【正文】 足，且由于萬向輪的徑向阻力非常小，所以很容易偏向。 它通過 慒孔和 Ф 4 圓孔來綁定電機，靠左右兩側的肩臺與底板卡在一起。安裝方便，結構可靠 穩(wěn)定 。 底板設計 圖 智能車底板圖 底板是用來支撐車體的主要部件。 四 輪驅動式的結構中 因為后輪的轉動力矩的增大 ， 所以在橫向上的輪胎阻力要大于 2 輪驅動式的，因此 四 輪驅動式的車子不易發(fā)生方向偏移。用波瓣較寬的脈沖調制型紅外發(fā)射管和接收器。 方案： 根據本題目中對探測地面的要求，由于傳感器可以在車體的下部，發(fā)射、接收距地面都很近，外界光對其的干擾都很小。其缺點在于易受到環(huán)境光源的影響。 （ 3）由于電力電子器件只工作在開關狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率較高。脈沖周期不變，只改變晶閘管的導通時間，即通過改變脈沖寬度來進行直流調速。 方案三： 脈寬調速系統(tǒng)。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，可實現(xiàn)平滑調速。且技術落后，因此擱置不用。 圖 碼盤圖 調速 模塊 設計 方案一： 串電阻調速系統(tǒng)。遮光盤在凹槽中轉動時，缺口進入凹槽時，紅 外線可以通過，缺口離開凹槽紅外線被阻擋。從而輪子轉動時可以產生連續(xù)脈沖信號，通過對脈沖的計數(shù)進行車速測量。若編碼數(shù)為 60，測量時間為 t，測量到的脈沖數(shù)為 N，則轉速為 n=N/(t*60)*60=N/t。因此永磁式直流測速發(fā)電機在電氣性能方面應滿足以下要求： 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 5 頁 共 47 頁 （ 1） 輸出電壓和轉速成線性關系 （ 2）溫度變化對輸出特性影響小 （ 3）輸出電壓波紋小 （ 4）正反轉的輸出特性應該一致 方案二： 光電編碼器 按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。 方案一： 磁式測速發(fā)電機 永磁式直流測速發(fā)電機 是一種將轉子速度轉化為電氣信號的機電式信號元件，是伺服系統(tǒng)中基本元件之一。但為了以后的功能擴展，也附加了 1602LCD 顯示 功能 。 方案三： PC 機顯示 。常用顯示器件有 LCD 顯示 器 、 數(shù)碼管 ，點陣屏 等等 。表 示為四種短距離無線通訊技術主要性能參數(shù)。 這就是本設計的總體設計思路。 總體 方案 設計 M C U 控 制 器藍 牙 傳 輸 模 塊驅 動 模 塊顯 示 模 塊避 障 模 塊測 速 模 塊循 跡 模 塊 圖 本小車是以 STC12C5A60S2 為主控制器。本設計 采用 STC 系列中的 STC12C5A60S2 單片機。 但 隨著科技發(fā)展，這些問題正在逐步得以解決。設計的智能電動小車能夠 實現(xiàn)無線遙控，串口通訊，實時檢測速度，避障礙等功能 。我國的無線遙控小車研究工作始于 20世紀中后期，在國家的 86 973 等技術發(fā)展計劃的重點支持下，國內已大范圍地進行無線遙控小車的研究。 BlueTooth Remote control。 將自制的控制電路、控制程序和四輪小車機械結構相結合， 制作多功能機器人小車。 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 論文題目： 多功能遙控小車 藍牙智能遙控小車 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 I 基于藍牙遙控的多功能智能小車設計與制作 摘要 ： 無線遙控的機器人小車在危險環(huán)境作業(yè)、人員搜集等應用中可發(fā)揮特殊的作用 。實驗 調試實現(xiàn)了 智能 小 車的藍牙 無線遙控、自動避障、自動循跡 等功能 。 PWM Speed Regulation。 全國電子大賽和省內電子大賽幾乎 每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究， 但是與國際先進還存在一定的差距。 無線遙控實現(xiàn)方法包括藍牙、紅外、射頻幾種，其中藍牙技術具有一定優(yōu)勢， 目前在信息家電方面應用正在鋪設 。 無線遙控機器人有著廣闊的應用前景。以 單片機 為控制核心，利用傳感器檢測道路上的 各種 信息，控制電動汽車的無線遙控、自動避障 、 自動尋跡 、 尋光 、自動 測溫等功能。開始由電腦或者手機發(fā)送藍牙無線信號來啟動并復位小車，由超聲波傳感器 或 紅外光電傳感器 進行障礙 檢測，通過單片機控制小車 行駛 、顯示、避障和調速。 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 3 頁 共 55 頁 無線 模塊設計 無線控制是為了能夠實現(xiàn)對智能車的遠程遙控，使小車可以在遙控狀態(tài)下 代替人類完成一些危險項目 。 表 幾種典型無線傳輸方案比較 藍牙技術 紅外技術 WiFi 技術 ISM 射頻技術 通信距離 100m 10m 300m 1000m 通信速率 10Mb/s 16Mb/s 11Mb/s 500kb/s 通信頻率或波長 31 、 915 和2400MHz 頻率申請 否 否 否 否 開發(fā)難易 難 易 難 易 模塊成本 高 很低 較低 低 方案： 通過 表格可以看出 ，他們在近距離通訊領域都可以提供可靠的通信服務，但是同時他們的應用有著各自的技術架構的限制。根據此次 設計 需要我提出了以下實現(xiàn)方案 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 4 頁 共 47 頁 方案一： 采用 8 位數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管電路和程序設計簡單，但需要循環(huán)顯示所以占用資源多。 通過上位機的串口軟件來實時監(jiān)控智能車的行駛信息。 為了節(jié)約電能，單獨使用了一個單刀雙擲開關控制 LCD 的通斷。作為測速、校正，解算元件，他被廣泛應用于各種速度和位置控制系統(tǒng)中。增量式編 碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。 方案三： 光 電 對射式 采用對射式紅外傳感器。 表 幾種測速方案比較 直流測速發(fā)電機 光電 編碼器 光電 對射式 測量精度 高 高 低 開發(fā)難易 難 難 易 模塊成本 低 高 較低 方案： 通過 表格可以看出， 方案三安裝方便 簡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。 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 6 頁 共 47 頁 由此可見，車 輪每轉一周，紅外光接收管均能接收到 20 個脈沖信號 并 直接送入單片機的中斷口 進行 計數(shù) 。旋轉變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機 拖動直流電動機實現(xiàn)變流，由發(fā)電機給需要調速的直流電動機供電，調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流即可改變其輸出電壓，從而調節(jié)電動機的轉速。 方案二： 靜止可控整流器。 VM 系統(tǒng)的缺點是晶閘管的單向導電性，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運行造成困難。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，而是工作在開關狀態(tài)。 表 幾種調速方式的比較 串電阻調速系統(tǒng) 靜止可控整流器 脈寬調速系統(tǒng) 開關特性 低 低 高 調速精度 低 較低 高 開發(fā)難易 易 難 易 模塊成本 高 較低 低 PWM 調速系統(tǒng)有下列優(yōu)點： （ 1）由于 PWM 調速系統(tǒng)的開關頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運行平穩(wěn)，調速范圍較寬，可達1： 10000 左右。 方案： 根據以上綜合比較，以及本 設計中 設計要求 和直流電機調速的發(fā)展方向，本設計選 用了 方案三 。即便提高發(fā)光管亮度也難以抵抗外界光的干擾。在基本不影響效果的前提下，為了簡便起見，我選用了方案二。其優(yōu)點是電路實現(xiàn)簡單，但抗干擾性較弱。 而且 四 輪驅動的車子動力更大，爬坡能力更強。同時也是用來固定 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、電機定位槽和走線孔，其余的槽孔是用來留 在日后擴展用的。 圖 底盤共振頻率分析 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 10 頁 共 47 頁 如圖是電機底板的共振頻率分析圖，我是以底板邊緣的四個安裝孔為固定點，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，經過電腦的自動網格劃分， 通過軟件的 共振頻率計算后得到圖示的應力分布圖。支架的材料也是亞克力板（ PMMA） 。因此在這次的設計中我采用了四 輪驅動，雖然四輪驅動式結構相對于三輪式的結構更加復雜，但其穩(wěn)定性得到明顯加強，并且因為 4 個輪子都為驅動輪，其偏差更為離散，不一定是同側的偏差方向一致，所以在小車前進過程中很難偏向。 STC12C5A60S2 單片機是把那些作為控制應用所必需的基本內容都集成在 一個尺寸有限的集成電路芯片上。特別值得一提的是該單片機 CPU 中的位處理器，它實際上是一個完整的 1 位微計 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 14 頁 共 47 頁 算機，這個一位微計算機有自己的 CPU、位寄存器、 I/O 口和指令集 ，計算速度比普通的 8051 快 8 ~12 倍 。用單片機控制晶體管使之工作在占空比可調的開關狀態(tài)，精確調整電機轉速。在圖 中，使 ENA 與 ENB 兩個使能端始終為 1，通過控制 IN1 ~IN4輸入端的狀態(tài)來改變電機的轉向。 L293D_IN4=0。加在運算放大器反相輸入端上的有三個輸入信號。 在通常的程序中多是采用定時器為波特率發(fā)生器。 //裝入比較初值 CCAP1H=PWM1_DATA。液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，因此，液晶顯示器也有體 積小，重量輕的優(yōu)點。 P0口做為數(shù)據寫入端 。 Delay10us(1)。 Delay10us(1)。 Delay10us(1)。 根據信息的傳送方向，串行通訊可以進一步分為單工、半雙工和全雙工三種。 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 19 頁 共 47 頁 P CU S B 口P CU S B t o T T LR X DT X D5 VG N DU S B t o U A R T T T L 轉 換 板R S TA T5 VT X DR X DG N DS T藍 牙 模 塊 圖 USB與藍牙模塊相連 在本設計 中采用 WE40C（如圖 ） 藍牙模塊，設置一個為主機，另一個為從機。 圖 WE40C 藍牙模塊實物圖 WE40C 特點： ，兩模塊通電后自動連接，非常方便。 9個擴展 IO口 (兩個預留 )，既可輸入也可輸出。 ，無線收發(fā)數(shù)據。 VCC_Motor 為電機驅動芯片電源， BLU_VCC 為藍牙通訊模塊電源。 AMS1117 應用高效線性穩(wěn)壓器后置穩(wěn)壓器，用于交換式電源 5V至 SCSI 終端筆記本電源管理電池供電設備 。 PCB 圖 設計 電路 原理 圖見附錄 A 在電路原理圖設計好 之后， 根據布線原則 對元器件進行布局，布線，最后鋪銅、滴淚。 特殊情況下，當器件管腳較密，寬度較窄時，可按適當減小線寬和線間距。 制好板子后， 購買元器件 焊接板子 。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。為了完成上述任務，在進行軟件設計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 24 頁 共 47 頁 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，單片機的串口通訊是為了實現(xiàn)上位機與下位機的數(shù)據傳輸 ，單片機是通過管腳 RXD 和管腳TXD 與外界通訊的， SUBF 是串行口的緩沖寄存器，單片機 與上位機的通信數(shù)據都是臨時存放在 SUBF 寄存器中的，通過軟件的讀寫操作就可以實現(xiàn)單片機與外設之間的數(shù)據通訊了。 //將數(shù)據發(fā)送出去，可以在電腦串口工具的接收區(qū)觀察 while(!TI)。此時該軟件就會通過藍牙與小車連接，這時就可以隨心所欲的遙控 小車了（當然遙控距離有限制）。和從機連接成功之后便建立起了 一條透明的數(shù)據傳輸通道。 紅外 循跡 程序 設計 開始初始化檢測按鍵是否按下啟動小車N Y 左側檢測到黑線 右側檢測到黑線 兩側檢測到黑線沒有檢測到黑線左轉 右轉 停車加速前行 圖 紅外循跡流程圖 程序見 附錄 B 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 28 頁 共 47 頁 第六章 調 試結果分析 各模塊功能調試 藍牙遙控 調 試 及 結果分析 在小車上電后 WE40C 藍牙模塊 上 的 Status 工作狀態(tài)指示燈 會 快速 閃爍 ，當主從模塊配對成功 進行通訊時， 藍牙模塊上的 Link 連接指示燈常亮 且 Status 狀態(tài)指示燈會間斷閃爍。 上電運行后，放到沒有障礙物的空地上，小車直走。如果左 方 有障礙物，則小車右轉。如