙无线来控制小车的行驶状态。这就是本次的总体设计思路。该方案如图2小车设计结构图所示。电机驱动模块STC89C52手动驾驶模式蓝牙输入模块液晶显示模块方向灯蜂鸣器图22-1 ST89C52芯片小车结构设计图1电机驱动模块STC89C52液晶显示模块传感器模块自动避障自动驾驶模式方向灯蜂鸣灯图2-2 STC89C52芯片小车结构设计图22设计系统的功能要求蓝牙控制的智能小车是基于STC82单片机实现的。ST85简单易学,有丰富的资源,让人们学习的效率大大提高。该基于安卓系统的蓝牙小车的功能是蓝牙控制，重力感应驾驶，自动避障，即时显示小车状况,报
7、警灯转向灯等。2.3系统硬件方案手机控制模式如图3系统结构框图所示.手机重力感应手机方向键蓝牙STC89C52电机方向方向控制电路驱动电机驱动控制电路液晶显示液晶显示电路转向灯蜂鸣灯电路报警灯传感器无人驾驶模式图2-3 系统结构框图在图3系统结构图中,ST89C52输入部分:安卓系统手机，蓝牙，切换为无人驾驶模式时为传感器；输出部分有:方向控制，驱动控制，液晶显示,灯光，本次小车为四轮驱动，可以前进，后退，转弯,转弯灯，避障报警灯,液晶显示小车即时状况3系统硬件设计31ST89C5芯片简介TC8C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CO8位微控制器，具有 8K在系统可编程Flash存储器.
8、ST89C52使用经典的C-1内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统5单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程as，使得STC9C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案.STC89C52性能：1。 增强型8051单片机,6 时钟机器周期和12 时钟/机器周期可以任意 选择,指令代码完全兼容传统01。 2。 工作电压：5。3.3V（5单片机）/.8V0V(V 单片机)3.工作频率范围：40z，相当于普通801的080MH，实际工作 频率可达8MHz。 用户应用程序空间为K字节. 片上集成5 字节RA6。 通用I 口( 个），复位后为:P0/1/P2
9、/3 是准双向口/弱上拉， P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O 口用时,需加上拉电阻。7。ISP（在系统可编程）IAP(在应用可编程），无需专用编程器,无 需专用仿真器，可通过串口（xD/P3，TD/P3.1)直接下载用户程 序，数秒即可完成一片8. 具有EPROM 功能9. 共3 个16 位定时器/计数器。即定时器T、1、T210。外部中断4 路,下降沿中断或低电平触发电路，Power Dwn 模式可 由外部中断低电平触发中断方式唤醒11通用异步串行口（R）,还可用定时器软件实现多个UT3。2STC85最小系统最小系统包括电源 复位电路和晶振电路。如图32
10、STC89C最小系统所示。图32 ST9C2最小系统3。3电机驱动设计 本次设计采用298直流电机驱动芯片驱动模块最大工作电流为2A,且可同时驱动两个直流电机可满足如实验室两驱动和舵机转向小车使用，如为四驱小车，需使用两块。 3 电机驱动引脚图3.4显示电路设计本次设计采用1284液晶屏，液晶显示屏显示质量高,由于液晶显示器每个店在收到信号就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光,因此，液晶显示器的画面质量高不会闪烁。由于液晶显示器都是数字式的,所以和单片机的接口更加简单可靠，操作方便。液晶显示器通过显示屏上的电机控制液晶分子状态来达到显示的目的，因此，液晶显示器也有体积小,重量轻的优点。液晶显示的
11、原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制,有电就显示，这样就可以显示出图形。液晶显示器目前已被广泛应用在便携式电脑，数字摄像机，A移动通信工具等众多领域。34 264液晶显示屏-51264电路图3. 蓝牙模块设计蓝牙模块主要为了实现数据传输,本设计是通过蓝牙转串口模块,实现无线通讯功能，所以本质上使用的是单片机串口通信。串行通讯的特点是：数据按位顺序传送,最少仅需一根传输线即可完成,成本低但传送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米。根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工，半双工和全双工三种.信息智能单向传送的为单工；能双向传递但不能同时双向传送的称为半双工；信息能够同
12、时双向传送则成为全双工.串行通讯又分为异步通讯和同步通讯两种方式。在单片机中，主要使用异步通讯方式。 HC-0蓝牙模块电路图6PCB图设计在电路原理图设计好之后，根据布线原则对元器件进行布局，布线,最后铺铜、滴泪。焊接芯片的步骤：。将芯片平放在CB板上，将芯片引脚对准焊盘然后用手指按住;2。将芯片的两个对角焊牢；.在芯片的四周上适量焊锡；4.将C板向着焊接引脚的方向下倾斜45度，用松香去掉烙铁头端多余的焊锡;5把粘有松香的焊铁头放在焊锡的部分;6.来回拖动烙铁,将焊锡均匀的布在芯片的引脚上;。重复上述步骤焊接芯片的另外的引脚,如果发现引脚间有多余的焊锡就用吸锡丝将多余的焊锡吸掉。37 智能车结
13、构分析在本次设计中,小车使用四轮驱动,四轮驱动式的结构中因为后轮的转动力矩的增大,所以在横向上的阻力要大于轮驱动式的，因此四轮驱动式的车子不易发生方向偏移。而且四轮驱动的车子动力更大，爬坡能力更强。但存在一些不足,如：四轮驱动式的车子更加耗电，而且车体比一般的2轮驱动式的车体重.从整体的性能来看四轮驱动式结构的优势是很明显的。.7 底板设计底板是用来支撑车体的主要部件.同时也是用来固定车子零部件的，底板上主要有传感器安装槽，传感器安装孔，电机定位槽和走位孔,其余的槽孔是用来留在日后扩展用的.底板采用的是高强度的亚克力板。安装方便，结构可靠稳定。37小车底盘示意图7.2电机与底板的连接支架设计电
14、机支架主要是用来将电机固定在底板上的，每个电机用两块支架板绑定固定，通过槽孔和圆孔来绑定电机,支架的材料也是高强度的亚克力板。3。7。整体装配图-8 整体装配图4.系统软件设计。系统的程序流程开始初始化是否开始无人驾驶模式 Y 手机驾驶模式执行无人驾驶程序结束图41系统总体程序流程图由打开电源，选择模式，开始驾驶模式,结束几部分组成的蓝牙遥控小车的主要程序。42蓝牙模块参数设置程序voidniUAT(o)MOD=0x0； /定时器1TH1=0x;/装入初值TL1=0xfd；R1=1； /启动定时器1M0=0； /设置串口方式1S1=;REN1； /接收使能EA=1； /打开总中断开关ES; /
15、打开串口中断开关4。3蓝牙发送程序接收程序和中断程序oidPrnt_Ca(uchardat）BUFdat;/写数据到UART数据寄存器wi(I！1);等待发送完毕TI=0；/软件清零vodrin_Str（uchr）/发送字符串（ucha*s) E=；whil（*s）/检测字符串结束标志Prithr（*+)；delay（2）；/发送当前字符ES=1;oiUart（）inerupt4using1if(RI）RI=0;/清除R位 a=SUF;/P0显示串口数据4.4自动避障及灯光声音控制程序设计vivi_thing(）if（0=0|d1=0）1=igt；ightled=1；lle；bee=； bep
16、=1；i（=0|=0)P1=left；ighled=0;eftled1;bep=0；beep;i（d0=0=0d=&3=0)P1= to；righted=1；left=1;i(d0=&d1=1&2=&d3=1） P1 up;righled=0; leftle=0；f（mos=0)flag=;4.5液晶显示程序设计icludere5。hiudeypedefunnedhrucha；typedefunsgnedintuint；#dfinep(）；no_（);_n_()；_n_(）；_n_（）;；defieDaaort0定义P0口为LCD通讯端口sbiRS=27； /数据/命令端sbtW=26； /读
17、/写选择端stE=P25;sbtS4；sbitPB=P2；sbitByDaaPr7;viddbu(vod)aPrt=x；RS0;R=1；E=1； hl（Bsy=1)；E=0;voidlccom(ucharc)d_bus（）;E=；RS=0；RW0;E1;Daao=com；no（);=0;vocd_dat（uchra）ldbuy（）；E=0;1；R；E1；DaaPort=dat；op（)；E=;voild_it(void)RS=;PSB1;lc_com（x30）；/0-基本指令动作/lc_com（01）;清屏，地址指针指向0H*/lcd_com（x0)；/光标的移动方向/lcd_co(0x0c)
18、;/*开显示，关游标*/voidlcd_dis(ucary，ucastr，uhalen）/向第y行写入字符串uchari;ld_（0x3)；lcd_（）;for(i=0;i#inlde”LCD12864”#include #inlde tin。h#eineupx55dfin et 66define it x99defi down 0x#definestop x0sbit righld=P3；it leftledP3；sbid0=P2；si dP33;sbi d2=P34；sbit d3=P5；sbtbeep=P0;bi mshi=P21；单片机系统课程设计智能小车(避障及循迹）的设计 学院:
19、班级: 姓名： 学号： 同组成员： 指导老师： 日期： 摘要智能作为现代社会的新生产物，是未来的发展的一个重要方向，它可以按照预定的模式在特定的环境里自动的运作，无需人为管理,便可以完成预期目标。本设计主要体现多功能小车的智能模式，设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等对智能化机器人，智能家用电器等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义.整个智能小车设计主要以单片机为控制核心，通过红外遥控实现小车前后左右的移动，以及对小车功能模式的转换；通过红外传感器，实现小车的避障功能和循迹功能。设计采用对比选择，模块独立，综合处理的研究方法。结合实际情况对比方案优劣选出最优方案进行设计。从红外遥
20、控，红外循迹和避障，都严格按照科学严谨态度完成.通过调试检测各模块，得到正确的信号输出,实现其应有的功能。最后将各个调试成功的模块结合到小车的车体上，结合程序,通过单片机的控制,将各模块有效整合在一起,达到所预期的目标，完成最终设计与制作,能使小车在一定的环境中智能化运转.关键词:智能小车 避障 循迹 遥控BSTRACTmart as anew prduct omodern scit， it ian mortrectio f fuurdvlpent, it can eccordng o the redetermied pttrn inaspecifcenvirnento uomatic eat
21、ion， wthut hmanmanagent， canachiee exeteo. hi degnmanl rflts he multi-futin aintelliget mode，the hery inthdesign of sheme，asis metd and specia aures and nnovatin poin of inlligen bo, intellt meaplianes suchas the sign f autmsemiautomai robtnd poplaity haveertain refrence signifane.The at ca deig min
22、l by th singlehi rocsso as th core, throuhnfrare eote coro to eliz the car oving around， aswl s to t cafncionmdecvion;Throg heinfrae sensr, hi the nction f car bstcle voidancatraing functon.ndpeden desinUSntrast to choose, odle， intgredprcessing mehods. ombied withctual iuain omparingsheme desin aco
23、oe the optima solution. From he infared remte conol， nrred tracking ad otaleavoidace, ae n stric accrdanewththe scientifirigous attitdeo omplte. Trgh ebin test modue， get th correct ouutsga, eaize i fnctio。 inally ombin the modules o arous duggg sucess o cr bod, cmd with prgram, thugh thesig-hip mir
24、ocmuter control， t ffetiveliegrat varius moduestogther,eve the expcgoas， complet te ial dsindprductio, canmae the caeligentoperaton inaeai evirnmKeywords： intelnt caravoince rackng otrl第一章绪论111 设计的背景和意义11。2 智能小车的发展现状21。3 该设计的主要内容和目的4第二章 系统总体方案设计与论证52 系统的总体方案设计52. 主控系统2。3电机驱动模块。4 循迹模块62。5 显示模块6第三章 系统
25、硬件电路设计.1主控模块的电路设计73.1。1T89S5单片机的简介.2 红外避障模块的电路设计93.2.1M393双电压比较器集成电路93.2。2红外对管工作原理13。.3红外避障电路图及工作原理13.3红外循迹电路的设计13第四章系统软件设计15. 主程序15第五章总结24附录1程序清单25附录2硬件原理图34附录3 实物图35第一章 绪论11 设计的背景和意义随着电子技术、计算机技术和制造技术的飞速发展,数码相机、DVD、洗衣机、汽车等消费类产品越来越呈现光机电一体化、智能化、小型化等趋势。各种智能化小车在市场玩具中也占一个很大的比例。根据美国玩具协会的调查统计，近年来全 球玩具销量增幅
26、与全球平均GDP增幅大致相当.而全球玩具市场的内在结构比重却 发生了重大改变：传统玩具的市场比重正在逐步缩水,高科技含量的电子玩具则蒸 蒸日上。美国玩具市场的高科技电子玩具的年销售额004年交0年增长2，而传统玩具的年销售额仅增长%。英国玩具零售商协会选出的201圣诞节最受欢 迎的十大玩具中，有7款玩具配有电子元件。从这些数字可以看出,高科技含量的电子互动式玩具已经成为玩家行业发展的主流。如今知识工程、计算机科学、机电一体化和工业一体化等许多领域都在讨论智能系统，人们要求系统变得越来越智能化.显然传统的控制观念是无法满足人们的需求,而智能控制与这些传统的控制有机的结合起来取长补短，提高整体的优
27、势更 好的满足人们的需求。随着人工智能技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展， 智能控制必将迎来它的发展新时代。计算机控制与电子技术融合为电子设备智能化 开辟了广阔前景.因此，遥控加智能的技术研究、应用都是非常有意义而且有很高市场价值的。.2 智能小车的发展现状随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目,全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。智能小车是一个集环境感知、规划决策、自动驾驶等功能于一体的综合系统。它集中的运用了计算机、传感器、信息.通信、导航、人工智能及自动控制等技术,是典型的高新技术综合体
28、。一国外智能车设计竞赛()美国的智能车大赛美国国防部与院校、企业和发明家联合开展，全球领先的智能汽车竞赛。07年11月,美国第三届智能汽车大赛在加州维克托维尔举行。本届智能汽车比赛的目标是对未来科学家的激励。大学、企业和发明家们期望制造出通过洛杉矶和拉斯维加斯间荒地、行程16km的自主控制汽车。参赛汽车的车顶上有旋转的激光器，两边有转动的照相机，完全由电脑控制，利用卫星导航、摄像、雷达和激光，人工智能系统可判断出汽车的位置和去向，随后将指令传输到负责驾驶车辆的系统，丝毫不受人的干涉,用传感器策划和选择路线。参赛的无人驾驶智能汽车沿着附近公路飞奔。(2)韩国大学生智能车大赛韩国汉阳大学汽车控制实
29、验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办,以HCS12单片机为核心的大学生智能模型汽车竞赛。组委会提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池，参赛队伍要制作一个能够自主识别路线的智能车,在专门设计的跑道上自动识别道路行驶,谁最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高,谁就是获胜者.二.国内智能车辆竞赛现状研究(）竞赛的起源2005年11月，中国教育部高等学校自动化专业指导分委员会与飞思卡尔半导体公司签署了双方长期合作协议书。协议书规定从20年起,飞思卡尔将至少连续年协办“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛，提供参赛队的标准硬、软件技术平台和竞赛优胜者奖金，并为主办单位提供一定的竞赛组织经费
30、,我国智能车竞赛由此开始。（2)智能车竞赛的地位教育部：与老牌的数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等四大竞赛并列，被认定为国家教育部正式承认的五大大学生竞赛项目。各高校：清华、交大、科大等名校均参加，最投入为北京科大，每年均举行校内赛（年规模为79支队伍)。校内：综合类竞赛（类）仅3种，分别为智能汽车、机器人、挑战杯。（3）竞赛历史-第一届邀请赛006年8月2日至21日在清华大学进行，共有来自全国5所高校的112支参赛队参加。赛道中只有直道和弯道,没有上下坡。从赛车寻迹技术方案来看，赛道检测方式也大体分为红外发射/接受管检测方式和CD/OS摄像头检测方式两类。摄像头方案的成绩普遍好于红外传
31、感器方案。（4）竞赛历史-第二届,赛区总决赛扩大到全国具有以自动化专业为主的理工类高等本科学校约0余所。采取赛区和全国总决赛结合的形式。全国分为个赛区，总决赛在上海交大举行。总决赛中出现上下坡的限制,比赛变得复杂了。小车的平均速度较比上年有了显著的提高，采用摄像头方案的成绩更加明显（决赛前十名的队伍全为摄像头队伍）.同比韩国的智能车大赛，我们的竞赛成绩已经超过了韩国。（）竞赛历史第三届，赛区+总决赛第三届智能车大赛在东北大学举行，有551支代表队伍参加了分区赛，104支队伍参加了总决赛.第三届比赛保留了前两届的要求,同时又增加了跑完全部路程起跑线在米内停车的限制，对起跑线的识别又提出了严格的要
32、求.与前两届摄像头与光电同条件参加比赛不同，本次竞赛分为光电与摄像头两个赛题组。（)竞赛历史第四届,赛区总决赛第四届智能车总决赛在北京科技大学举行,有780支代表队伍参加了分区赛，120支队伍参加了总决赛。第四届比赛保留了前三届的要求，同时又增加了窄道、更复杂的背景、三角形标识识别等更具有难度的内容。增加了创意组,共有个队经过初选进入复赛。（7)竞赛的发展第五届，更具难度增加电磁组,扩大创意组规模；赛道变窄，提高小车控制难度；措施更严密。1.3 该设计的主要内容和目的智能小车主要由由四大组成部分:红外避障部分、红外循迹部分、执行部分、CPU。智能小车要实现循迹识别路线，避障后退并选择其他前进路
33、线。该设计主要通过对系统硬件电路的设计,软件设计和程序的编写,然后通过后期软硬件调试达到设计目的，使其具有上述功能。第二章 系统总体方案设计与论证2。1 系统的总体方案设计 该系统以AT895单片机为核心的控制电路,采用模块化的设计方案，利用红外遥控器代替开关按键控制小的启动和停止，能够轻松自如的实现小车的启动停止、左转、右转和前进后退等功能，假如我们希望小车运行到黑线上来检测是否有循迹功能，就可以用遥控器控制小车行驶到有黑线的地方,当小车遇到有黑线时,会自动启动循迹功能模块,让小车沿黑线跑,遇到障碍物时会后退并选择其他路线躲避障碍物。每个模块都是相互独立又相互协调配合，实现了小车的智能控制。
34、系统控制框图如图2。1所示：红外避障模块 AT89S52红外遥控模块红外接收模块电机驱动模块循迹模块显示模块图2.1 系统控制框图2.2 主控系统我们采用单片机作为整个系统的核心,通过其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统,其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势-控制简单、方便、快捷。这样一来,单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。所以，我们选定了AT89S5 单片机作为本设计的主控装置。2 电机驱动模块 采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机.线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的型桥式电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高,H型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制，电子管的开关速度很快,稳定性也极强，是一因此选用10。