【正文】 短板在于傳輸距離短和芯片價(jià)格高方面。 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 。 當(dāng)然也 可通過藍(lán)牙無(wú)線遙控來(lái)控制小車的行駛狀態(tài)。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。 顯示模塊 設(shè)計(jì) 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。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，更節(jié)能，同時(shí)軟件實(shí)現(xiàn)也簡(jiǎn)單。 表 幾種典型顯示方式比較 數(shù)碼管顯示 LCD 顯示 PC 機(jī)顯示 開發(fā)難易 易 易 較難 模塊成本 很低 低 高 觀察方式 繁瑣 繁瑣 方便 方案 ： 通過 表格可以看出， 方案三更加簡(jiǎn)單方便，且在智能車行駛過程中， 通過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) 中的顯示 方案 。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) 。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。 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)。在過孔處接收器可以接收到信號(hào)。 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。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 。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)?shù)男D(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)。 VM 系統(tǒng)是當(dāng)今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。最后，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。脈沖寬度調(diào)制（ Pulse Width Modulation），簡(jiǎn)稱 PWM。 （ 2）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)。 方案一： 采用可見光發(fā)光二極管和光敏二極管 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 8 頁(yè) 共 47 頁(yè) 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。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。由于單個(gè)發(fā)射器的照射范圍不能太小，因此不使用激光管。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 9 頁(yè) 共 47 頁(yè) 第二章 智能車 機(jī) 結(jié)構(gòu)分析 在本次設(shè)計(jì)中，小車使用 四 輪驅(qū)動(dòng) 。 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。 底板采用的是 亞克力板材 。 電機(jī) 與底板的連接 支架設(shè)計(jì) 圖 電機(jī)支架圖 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， Ф 4 為支架的定位孔。 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。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)合適的接口電路。它們都是通過片內(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。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。 圖 L293D內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 河南機(jī)電高等專科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 15 頁(yè) 共 47 頁(yè) 圖 示 為 L293d 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?H’子母，所以稱其為 H 橋路 。 L293D_IN2=0。 } 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。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 。//裝入比較初值 CCAP0H=PWM0_DATA。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。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。 //檢測(cè)忙 LCM_Data = WDLCM。 Delay10us(1)。 Delay10us(1)。 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。 串行通訊又分為異步通訊和同步通訊兩種方式。 WE40C 使用方便，可支持一對(duì)多通訊，也可通過 AT 指令來(lái)切換模塊的主從模式。 ，可綁定模塊地址指定通訊。 PCB 復(fù)合式設(shè)計(jì)，采用加厚板材 ()。 電源電路設(shè)計(jì) GND15VOUT2IN3U2GND15VOUT2IN3U17. 2VGNDBLU_VCC7. 2V220UFC1GND123546S1220UFC2GNDUSB_PowerGNDGNDD1DIODE500maF17. 2VVCCGND220UFC3VCC_Motor21J1jump12J6123546S2 圖 電源電路圖 如圖 中 J6為電池接口 ， U1 為 ASM1117 穩(wěn)壓芯片， C C 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 D1 流向地端，這樣減小了感應(yīng)電流對(duì)元器件的損壞。在最大輸出電流時(shí)， AMS1117 器件的壓差保證最大不超過 ，并隨負(fù)載電流的減小而逐漸降低。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 。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 。 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～ 左右。 焊接 貼片 IC 芯片的 步驟： 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??； 然后將芯片的兩個(gè)對(duì)角焊牢； 在芯片的四周上適量的焊錫； 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； 把粘有松香的烙鐵頭放在有焊錫的部分； 來(lái)回拖拉烙鐵，將焊錫均勻的布在芯片的引腳上； 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用吸錫絲將多余的焊錫吸掉； 第五章 藍(lán)牙遙控小車程序設(shè)計(jì) 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。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。 主程序設(shè)計(jì) 各 模 塊 初 始 化開 始開 串 口 中 斷 發(fā) 送 歡 迎 標(biāo) 語(yǔ)檢 測(cè) 是 否 有 障 礙停 車 并 返 回字 符 串 提 示判 斷 接 受 數(shù) 據(jù)NYY根 據(jù) 不 同 的 數(shù) 據(jù) 返回 相 應(yīng) 的 提 示 字 符串 并 驅(qū) 動(dòng) 小 車停 車 等 待N檢 測(cè) 串 口 是 否 有 數(shù) 據(jù)將 速 度 值 發(fā) 送 到上 位 機(jī)N 定 時(shí) 器 1中 斷每 隔 1S中 斷一 次根 據(jù) 公 式 計(jì)算 速 度將 速 度 值 轉(zhuǎn)化 為 字 符 串格 式 發(fā) 送 到緩 存 區(qū)定 時(shí) 器 中 斷 程 序流 程 圖 圖 主程序 流程圖 圖 定時(shí)器中斷 流程圖 程序見 附錄 B 圖 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，且在小車行駛過程中，自動(dòng)檢測(cè)障礙并提示控制人員。//關(guān)閉串口中斷 flag1=0。 ES=1。 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： 設(shè)置配對(duì)密碼：命令格式 【 AT+PSWD=4 位密碼 】，查 詢當(dāng)前密碼格式【發(fā)送AT+PSWD?】 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?】 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+ROLE?】 0：從機(jī) (Slave)，被動(dòng)連接。 修改模塊名稱：命令格式【 AT+NAME=藍(lán)牙模塊的名稱 】 ，查詢藍(lán)牙模塊名稱【 AT+NAME?】 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 27 頁(yè) 共 47 頁(yè) 綁定藍(lán)牙串口模塊地址 ：命令格式【 AT+BIND=模塊地址 】 設(shè)置藍(lán)牙串口 的連接模式：命令格式【 AT+CMODE=0 或 1】 0：指定藍(lán)牙地址的連接模式 。統(tǒng)計(jì)本次調(diào)試的結(jié)果表明， WE40C藍(lán)牙模塊的有效通訊距離為 0m到 25,在此范圍內(nèi)電腦與小車通訊正常 表 距離對(duì)通訊的影響 距離 （ M） 5 10 15 20 25 30 35 通訊 狀態(tài) 正常 正常 正常 正常 正常 無(wú)法通訊 無(wú)法通訊 紅外 避 障調(diào)試及分析 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)射頻率。如果前方遇到障礙物，則小車做后退 — 右 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 如果 右方 有障礙物，則小車 左轉(zhuǎn)。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 29 頁(yè) 共 47 頁(yè) 以程序中的一段程序?yàn)槔? while(Left_InSen==0 amp。 Delay1ms(10)。 Back(Back_R_DATA,Back_L_DATA)。 Forward(20,250)。amp。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。amp。 Right_InSen==1)//如果右邊傳感器檢測(cè)到 黑線 ，小車右轉(zhuǎn)。 Right_InSen==0)//如果左邊傳感器檢測(cè)到 黑線 ，小車左轉(zhuǎn)。 Right_InSen==1)//如果兩邊傳感器都檢測(cè)到 黑線 ，小車停止。再將實(shí)際車速與單片機(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。 （ 3） 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 。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，沒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。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。 解決方 法 ：將外部中斷觸發(fā)方式設(shè)置成 下降沿觸發(fā)， 解決了這一問題。 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。 在進(jìn)行循跡功能調(diào)試時(shí)，小車經(jīng)常會(huì)沖出跑道。 //左轉(zhuǎn) while(Left_InSen==1 amp。 //右轉(zhuǎn) while(Left_InSen==1 amp。//前進(jìn) while(Left_InSen==0 amp。上電后，當(dāng) 小車對(duì)著軌跡中間行駛時(shí) ， 左右傳感器都沒檢測(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。 程序中是通過 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) 后依然檢測(cè)到障礙物，這時(shí)執(zhí)行下一段程序。 Forward(Forward_R_DATA,Forward_L_DATA)。 Stop()。 Stop()。 Right_InSen==1) { L_flag++。如果前面沒有障礙物，則先執(zhí)行直走。如果左 方 有障礙物，則 小車右轉(zhuǎn)。 上電運(yùn)行后，放到?jīng)]有障礙物的空地上，小車直走。 紅外 循跡 程序 設(shè)計(jì) 開始初始化檢測(cè)按鍵是否按下啟動(dòng)小車N Y 左側(cè)檢測(cè)到黑線 右側(cè)檢測(cè)到黑線 兩側(cè)檢測(cè)到黑線沒有檢測(cè)到黑線左轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn) 停車加速前行 圖 紅外循跡流程圖 程序見 附錄 B