【正文】 C52RC。 L298。 超聲波作為智能車(chē)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(chē)智能化進(jìn)程中必將得到廣泛應(yīng)用。 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，機(jī)器人技術(shù)也在逐步深入和細(xì)化。 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車(chē) 1. 緒論 智能小車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) 課題背景 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)。 在國(guó)外機(jī)器人的發(fā)展有如下趨勢(shì)。與世界機(jī)器人總裝機(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。與普遍意義上的機(jī)器人相比智能小車(chē)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)生的喜愛(ài)。 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車(chē) 2 智能小車(chē)系統(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。 課題的任務(wù)及意義 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(chē)。 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車(chē) 3 2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)功能 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(chē)。 實(shí)現(xiàn)小車(chē)遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)遙控功能，可以遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)對(duì)小車(chē)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(chē)行駛狀態(tài)。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。 安卓軟件功能設(shè)計(jì)及工作流程 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(chē)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。那么小車(chē)進(jìn)入高速前進(jìn)模式。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)。 本設(shè)計(jì)使用 BYJ 系列永遠(yuǎn)磁減速 28BYJ48 型 步進(jìn)電機(jī) 。 US100 主要參數(shù)： 工作電壓： DC 感應(yīng)角度： 15 度 探測(cè)距離： 2cm 450cm 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。 藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)控制設(shè)計(jì) 因?yàn)橹匦略O(shè)計(jì)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。C 3dB 帶寬增益乘積： 變化斜率： 最大輸入偏移電壓： 7mV 運(yùn)放特點(diǎn)：高增益頻率補(bǔ)償運(yùn)算 圖 227 LM324引腳圖 安卓平臺(tái)設(shè)計(jì) 安卓程序的開(kāi)發(fā)使用了 Eclipse + Android SDK 搭建開(kāi)發(fā)環(huán)境。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(chē)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(chē)的應(yīng)用要求。 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。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?？臻e模式下， CPU 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。 該芯片采用 15 腳封裝。如圖 321 所示： 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車(chē) 18 圖 321 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 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。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）。 28BYJ48 5V 驅(qū)動(dòng)的 4相 5線(xiàn)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 。 在小車(chē)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 ULN20xx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 322所示： 圖 322 ULN20xx 驅(qū)動(dòng)電路 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 ULN20xxP0—— P3口進(jìn)行賦值。 模式選擇跳線(xiàn)接 口。它們的定義如下： 1號(hào) Pin：接 VCC 電源（供電范圍 ~）。 5號(hào) Pin：接外部電路的地。輸出的距離值共兩個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字 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。 YB1602A 模塊控制方式如圖 341 所示： 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車(chē) 22 圖 圖 341 控制電路 表 342是 YB1602A 的接口說(shuō)明： 管腳序 電平 電平 功能描述 1 VSS 0V 電源地 2 VCC 電源輸入 3 V0 － LCD驅(qū)動(dòng)電壓輸入 4 RS H/L RS=H，表示 DB0DB7為顯示數(shù)據(jù) RS=L，表示 DB0DB7為指令 5 R/W H/L R/W=H，數(shù)據(jù)被讀到 DB9DB7 R/W=L，數(shù)據(jù)被寫(xiě)到 DB9DB7 6 E H， H→ L 使能信號(hào) 7 DB0 H/L 數(shù)據(jù)線(xiàn) 8 DB1 H/L 數(shù)據(jù)線(xiàn) 9 DB2 H/L 數(shù)據(jù)線(xiàn) 10 DB3 H/L 數(shù)據(jù)線(xiàn) 11 DB4 H/L 數(shù)據(jù)線(xiàn) 12 DB5 H/L 數(shù)據(jù)線(xiàn) 13 DB6 H/L 數(shù)據(jù)線(xiàn) 14 DB7 H/L 數(shù)據(jù)線(xiàn) 15 BLA 背光正極 (LEDK﹑ BLK) 16 BLK 0V 背光負(fù)極 (LEDA﹑ BLA) 表 342 YB1602A的接口說(shuō)明 備注：第 3腳 V0用來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)比度， LCD的驅(qū)動(dòng)電壓 Vop=VDDV0， YB1602的 Vop是 ，此時(shí)顯示最佳對(duì)比度，故在 ，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。固定輸出版本有、 5V、 12V， 可調(diào)版本可以輸出小于 37V 的各種電壓。其實(shí)質(zhì)內(nèi)容是要建立通用的無(wú)線(xiàn)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(chǎng)家生產(chǎn)的便攜式設(shè)備在沒(méi)有電線(xiàn)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）。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(chē)執(zhí)行命令的準(zhǔn)確性。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。而在該控制程序中，對(duì)于用戶(hù)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(chē)通信的目的。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。接下來(lái)加入顯示距離子程序，看顯示模塊正常與否。 待各個(gè)模塊調(diào)試運(yùn)行好了之后，將整個(gè)控制程序燒入，進(jìn)行硬件軟件整體測(cè)試，并觀察小車(chē)運(yùn)行狀態(tài)是否正常。 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車(chē) 27 5. 結(jié)論及展望 本智能小車(chē)電路 在硬件上采用了超聲波傳感器來(lái)測(cè)量小車(chē)距前方障礙物的距離，顯示結(jié)果快速，準(zhǔn)確。 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。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。 智能小車(chē)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。 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(zhuān)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(chē) 等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo) 和幫助 。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。 //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 ulong waveS=0。 //決定步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度 uint time=0。 //lcd1602 命令接口 sbit lcden=P2^1。 sbit RightOne=P2^4。 /*LCD 顯示接口 */ uchar code table1[8][16]={， Auto， back， turn left， turn right， change speet， GO， Telecontrol}。 /*右轉(zhuǎn)表 */ uchar signOne。 for(i=time。j) { 。i) for(j=112。 LeftTwo=0。 carEnableB=1。 RightTwo=0。 RightTwo=0。 RightTwo=0。 } 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車(chē) 35 /**避障小車(chē)右轉(zhuǎn) ****************************/ void carTurnRight(void) { LeftOne=1。 delay(50)。 LeftTwo=1。 ET0=1。 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車(chē) 36 TL1=0。 } /********定時(shí)器中斷 ********/ void timerInterrupt(void) interrupt 1 { TH0=(6553610000)/256。 lcdCom=。 lcden=0。 lcden=1。 lcdWriteCom(0x80+0x00)。 //delay(2)。 } /***********lcd 初始化 *****************/ void lcdInit() { lcden=0。 lcdWriteCom(0x01)。 one=distance%10。 lcdWriteData(table2[hun])。 lcdWriteData(table2[one])。 TL0=0。 for(i=0。 j++。 j=0。 P1 =table4[j]。 } } /**********************啟動(dòng)模塊 ***********************/ void superWaveInit(void) //啟動(dòng)模塊 { uchar i。i++) //產(chǎn)生大于 的高電平 { _nop_()。 //開(kāi)啟計(jì)數(shù) while(WAVERX)。 //此時(shí) T0 用來(lái)計(jì)時(shí)計(jì)算距離 TL0=0。 delay(1)。 } else //小車(chē)在距離障礙物小于 20cm是停車(chē)并判斷左右距離 { carStop()。 stepMonRight()。 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車(chē) 42 stepMonLeft()。 carTurnLeft()。 } else { carTurnRight()。 //當(dāng)外部輸入大于 7k 頻率信號(hào)跳出循環(huán)，進(jìn)入遙控模式 } 基于安卓手機(jī)的遙控超聲波避障智能小車(chē) 43 /************主程序 **********/ void main(void) { change_v=0。 timIrqFlag=1。 //電機(jī)初始化 while(1) { if(timIrqFlag==1) //定時(shí)器中斷 { TR0=0。 else signTwo=TL1/10。break。break。break。 } lcdShow()。