電子信息工程畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能車

1、<p>　　西 安 郵 電 大 學(xué)</p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）</p><p>　　題 目： 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能車 </p><p>　　院 （系）： 電子工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程

2、 </p><p>　　班 級(jí)： 電子0901班 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　導(dǎo)師姓名： 職稱： </p><p>　　起

3、止時(shí)間： 2013年3月4日至2013年6月14日 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　引言III</b></p><p>

4、;<b>　　1. 緒論1</b></p><p>　　1.1 智能小車發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)1</p><p>　　1.1.1 課題背景1</p><p>　　1.1.2 智能小車機(jī)器人技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2 課題的任務(wù)及意義2</p><p>　　2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5、方案3</p><p>　　2.1 系統(tǒng)功能3</p><p>　　2.1.1 硬件系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及工作流程4</p><p>　　2.1.2 智能小車控制程序設(shè)計(jì)及工作流程5</p><p>　　2.1.3 安卓軟件功能設(shè)計(jì)及工作流程9</p><p>　　2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及資源分配9</p>

6、<p>　　2.2.1 處理器9</p><p>　　2.2.2 直流調(diào)速設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.2.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.2.4 超聲波避障設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.2.5 1602液晶顯示設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.2.6 電源控制設(shè)計(jì)13&

7、lt;/p><p>　　2.2.7 藍(lán)牙無(wú)線控制設(shè)計(jì)13</p><p>　　2.2.8 安卓平臺(tái)設(shè)計(jì)14</p><p>　　3. 詳細(xì)設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.1 STC89C52RC芯片的選擇16</p><p>　　3.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊17</p><p>　　3.2.1

8、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制17</p><p>　　3.2.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制18</p><p>　　3.3 超聲波避障模塊20</p><p>　　3.4 1602液晶模塊21</p><p>　　3.5 電源控制模塊23</p><p>　　3.6 藍(lán)牙無(wú)線控制模塊24</p><p>

9、;　　3.7 安卓平臺(tái)模塊25</p><p>　　4. 系統(tǒng)的安裝與調(diào)試26</p><p>　　4.1 系統(tǒng)安裝26</p><p>　　4.1.1檢查元件的好壞26</p><p>　　4.1.2 放置、焊接各元件26</p><p>　　4.2 小車整體調(diào)試運(yùn)行26</p><p

10、>　　5. 結(jié)論及展望27</p><p><b>　　致謝28</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p>　　附錄1：智能小車車體實(shí)物圖30</p><p>　　附錄2：智能小車主控制程序31</p><p>　　附錄3：安卓

11、智能手機(jī)控制程序45</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用STC89C52RC芯片為控制核心，利用安卓手機(jī)無(wú)線控制小車進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行，手動(dòng)運(yùn)行，切換速度模式。自動(dòng)運(yùn)行模式實(shí)現(xiàn)智能小車行進(jìn)，避障，切換速度功能；手動(dòng)運(yùn)行模式實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制智能小車行進(jìn)，避障功能。利用電磁繼電器實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制電動(dòng)機(jī)換速；利用L298芯片驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)；利用ULN

12、2003驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)；利用US-100超聲波避障；利用1602液晶顯示小車狀態(tài)；利用成熟的藍(lán)牙耳機(jī)接收控制信號(hào)。智能小車整體利用藍(lán)牙耳機(jī)接收智能手機(jī)控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)小車遠(yuǎn)程無(wú)線遙控功能，可以遠(yuǎn)程無(wú)線對(duì)小車左右轉(zhuǎn)彎，以及前進(jìn)后退，并利用超聲波傳感器進(jìn)行避障，利用1602液晶顯示小車行駛狀態(tài)。整個(gè)系統(tǒng)的電路模塊化高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性能高。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：STC89C52RC；1602液晶；避障；US-1

13、00；L298；藍(lán)牙耳機(jī)；智能小車 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The design for the control of STC89C52RC core chip，the use of Android phones radio control car into automatic operation， manua

14、l operation， the switching speed mode. Automatic operation mode to achieve smart car road， obstacle avoidance， switching speed function; manual operation mode for manual control smart car road， obstacle avoidance capabil

15、ities. Using electromagnetic relays dynamic control motor for speed; using the L298 chip-driven DC motor; use ULN2003 stepper motor drive; using the US-</p><p>　　Keywords： STC89C52RC; 1602; avoidance; US

16、-100; L298; Bluetooth headset; smart car</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)多功能小車的智能避障模式，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、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

17、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>　　超聲波作為智能車避障的一種重要手段，以其避障實(shí)現(xiàn)方便，計(jì)算簡(jiǎn)單，易于做到實(shí)時(shí)控制，測(cè)量精度也能達(dá)到實(shí)用的要求，在未來(lái)汽車智能化進(jìn)程中必將得到廣泛應(yīng)用。我國(guó)作為一個(gè)世界大國(guó)，在高科技領(lǐng)域也必須占據(jù)一席之地，未來(lái)汽車的智能化是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展必然的，在這種情況下研究超聲波在智能車避障上的應(yīng)用具有深遠(yuǎn)意義，這將對(duì)我國(guó)未來(lái)智能汽車的研

18、究在世界高科技領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位具有重要作用。</p><p>　　本智能小車系統(tǒng)最誘人的前景就是可用于未來(lái)的智能汽車上了，當(dāng)駕駛員因疏忽或打瞌睡時(shí)這樣的智能汽車的設(shè)計(jì)就能體現(xiàn)出它的作用。如果汽車偏離車道或距障礙物小于安全距離時(shí)，汽車就會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒駕駛員注意，如果駕駛員沒(méi)有及時(shí)作出反應(yīng)，汽車就會(huì)自動(dòng)減速或?？坑诼愤?。</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)、微電子、信總處理及智能控制的快速發(fā)展，

19、機(jī)器人技術(shù)也在逐步深入和細(xì)化。隨著機(jī)器人性能不斷地完善，移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)展，不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，而且在城市安全、國(guó)防和空間探測(cè)領(lǐng)域等有害與危險(xiǎn)場(chǎng)合得到很好的應(yīng)用。因此，移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)得到世界各國(guó)的普遍關(guān)注。 移動(dòng)機(jī)器人的研究不僅可以推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的向前發(fā)展，同時(shí)其應(yīng)用必將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。</p><p><b>　　1. 緒論</b>

20、</p><p>　　1.1 智能小車發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)</p><p>　　1.1.1 課題背景</p><p>　　智能移動(dòng)機(jī)器人，是一個(gè)集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)。它集中了傳感器技術(shù)、信息處理、電子工程、計(jì)算機(jī)工程、自動(dòng)化控制工程以及人工智能等多學(xué)科的研究成果，代表機(jī)電一體化的最高成就，是目前科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一

21、。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展人們發(fā)明了各式各樣的具有感知，決策，行動(dòng)和交互能力的機(jī)器人，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)防等多個(gè)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，隨著它在人類生活領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，將會(huì)給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了巨大的影響。</p><p>　　在國(guó)外機(jī)器人的發(fā)展有如下趨勢(shì)。一方面機(jī)器人在制造業(yè)應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣闊，其標(biāo)

22、準(zhǔn)化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的程度越來(lái)越高，功能也越來(lái)越強(qiáng)，并向著技術(shù)和裝備成套化的方向發(fā)展；另一方面，機(jī)器人向著非制造業(yè)應(yīng)用以及微小型方向發(fā)展，如表演型機(jī)器人，服務(wù)機(jī)型器人，機(jī)器人玩具等。國(guó)外研究機(jī)構(gòu)正試圖將機(jī)器人應(yīng)用于人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域。</p><p>　　在我國(guó)機(jī)器人主要應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)在的總裝機(jī)量約為120000臺(tái)，其中國(guó)產(chǎn)機(jī)器人占有量約為 1/3，即40000多臺(tái)。與世界機(jī)器人總裝

23、機(jī)臺(tái)數(shù)7500萬(wàn)臺(tái)相比，中國(guó)總裝機(jī)量?jī)H占萬(wàn)分之十六。對(duì)中國(guó)這樣一個(gè)擁有13億人口的大國(guó)來(lái)說(shuō)，僅在機(jī)器人數(shù)量上就和發(fā)達(dá)國(guó)家有著很明顯的差距。因此大力發(fā)展我國(guó)的機(jī)器人事業(yè)刻不容緩。</p><p>　　智能小車可以理解為機(jī)器人的一種特例，它是一種能夠通過(guò)編程手段完成特定任務(wù)的小型化機(jī)器人。與普遍意義上的機(jī)器人相比智能小車制作成本低廉，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，程序調(diào)試方便，具有很強(qiáng)的趣味性，為此其深受廣大機(jī)器人愛(ài)好者以及高校學(xué)生

24、的喜愛(ài)。全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽每年都設(shè)有智能小車類的題目，由此可見(jiàn)國(guó)家對(duì)高校機(jī)器人研究工作的重視程度。</p><p>　　本題目設(shè)計(jì)的是具有自動(dòng)避障功能的智能小車，其設(shè)計(jì)思想與一些日常生活迫切需要的機(jī)器人（如測(cè)距機(jī)器人，搜索機(jī)器人，管道探傷機(jī)器人）類似。由于采用了超聲波傳感器，它不受光照強(qiáng)弱和能見(jiàn)度的影響，能耗低，靈敏度高，即使在較復(fù)雜的環(huán)境內(nèi)也可以工作。</p><p>　　智能小車系

25、統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，有很大的擴(kuò)展空間，稍加改動(dòng)便可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)生活中，也可作為高校學(xué)生以及廣大機(jī)器人愛(ài)好者學(xué)習(xí)研究使用。</p><p>　　1.1.2 該課題當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀</p><p>　　機(jī)器人技術(shù)是一個(gè)國(guó)家高技術(shù)實(shí)力的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，它涉及到多個(gè)學(xué)科，機(jī)械、電工、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)測(cè)量、人工智能、傳感技術(shù)等等，是眾多領(lǐng)域的高科技。而移動(dòng)機(jī)

26、器人比賽就是機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)重要研究方向，目前許多國(guó)家己經(jīng)把移動(dòng)機(jī)器人比賽作為創(chuàng)新教育的戰(zhàn)略性手段。</p><p>　　移動(dòng)機(jī)器人比賽是一種高科技對(duì)抗活動(dòng)，各國(guó)專家學(xué)者通過(guò)移動(dòng)機(jī)器人競(jìng)賽，不斷推進(jìn)了在競(jìng)賽型移動(dòng)機(jī)器人方面的研究，不斷改進(jìn)機(jī)器人尋址速度和算法研究，試圖讓機(jī)器人更接近智能化，它集高科技、娛樂(lè)和比賽于一體，引起了各國(guó)的廣泛關(guān)注和極大興趣，從而推動(dòng)了移動(dòng)機(jī)器人研究的熱潮。</p><

27、;p>　　1.2 課題的任務(wù)及意義</p><p>　　本作品主要能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主要功能，一個(gè)是能實(shí)現(xiàn)android手機(jī)移動(dòng)終端來(lái)遙控智能車。通過(guò)安卓客戶端可以對(duì)小車進(jìn)行前后左右遙控以及對(duì)手動(dòng)自動(dòng)模式切換，還可以切換小車速度。另一個(gè)是利用超聲波技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)壁障功能和智能實(shí)時(shí)測(cè)距。</p><p>　　障礙物檢測(cè)是智能機(jī)器人、智能車輛對(duì)周邊環(huán)境感知技術(shù)研究領(lǐng)域中的重要組成部分，以單片機(jī)為

28、核心的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度較高、測(cè)距較長(zhǎng)、可靠性較高的障礙物檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)對(duì)智能移動(dòng)機(jī)器人的研究有很重要的社會(huì)意義。</p><p>　　2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　2.1 系統(tǒng)功能</b></p><p>　　本作品主要能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主要功能，一個(gè)是能實(shí)現(xiàn)android手機(jī)移動(dòng)終端來(lái)遙控智能車。通過(guò)安卓客戶端可以對(duì)小車進(jìn)行前后左右

29、遙控以及對(duì)手動(dòng)自動(dòng)模式切換，還可以切換小車速度。另一個(gè)是利用超聲波技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)壁障功能和智能實(shí)時(shí)測(cè)距。以下是基本功能：</p><p>　　小車整體基于智能手機(jī)無(wú)線控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，手動(dòng)運(yùn)行，切換速度模式；</p><p>　　自動(dòng)模式和手動(dòng)模式，小車可以左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)，前進(jìn)倒退，避障，車速可時(shí)時(shí)變化；</p><p>　　切換速度模式，小車可實(shí)現(xiàn)變速；</p&g

30、t;<p>　　步進(jìn)電機(jī)控制US-100超聲波左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)90度，以避障；</p><p>　　小車上有顯示功能，顯示小車的控制狀態(tài)以及與障礙物間的距離；</p><p>　　以下是小車整體功能圖，如圖2-1-1所示：</p><p>　　圖2-1-1 小車整體功能圖</p><p>　　2.1.1 硬件系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)及工作流程&l

31、t;/p><p>　　2.1.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1-1-1所示：</p><p>　　圖2-1-1-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　智能小車整體利用藍(lán)牙耳機(jī)接收智能手機(jī)控制信號(hào)，該控制信號(hào)經(jīng)過(guò)LM324信號(hào)放大器放大后，交由51控制器處理。實(shí)現(xiàn)小車遠(yuǎn)程無(wú)線遙控功能，可以遠(yuǎn)程無(wú)線對(duì)小車左右轉(zhuǎn)彎，以及前進(jìn)

32、后退，并利用超聲波傳感器進(jìn)行避障，利用1602液晶顯示小車行駛狀態(tài)。</p><p>　　2.1.1.2 電源供電結(jié)構(gòu)</p><p>　　電源供電結(jié)構(gòu)如圖2-1-1-2所示：</p><p>　　圖2-1-1-2 電源供電結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　電源供電模塊采用2節(jié)18620電池供電，正常情況下輸出7.4v電壓，一方面對(duì)其降壓到5v，

33、供單片機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，超聲波模塊，1602液晶，直流電機(jī)用電，另一方面將5v電壓生壓至7v，利用電磁繼電器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)變速功能。</p><p>　　2.1.2 智能小車控制程序設(shè)計(jì)及工作流程</p><p>　　2.1.2.1 主程序流程圖</p><p>　　主程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行初始化之后，控制器每間隔10ms利用T1進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，在10ms內(nèi)計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)，以脈沖個(gè)

34、數(shù)來(lái)判定進(jìn)行相關(guān)的工作模式，脈沖個(gè)數(shù)的不同則會(huì)進(jìn)入相關(guān)的工作模式。如圖2-1-2-1所示：</p><p>　　圖2-1-2-1 主程序流程圖</p><p>　　當(dāng)freqSign為1，則小車進(jìn)入自動(dòng)模式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模式功能；</p><p>　　當(dāng)freqSig為2，則小車倒退；</p><p>　　當(dāng)freqSig為3，則小車左轉(zhuǎn)；<

35、;/p><p>　　當(dāng)freqSig為4，則小車右轉(zhuǎn)；</p><p>　　當(dāng)freqSig為5，則小車進(jìn)入切換速度模式，實(shí)現(xiàn)切換速度模式功能；</p><p>　　當(dāng)freqSig為6，則小車前行；</p><p>　　2.1.2.2 超聲波模式框圖</p><p>　　超聲波自動(dòng)壁障模塊我們選用市場(chǎng)上現(xiàn)有的超聲波測(cè)距

36、模塊檢測(cè)小車與障礙物的距離。然后用步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)載動(dòng)超聲波，檢測(cè)左右方向的距離，再通過(guò)比較左右距離智能選擇轉(zhuǎn)彎方向。同時(shí)，超聲波模塊所測(cè)距離還可以用于自動(dòng)模式下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速。如圖2-1-2-2所示：</p><p>　　圖2-1-2-2 超聲波模式框圖</p><p>　　在自動(dòng)模式，小車默認(rèn)前行，此時(shí)小車遇到障礙物，控制器將驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)控制超聲波傳感器，得到小車距離障礙物的距離，當(dāng)距離大

37、于20cm，小車前行，反之小車停止，然后得到小車左方距離L與右方距離R，如果L大于R，則小車左轉(zhuǎn)90度前行，反之右轉(zhuǎn)90度前行，如果L與R均小于20，則小車旋轉(zhuǎn)180度，離開(kāi)障礙區(qū)，從而完成避障。當(dāng)小車距離障礙物的距離大于40cm，那么小車進(jìn)入高速前進(jìn)模式，反之進(jìn)入低速前進(jìn)模式，直至選擇其他模式功能，小車狀態(tài)才會(huì)從自動(dòng)模式切換。</p><p>　　2.1.3 安卓軟件功能設(shè)計(jì)及工作流程</p>

38、<p>　　主程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行初始化之后，智能手機(jī)通過(guò)操控界面，發(fā)送給控制器相應(yīng)的手動(dòng)，變速，自動(dòng)模式信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)位于小車上的藍(lán)牙耳機(jī)端接收，通過(guò)LM324放大器將信號(hào)放大至51控制器可以處理的范圍?？刂平缑嬖O(shè)計(jì)如圖2-1-2-2所示。</p><p>　　圖2-1-2-2 控制界面設(shè)計(jì)圖</p><p>　　選擇手動(dòng)控制模式，則小車狀態(tài)進(jìn)入手動(dòng)切換模式，可以實(shí)現(xiàn)前行，后退，

39、左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)功能，以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　選擇自動(dòng)模式功能，則小車狀態(tài)進(jìn)入自動(dòng)切換模式，小車默認(rèn)前行，如果遇到障礙物，控制器將驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)控制超聲波傳感器，得到小車距離障礙物的距離，從而避障，如果小車距離障礙物的距離大于40cm。那么小車進(jìn)入高速前進(jìn)模式。</p><p>　　選擇變速功能，則小車進(jìn)入變速模式，小車的速度實(shí)現(xiàn)高速到低速或者低速到高速功能。</p>

40、<p>　　2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及資源分配</p><p>　　2.2.1 處理器</p><p>　　本設(shè)計(jì)使用了STR89c52rc單片機(jī)作為處理器，之所以選用該處理器，是因?yàn)槠鋼碛泻芨叩男詢r(jià)比，高可靠，而且擁有很小的體積，使得設(shè)計(jì)工作便于開(kāi)展。</p><p>　　STR89C52RC內(nèi)部資源：</p><p>　　最高時(shí)鐘

41、頻率：0Mhz - 80MHz</p><p>　　Flash程序存儲(chǔ)器：8KB</p><p><b>　　定時(shí)器：3個(gè)</b></p><p><b>　　中斷源：4個(gè)</b></p><p>　　2.2.2 直流調(diào)速設(shè)計(jì)</p><p>　　L298N是ST公司生產(chǎn)的

42、一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，采用了15腳封裝。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>　　L298N主要參數(shù)：</p><p>　　尺寸：65mm X 41mm X 28mm</p><p>　　主要芯片：L298N、光電耦合器</p><p>　　控制信號(hào)電壓：4.5V - 5.5V<

43、;/p><p>　　驅(qū)動(dòng)電機(jī)電壓：5V - 30V</p><p><b>　　最大輸出電流：2A</b></p><p><b>　　瞬間峰值電流：3A</b></p><p>　　最大輸出功率：25W</p><p>　　圖2-2-2 L298N內(nèi)部原理圖</p>

44、<p>　　2.2.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)能夠?qū)㈦娒}沖轉(zhuǎn)化為角位移的部件。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）。因此使得用戶可以控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，控制脈沖頻率來(lái)控制速度或加速度。</p><p>　　本設(shè)計(jì)使用BYJ系列永遠(yuǎn)磁減速28BYJ48型步進(jìn)電機(jī)。</p>&

45、lt;p>　　28BYJ48主要參數(shù)：</p><p>　　驅(qū)動(dòng)電壓：5V - 12V</p><p><b>　　驅(qū)動(dòng)方式：四相八拍</b></p><p><b>　　減速比：1/64</b></p><p>　　步距角：5.625°/64</p><p>

46、;　　直流電阻：200Ω±7%（25℃）</p><p>　　圖2-2-3 28BYJ48步進(jìn)電機(jī)圖</p><p>　　2.2.4 超聲波避障設(shè)計(jì)</p><p>　　超聲波測(cè)距模塊使用US-100，US-100測(cè)度距離精確，擁有超近盲區(qū)，能和國(guó)外的SRF05，SRF02等超聲波測(cè)距模塊相媲美。</p><p>　　US-100

47、主要參數(shù)：</p><p>　　工作電壓：DC 2.4V - 5.5V</p><p><b>　　感應(yīng)角度：<15度</b></p><p>　　探測(cè)距離：2cm - 450cm</p><p>　　UART模式下串口配置：波特率9600，起始位1位，停止位1位，數(shù)據(jù)位8位，無(wú)奇偶校驗(yàn)，無(wú)流控制。</p&g

48、t;<p>　　圖2-2-4 US-100超聲波測(cè)距模塊圖</p><p>　　2.2.5 1602液晶顯示設(shè)計(jì)</p><p>　　考慮到實(shí)際要求，設(shè)計(jì)最多需要顯示32左右個(gè)字符，因此選用能夠顯示16列2行的字符型液晶1602，此外1602微功耗，體積小，也是符合設(shè)計(jì)要求的。</p><p><b>　　1602主要參數(shù)：</b&g

49、t;</p><p>　　工作電壓：3.3V - 5V</p><p><b>　　對(duì)比度：可調(diào)節(jié)</b></p><p>　　字符尺寸：2.95×4.35 mm </p><p>　　顯示方式：16列2行藍(lán)底白字</p><p>　　圖2-2-5 1602實(shí)物圖</p>

50、<p>　　2.2.6 電源控制設(shè)計(jì)</p><p>　　因?yàn)樵O(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電機(jī)會(huì)對(duì)單片機(jī)和放大電路產(chǎn)生影響，因此單片機(jī)和放大電路需要獨(dú)立供電。設(shè)計(jì)使用兩節(jié)18650電池進(jìn)行供電，通過(guò)升壓模塊LM2577對(duì)放大電路供電及穩(wěn)壓，通過(guò)降壓模塊LM2596對(duì)單片機(jī)供電及穩(wěn)壓。</p><p>　　2.2.7 藍(lán)牙無(wú)線控制設(shè)計(jì)</p><p>　　因?yàn)橹匦略O(shè)計(jì)

51、藍(lán)牙驅(qū)動(dòng)的技術(shù)困難比較大，因此選用現(xiàn)有的穩(wěn)定可靠的藍(lán)牙耳機(jī)搭配使用。藍(lán)牙耳機(jī)接收到信號(hào)后通過(guò)LM324進(jìn)行放大后供處理器使用。</p><p>　　LM324的主要參數(shù)：</p><p><b>　　放大器數(shù)目：4個(gè)</b></p><p><b>　　帶寬：1.2MHz</b></p><p>&

52、lt;b>　　針腳數(shù)：14</b></p><p>　　工作溫度：0°C - 70°C </p><p>　　3dB帶寬增益乘積：1.2MHz</p><p>　　變化斜率：0.5V/μs</p><p>　　最大輸入偏移電壓：7mV</p><p>　　運(yùn)放特點(diǎn)：高增益頻率補(bǔ)償運(yùn)

53、算</p><p>　　圖2-2-7 LM324引腳圖</p><p>　　2.2.8 安卓平臺(tái)設(shè)計(jì)</p><p>　　安卓程序的開(kāi)發(fā)使用了Eclipse + Android SDK 搭建開(kāi)發(fā)環(huán)境。</p><p>　　Eclipse是一個(gè)開(kāi)源的基于JAVA的可擴(kuò)展開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其本身只是一個(gè)框架和一組服務(wù)，通過(guò)插件擴(kuò)展來(lái)構(gòu)件相應(yīng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境。

54、Android SDK采用了JAVA語(yǔ)言，所以需要安裝JDK5.0以上版本，通過(guò)給Eclipse安裝ADT插件，使得Eclipse和Android SDK連接進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)。</p><p>　　圖2-2-8 開(kāi)發(fā)平臺(tái)效果圖</p><p><b>　　3. 詳細(xì)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 STC89C52RC芯片的選擇</

55、p><p>　　小車芯片的選擇及其重要，它不僅僅是控制系統(tǒng)的核心，也是系統(tǒng)的核心計(jì)算原件。它不僅要處理速度快，更需要快速反應(yīng)，需要驅(qū)動(dòng)液晶模塊，電機(jī)模塊，超聲模塊，所以小車的主控芯片采用 STC89C52RC芯片，STC89C52RC芯片具有高可靠，超低價(jià)，低功耗，無(wú)法解密的優(yōu)良特性，這樣的的芯片才符合小車的應(yīng)用要求。</p><p>　　STC89C52RC工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)

56、于普通8051 的0～80MHz，實(shí)際工作 頻率可達(dá)48MHz。足以完成小車的運(yùn)作速度要求。通過(guò)改變電壓與外部時(shí)針的不同，可以改變芯片的處理速度。</p><p>　　STC89C52RC可以運(yùn)行兩種省電模式可以降低功耗分別是：空閑模式與掉電模式。通常STC89C52RC的典型功耗是4mA-7mA，而掉電模式下為<0.1uA，空閑模式下典型功率為2mA。低功率下的STC89C52RC將會(huì)變得更有價(jià)值，可以使

57、電源使用時(shí)間更長(zhǎng)，讓小車可以運(yùn)行更加持久。</p><p>　　如圖3-1-1所示是 STC89C52RC芯片控制電路：</p><p>　　圖3-1-1 51控制電路</p><p>　　STC89C52RC主要功能：使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，

58、擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52RC為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 STC89C52RC具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，STC89C52RC可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU

59、停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。</p><p>　　3.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊</p><p>　　3.2.1 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制</p><p>　　單片機(jī)的IO輸出電流并不能直接驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，所以需要使用L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。L298N是S

60、T公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。</p><p>　　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)24V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；最大功率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(lái)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)影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，

61、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。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)。如圖3-2-1所示：</p><p>　　圖3-2-1 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　VSS與VS分別接入+5V與+12V電壓，給芯片供電并給電機(jī)供電，Port1——Port4為單片機(jī)控制端，單片機(jī)通過(guò)對(duì)控制

62、端發(fā)送0/1指令來(lái)控制L298完成電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，ENA，ENB為PWM輸入端，通過(guò)使用PWM進(jìn)行對(duì)電機(jī)的調(diào)速控制。OUT1——OUT4為芯片的電機(jī)控制端口。表3-2-2是L298N驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)控制方式。</p><p>　　表3-2-2 控制方式</p><p>　　3.2.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)

63、構(gòu)。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步進(jìn)角）?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)的主要特性：</p><p>　　1、步進(jìn)電機(jī)必須加驅(qū)動(dòng)才可以運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須為脈沖信號(hào)，沒(méi)有脈沖的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)靜止，

64、如果加入適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào)，就會(huì)以一定的角度(稱為步角)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和脈沖的頻率成正比。</p><p>　　2、28BYJ48 5V 驅(qū)動(dòng)的4相5線的步進(jìn)電機(jī)，而且是減速步進(jìn)電機(jī)，減速比為1：64 ，步進(jìn)角為5.625/64度。如果需要轉(zhuǎn)動(dòng)1圈，那 么需要360/5.625*64=4096 個(gè)脈沖信號(hào)。</p><p>　　3、 步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動(dòng)和急速停止的優(yōu)越特性。</p&g

65、t;<p>　　4、 改變脈沖的順序， 可以方便的改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。</p><p>　　在小車的設(shè)計(jì)中，單片機(jī)不能夠直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，所以增加了ULN2003驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電路如圖3-2-2所示：</p><p>　　圖3-2-2 ULN2003驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　在單片機(jī)的控制中通過(guò)建立數(shù)組調(diào)用端口值對(duì)與連接的ULN2003

66、P0——P3口進(jìn)行賦值。并通過(guò)賦值來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。如表3-2-2-1和表3-2-2-2所示：</p><p>　　表3-2-2-1 步進(jìn)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)表</p><p>　　表3-2-2-2 步進(jìn)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)表</p><p>　　3.3 超聲波避障模塊</p><p>　　US-100超聲波測(cè)距模塊可實(shí)現(xiàn)2cm~4.5m的非接觸測(cè)距

67、功能，擁有2.4~5.5V的寬電壓輸入范圍，靜態(tài)功耗低于2mA，自帶溫度傳感器對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行校正，同時(shí)具有GPIO，串口等多種通信方式，內(nèi)帶看門狗，工作穩(wěn)定可靠。模塊實(shí)物圖如圖3-3-1所示：</p><p>　　圖3-3-1 US-100實(shí)物圖</p><p>　　本模塊共有兩個(gè)接口，即模式選擇跳線和5 Pin接口。</p><p>　　模式選擇跳線接口。模式選擇

68、跳線的間距為2.54mm，當(dāng)插上跳線帽時(shí)為UART（串口）模式，拔掉時(shí)為電平觸發(fā)模式。小車控制采用UART模式控制。 5 Pin接口為2.54mm間距的彎排針，如圖3-3-2所示： </p><p>　　圖3-3-2 Pin接口</p><p>　　從左到右依次編號(hào)1，2，3，4，5。它們的定義如下：</p><p>　　1號(hào)Pin：接VCC電源（供電范圍2.4V~

69、5.5V）。</p><p>　　2號(hào)Pin：當(dāng)為UART模式時(shí)，接外部電路UART的TX端；當(dāng)為電平觸發(fā)模式時(shí)，接外部電路的Trig端。</p><p>　　3號(hào)Pin：當(dāng)為UART模式時(shí)，接外部電路UART的RX端；當(dāng)為電平觸發(fā)模式時(shí)，接外部電路的Echo端。</p><p>　　4號(hào)Pin：接外部電路的地。</p><p>　　5號(hào)Pi

70、n：接外部電路的地。</p><p>　　US-100控制方式：在模塊上電前，首先插上模式選擇跳線上的跳線帽，使模塊處于串口觸發(fā)模式。在此模式下只需要在Trig/TX管腳輸入0X55（波特率9600），系統(tǒng)便可發(fā)出8個(gè)40KHZ的超聲波脈沖，然后檢測(cè)回波信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到回波信號(hào)后，模塊還要進(jìn)行溫度值的測(cè)量，然后根據(jù)當(dāng)前溫度對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行校正，將校正后的結(jié)果通過(guò)Echo/RX管腳輸出。輸出的距離值共兩個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字

71、節(jié)是距離的高8位（HDate），第二個(gè)字節(jié)為距離的低8位（LData），單位為毫米。即距離值為 （HData*256 +LData）mm。</p><p>　　3.4 1602液晶模塊</p><p>　　YB1602A 是一種字符型液晶模塊。共可以顯示2 行×16 個(gè)字符，每個(gè)字符是由5×8點(diǎn)陣組成的字符塊集。</p><p>　　YB160

72、2A模塊控制方式如圖3-4-1所示：</p><p><b>　　圖</b></p><p>　　圖3-4-1 控制電路</p><p>　　表3-4-2是YB1602A的接口說(shuō)明：</p><p>　　表3-4-2 YB1602A的接口說(shuō)明</p><p>　　備注：第3腳V0用來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)比度，L

73、CD的驅(qū)動(dòng)電壓Vop=VDD-V0，YB1602的Vop是4.8V，此時(shí)顯示最佳對(duì)比度，故在5.0V供電模式下，可以在V0與電源地(0V)之間接一個(gè)10K的可調(diào)電位器來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)比度。</p><p>　　3.5 電源控制模塊</p><p>　　智能小車供電鋰電池輸出7.4v電壓，一路接繼電器，為電機(jī)切換供電；另一路通過(guò)lm2596s穩(wěn)壓至5v為單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、超聲波模塊、1602顯示屏

74、供電，同時(shí)接入繼電器，作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)切換供電。由lm2596s穩(wěn)壓得到的5v再由lm2577s升壓至7v為放大電路供電（調(diào)整放大倍數(shù)由8.4v直接為放大電路供電在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)造成干擾，升壓電路主要作用是提供穩(wěn)壓）。</p><p>　　LM2577電源升壓模塊，如圖3-5-1所示：</p><p>　　圖3-5-1 LM2577電源升壓模塊</p><p>　　LM2

75、596特點(diǎn)：LM2596 開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出3A 的驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。固定輸出版本有3.3V、5V、12V，可調(diào)版本可以輸出小于37V 的各種電壓。</p><p>　　該器件內(nèi)部集成頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器，開(kāi)關(guān)頻率為150KHz，與低頻開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，可以使用更小規(guī)格的濾波元件。由于該器件只需4 個(gè)外接元件，可以使用通用的標(biāo)準(zhǔn)電感，這更優(yōu)化了LM2

76、596 的使用，極大地簡(jiǎn)化了開(kāi)關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)。</p><p>　　LM2596電源穩(wěn)壓模塊，如圖3-5-2所示：</p><p>　　圖3-5-2 LM2596電源穩(wěn)壓模塊</p><p>　　3.6 藍(lán)牙無(wú)線控制模塊</p><p>　　藍(lán)牙技術(shù)是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開(kāi)放性全球規(guī)范，它以低成本的近距離無(wú)線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)

77、備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接的短程無(wú)線電技術(shù)。其實(shí)質(zhì)內(nèi)容是要建立通用的無(wú)線電空中接口（radio air interface）及其控制軟件的公開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)，使通信和算機(jī)進(jìn)一步結(jié)合，使不同廠家生產(chǎn)的便攜式設(shè)備在沒(méi)有電線或電纜相互連接的情況下，能在近距離范圍內(nèi)具有互用、相互操作的性能（interoperability）。其程序?qū)懺谝粋€(gè)9mm×9mm的微芯片中。在android遙控模塊我們采用藍(lán)牙技術(shù)來(lái)無(wú)線傳輸信息，因?yàn)閷?duì)安卓系統(tǒng)藍(lán)牙驅(qū)

78、動(dòng)不是很了解，短期內(nèi)不容易驅(qū)動(dòng)，所以我們用成熟的藍(lán)牙耳機(jī)傳送特定頻率的正弦波信號(hào)，并且將信號(hào)通過(guò)lm324進(jìn)行電壓放大，達(dá)到STC89C52RC芯片所需的TTL電平。芯片通過(guò)T1計(jì)數(shù)器檢測(cè)單位時(shí)間內(nèi)高電平個(gè)數(shù)，以便識(shí)別所發(fā)出的特定信號(hào)后，單片機(jī)將進(jìn)行判斷，從而進(jìn)行執(zhí)行特定的工作。在準(zhǔn)確性方面我們通過(guò)兩次記錄高電平個(gè)數(shù)，然后比較兩次是否相同，防止波形失真對(duì)信號(hào)造成影響以此提高了智能車執(zhí)行命令的準(zhǔn)確性。</p><p&g

79、t;　　如圖3-6-1所示，大康牌藍(lán)牙耳機(jī)：</p><p>　　圖3-6-1 大康牌藍(lán)牙耳機(jī)</p><p>　　3.7 安卓平臺(tái)模塊</p><p>　　控制平臺(tái)采用安卓平臺(tái)，主程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行初始化之后，智能手機(jī)連接藍(lán)牙耳機(jī)后啟動(dòng)控制程序，通過(guò)程序控制小車的行為。</p><p>　　安卓端控制程序使用Eclipse搭配Android

80、SDK進(jìn)行開(kāi)發(fā)。通過(guò)安裝ADT插件，使得開(kāi)發(fā)者能夠可視化開(kāi)發(fā)安卓應(yīng)用程序，可視化編程是與傳統(tǒng)的編程方式相比而言的，指的是無(wú)須編程，僅通過(guò)直觀的操作方式即可完成界面的設(shè)計(jì)工作。因此對(duì)于程序的界面布局，是通過(guò)相關(guān)控件的添加和設(shè)置來(lái)完成，而真正的控制代碼，則是通過(guò)對(duì)于相關(guān)控件的操作的響應(yīng)事件來(lái)完成的。</p><p>　　事件是可以被控件識(shí)別的操作，如按下確定按鈕，選擇某個(gè)單選按鈕或者復(fù)選框。每一種控件有自己可以識(shí)別的

81、事件，如窗體的加載、單擊、雙擊等事件。當(dāng)產(chǎn)生了一個(gè)事件，系統(tǒng)將會(huì)通過(guò)某種途徑調(diào)用類中的有關(guān)處理這個(gè)事件的方法或者觸發(fā)控件事件的對(duì)象就會(huì)調(diào)用該控件所有已注冊(cè)的事件處理程序，以達(dá)到事件的響應(yīng)和處理。而在該控制程序中，對(duì)于用戶的一個(gè)具體操作事件會(huì)調(diào)用相應(yīng)的處理程序，從而發(fā)射不同的信號(hào)，達(dá)到與小車通信的目的。</p><p>　　4. 系統(tǒng)的安裝與調(diào)試</p><p><b>　　4.1

82、 系統(tǒng)安裝</b></p><p>　　4.1.1 檢查元件的好壞</p><p>　　按電路圖買好元件后首先檢查買回元件的好壞，按各元件的檢測(cè)方法分別進(jìn)行檢測(cè)，一定要仔細(xì)認(rèn)真。而且要認(rèn)真核對(duì)原理圖是否一致，在檢查好后才可上件、焊件，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤焊件后不便改正。</p><p>　　4.1.2 放置、焊接各元件</p><p&g

83、t;　　按原理圖的位置放置各元件，在放置過(guò)程中要先放置、焊接較低的元件，后焊較高的和要求較高的元件。特別是容易損壞的元件要后焊，在焊集成芯片時(shí)連續(xù)焊接時(shí)間不要超過(guò)10s，注意芯片的安裝方向。</p><p>　　4.2 小車整體調(diào)試運(yùn)行</p><p>　　首先燒入電機(jī)控制程序，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，停止均正常。說(shuō)明電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路無(wú)誤。然后加入避障子程序，小車運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，調(diào)節(jié)超聲波模塊靈敏度使

84、達(dá)到理想效果。接下來(lái)加入顯示距離子程序，看顯示模塊正常與否。在調(diào)試程序時(shí)，發(fā)現(xiàn)程序邏輯不是太正確，液晶延時(shí)較長(zhǎng)，比如小車進(jìn)入自動(dòng)模式后，如何從循環(huán)中跳出自動(dòng)模式，另外軟件程序中的延時(shí)有的過(guò)長(zhǎng)、有的過(guò)短。與之類似的現(xiàn)象比較多，在此不逐一列舉。特別是步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始沒(méi)有加ULN2003驅(qū)動(dòng)電路，導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間調(diào)試之后，才意識(shí)到了這個(gè)問(wèn)題。</p><p>　　待各個(gè)模塊調(diào)試運(yùn)行好了之后，將整個(gè)控制程

85、序燒入，進(jìn)行硬件軟件整體測(cè)試，并觀察小車運(yùn)行狀態(tài)是否正常。實(shí)際調(diào)試之后，發(fā)現(xiàn)程序邏輯在驅(qū)動(dòng)各個(gè)模塊時(shí)，出現(xiàn)了問(wèn)題，因此在不斷的修改控制程序之后，小車的整體狀態(tài)趨于正常，基本實(shí)現(xiàn)了所要求的功能。在這個(gè)過(guò)程中也遇到了比較多的問(wèn)題，雖然各個(gè)模塊測(cè)試完整，但是將其組合到一塊，進(jìn)行整體測(cè)試的時(shí)候，問(wèn)題就會(huì)暴露出來(lái)，因此，在問(wèn)題出現(xiàn)之后怎樣定位問(wèn)題，并快速解決就是一個(gè)問(wèn)題。比如，發(fā)現(xiàn)控制程序中默認(rèn)小車在遇到障礙物20cm的時(shí)候停止，但是實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn)

86、，并不會(huì)停止，而是小車前行一段距離之后碰到障礙物才會(huì)停下來(lái)，之后通過(guò)思考發(fā)現(xiàn)是由于液晶顯示距離的時(shí)候延時(shí)較長(zhǎng)，導(dǎo)致整個(gè)車體反應(yīng)不太靈敏所致。</p><p><b>　　5. 結(jié)論及展望</b></p><p>　　本智能小車電路在硬件上采用了超聲波傳感器來(lái)測(cè)量小車距前方障礙物的距離，顯示結(jié)果快速，準(zhǔn)確。由于采用雙電源供電使系統(tǒng)的抗干擾性得到加強(qiáng)；電磁繼電器的應(yīng)用解決

87、了電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)效率和電機(jī)速度控制的問(wèn)題；在軟件上，充分利用了89C52的系統(tǒng)資源，使智能小車完美的實(shí)現(xiàn)了障礙檢測(cè)、距離測(cè)量、速度切換等功能。課題中完成的工作任務(wù)如下：設(shè)計(jì)，制作了智能小車的硬件部分。硬件部分包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)，無(wú)線藍(lán)牙控制，LCD液晶顯示，電源接口設(shè)計(jì)，超聲波控制。</p><p>　　本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，系統(tǒng)反映快速靈活，硬件電路由可拆卸模塊拼接而成，有很大的擴(kuò)展空間。經(jīng)驗(yàn)收測(cè)試，該智能小車設(shè)計(jì)方

88、案正確、可行，各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定。經(jīng)測(cè)定，小車在無(wú)障礙物情況下勻速行駛速度約為16.2m/min，距障礙物安全距離為20cm，前方有障礙物時(shí)左轉(zhuǎn)避障，左右有障礙物時(shí)向相反方向避障，若小車前方、左側(cè)、右側(cè)均有障礙物時(shí)，小車旋轉(zhuǎn)180度倒車，然后前行。</p><p>　　雖然智能小車系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，但在設(shè)計(jì)當(dāng)中也存在著一些不足。如超聲波模塊受溫度的影響比較大，由于時(shí)間關(guān)系沒(méi)有添加溫度補(bǔ)償措施，所以在使用中需要注意環(huán)境影響

89、。另外小車?yán)靡壕э@示前方距離障礙物距離與小車狀態(tài)，與直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)之間相互有影響，實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)液晶顯示延時(shí)較長(zhǎng)，導(dǎo)航直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制與超聲波傳感器控制之間不能夠很好的協(xié)調(diào)。</p><p>　　小車經(jīng)過(guò)測(cè)試，運(yùn)行結(jié)果良好。硬件上沒(méi)有錯(cuò)誤，主要瓶頸在于探測(cè)模塊的靈敏度，因?yàn)檐浖耆刻綔y(cè)模塊返回的信號(hào)作為依據(jù)進(jìn)行下一步控制的操作，無(wú)法確認(rèn)該信號(hào)是否準(zhǔn)確，使小車轉(zhuǎn)彎欠準(zhǔn)確與智能。</p><p&g

90、t;　　智能小車技術(shù)是一項(xiàng)具有廣泛應(yīng)用前景的技術(shù)，在科學(xué)探測(cè)，工業(yè)應(yīng)用，軍事偵察領(lǐng)域和圍繞人們?nèi)粘Ｉ畹酶鱾€(gè)方面都有大量的應(yīng)用需求。本課題的設(shè)計(jì)對(duì)于智能小車的功能開(kāi)發(fā)有這重要的意義。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)一學(xué)期的學(xué)習(xí)和忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近制作的尾聲，作為一個(gè)缺乏實(shí)踐本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于缺少設(shè)計(jì)、動(dòng)手制作的經(jīng)驗(yàn)，難免

91、有許多疏漏，會(huì)有很多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師長(zhǎng)期的督促指導(dǎo)幫助，以及身邊一起努力工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)是很難想象的。 在這里最要感謝的是我的導(dǎo)師張琦老師。張老師平日里課業(yè)量很大，工作繁重，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的整段時(shí)間內(nèi)，從查閱資料到學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)知識(shí)，到設(shè)計(jì)草案的修改和確定，期中檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)方案及思路，裝配草圖，調(diào)試程序，組裝小車等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)和幫助。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是張老師仍然細(xì)心地

92、糾正設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤和不當(dāng)之處。除了敬佩張老師的專業(yè)知識(shí)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 </p><p>　　通過(guò)我們師生的共同努力，本設(shè)計(jì)最終調(diào)試成功并順利完成題目所有指標(biāo)。在此我不光要謝謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)導(dǎo)師，還要謝謝在設(shè)計(jì)期間給予我?guī)椭膶?shí)驗(yàn)室的老師和同學(xué)們，感謝他們?yōu)槲覀兲峁?shí)驗(yàn)器材和調(diào)試場(chǎng)地。其次要感謝我的同學(xué)對(duì)我無(wú)私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正

93、因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿稍O(shè)計(jì)，我要感謝我的母校——西安郵電大學(xué)，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過(guò)課的每一位老師，是你們教會(huì)我專業(yè)知識(shí)。</p><p>　　最后，對(duì)在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我?guī)椭乃欣蠋熀屯瑢W(xué)表示最誠(chéng)摯地感謝和最衷心祝福！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 袁東

94、編著 《51單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)手冊(cè)》電子工業(yè)出版社</p><p>　　[2] 宋戈 等編著 《51單片機(jī)開(kāi)發(fā)范例大全》人民郵電出版社</p><p>　　[3] 雷伏容編著 《51單片機(jī)常用模塊設(shè)計(jì)查詢手冊(cè)》清華大學(xué)出版社</p><p>　　[4] 趙建領(lǐng)編著 《51系列單片機(jī)開(kāi)發(fā)寶典》 電子工業(yè)出版社</p><p>　　[5] 輝雄著

95、 《智能電動(dòng)小車的設(shè)計(jì)》 電子報(bào)，2005-05-15，第（11）期 </p><p>　　[6] 李建法著 《超聲波測(cè)距的電路設(shè)計(jì)與單片機(jī)編程》 安陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)</p><p>　　[7] 徐瑋著 《51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)進(jìn)步電機(jī)控制》 電子制作，2006第（11）期 </p><p>　　[8] 劉鳳然 《基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)》傳感器世界.2001，第（8

96、）期 </p><p>　　附錄1：智能小車車體實(shí)物圖</p><p><b>　　智能小車正面圖</b></p><p><b>　　智能小車背面圖</b></p><p>　　附錄2：智能小車主控制程序</p><p>　　#include <reg51.h>

97、;</p><p>　　#include <intrins.H></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define ulong unsigned long</p><p>　

98、　uint timIrqFlag;//定時(shí)器中斷標(biāo)志</p><p>　　uint diffSignd;//為了是更精確的讀取信號(hào)，讀取兩個(gè)10ms內(nèi)的高電平個(gè)數(shù)進(jìn)行比較，相同則執(zhí)行不同則繼續(xù)采集信息</p><p>　　ulong waveS=0;//記錄超聲波測(cè)量的左右距離，以便進(jìn)行比較</p><p>　　ulong wave

99、L=0;</p><p>　　ulong waveR=0;</p><p>　　uchar stepSpeed; //決定步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度</p><p>　　uint time=0;</p><p>　　sbit WAVERX = P3^6 ;//超聲波模塊接口</p><p>　　sbit W

100、AVETX = P3^7 ;</p><p>　　sbit lcdrs=P2^0; //lcd1602命令接口</p><p>　　sbit lcden=P2^1;</p><p>　　#define lcdCom P0</p><p>　　sbit change_v=P3^4; //繼電器接口，即變速</p

101、><p>　　sbit LeftOne=P2^2;/*電機(jī)接口*/</p><p>　　sbit LeftTwo=P2^3;</p><p>　　sbit RightOne=P2^4;</p><p>　　sbit RightTwo=P2^5;</p><p>　　sbit carEnableA=P2^6;

102、 /*L298使能端*/</p><p>　　sbit carEnableB=P2^7;</p><p>　　/*LCD顯示接口*/</p><p>　　uchar code table1[8][16]={""，"-----Auto------"，</p><p>　　"-----bac

103、k------"，</p><p>　　"---turn left---"，</p><p>　　"--turn right---"，</p><p>　　"-change speet--"，</p><p>　　"------GO-------"，&l

104、t;/p><p>　　"--Telecontrol--"}; </p><p>　　uchar code table2[]="0123456789";</p><p>　　uchar code table3[4]={0x03，0x06，0x0c，0x09}; /*左轉(zhuǎn)表*/</p><p>　　uch

105、ar code table4[4]={0x03，0x09，0x0c，0x06}; /*右轉(zhuǎn)表*/</p><p>　　uchar signOne; //記錄兩次采集聲音信號(hào)的參數(shù)</p><p>　　uchar signTwo;</p><p>　　/**********功能延時(shí)1ms**********/</p><p>　　

106、void delay(uint time) </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint i，j;</b></p><p><b>　　time*=10;</b></p><p>　　for(i=time;i>0;i

107、--)</p><p>　　for(j=112;j>0;j--)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b>

108、</p><p>　　/**********功能延時(shí)1ms**********/</p><p>　　void delay1(uint time) </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint i，j;</b></p><p

109、>　　for(i=time;i>0;i--)</p><p>　　for(j=112;j>0;j--)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　}</b></p><p&g

110、t;<b>　　}</b></p><p>　　/**********電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊***************/</p><p>　　/**避障小車初始化，默認(rèn)前行******************/</p><p>　　void initMotor(void)</p><p><b>　

111、　{</b></p><p>　　LeftOne=1;</p><p>　　LeftTwo=0;</p><p>　　RightOne=1;</p><p>　　RightTwo=0;</p><p>　　carEnableA=1;</p><p>　　carEnableB=1;&l

112、t;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*** 避障小車前進(jìn)**********************/</p><p>　　void carGo(void) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　LeftOne=1

113、;</p><p>　　LeftTwo=0;</p><p>　　RightOne=1;</p><p>　　RightTwo=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*******避障小車停*********************/</p><p

114、>　　void carStop(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　LeftOne=0;</p><p>　　LeftTwo=0;</p><p>　　RightOne=0;</p><p>　　RightTwo=0;</p>&l

115、t;p><b>　　}</b></p><p>　　/** 避障小車左轉(zhuǎn)*******************************/</p><p>　　void carTurnLeft(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　LeftOne=0;&l

116、t;/p><p>　　LeftTwo=1;</p><p>　　RightOne=1;</p><p>　　RightTwo=0;</p><p>　　delay(50);</p><p>　　//LeftOne=0;LeftTwo=0;</p><p><b>　　}</b>

117、</p><p>　　/**避障小車右轉(zhuǎn)****************************/</p><p>　　void carTurnRight(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　LeftOne=1;</p><p>　　LeftTwo=0;&