【正文】 后期。在世界工業(yè)設(shè)計(jì)和界科學(xué)界中，在眾多的研究機(jī)構(gòu)中研發(fā)的智能車(chē)輛具有代表性的有： 德意志聯(lián)邦大學(xué)的研究 1985 年，第一輛 VaMoRs 智能原型車(chē)輛設(shè)計(jì)成功，這種采用機(jī)器視覺(jué)的智能車(chē)戶外高速公路上為 100km/h，這個(gè)速度是當(dāng)時(shí)進(jìn)行速度測(cè)試的速度，而機(jī)器視覺(jué)保證了橫向和縱向的車(chē)輛控制。 設(shè)計(jì)主要是制作一款既能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制又能智能采集信息并能做出相應(yīng)反應(yīng)實(shí)現(xiàn) 避障功能的小車(chē)。 方案一：可以采用 51 單片機(jī)作為設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng) 。經(jīng)過(guò)多年的研制，同類(lèi)產(chǎn)片相比 CC2430， CC2530無(wú)論是在價(jià)格上還是在性能上都變現(xiàn)出讓消費(fèi)者更滿意。 方案二： 采用直流減速電機(jī)。 它的缺點(diǎn)也因此產(chǎn)生了 ， 使用雙電源， 可以更好地給減速電壓提供動(dòng)力，但是增大了設(shè)計(jì)的體積，需要的器件同樣也會(huì)相應(yīng)的增加。 由于設(shè)計(jì) 的 智能小車(chē)是在移動(dòng)中測(cè)得距離然后判斷的，紅外線表現(xiàn)非常的差。它能夠以非常低的材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。 CC2530 的晶振，有四個(gè)，兩個(gè)內(nèi)部，兩個(gè)外部的 。如果這一位賦值為 0 時(shí)，兩個(gè)高頻晶振將會(huì)在同一時(shí)刻得電；如果位賦值為 1 時(shí)候，會(huì)參考 位選擇的高頻晶振，只有選擇的高頻晶振才會(huì)正常工作。 復(fù)位電路如圖 43 所示。 L298 可以同一時(shí)刻對(duì) 2個(gè)直流動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，且相互不受影響， OUT1 與 OUT2 配合使能端 ENA 可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)電機(jī)， OUT3 與 OUT4 配合使能端 ENB 也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)電 動(dòng) 機(jī)。 L298N 芯片接收到 CC2530 發(fā)來(lái)的信息是通過(guò)IN1~IN4，它們和 CC2530 單片機(jī)輸出端口的 P1_2~P1_5 相連接。只要利用該時(shí)間乘以超聲波在空氣中傳播的速度然后再除以二，就可以算出測(cè) 障礙物 距離超聲波模塊有多遠(yuǎn)。 1234J1+5VGNDTrigEcho 圖 49 超聲波模塊引腳圖 5 .軟件設(shè)計(jì) 軟件調(diào)試平臺(tái) 設(shè)計(jì)選用的調(diào)試平臺(tái)是 IAR Embedded Workbench IDE，嵌入式 IAR Embedded Workbench 對(duì)大量的微處理器和微控制器都很適用，無(wú)論是 8 位、 16 位以及 32 位的在 使 用中基本不會(huì)遇到什么問(wèn)題，使用者無(wú)論是對(duì)老的項(xiàng)目還是新的項(xiàng)目，都不會(huì)對(duì)它感到生疏，能夠快速的進(jìn)入正軌。 圖 51 主程序流程圖 發(fā)射程序設(shè)計(jì) 無(wú)線模塊分為發(fā)射部分和接收部分。 自動(dòng)避障 智能小車(chē)在收到上位機(jī)發(fā)來(lái)信息是選擇了自動(dòng)避障時(shí)。同時(shí)在執(zhí)行的任何狀態(tài)下都可以切換到避障模式下。 自動(dòng)避障 停止 減速 前進(jìn) 左轉(zhuǎn) 后退 右轉(zhuǎn) 加速 接收模塊 遠(yuǎn)程控制 接收數(shù)據(jù) 1 2 3 45 5 6 7 8 等待 基于單片機(jī)的智能小車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 圖 61 控制面板 智能小車(chē) 測(cè)試 智能小車(chē)的程序分為兩個(gè)部分：發(fā)射部分、接收部分。 小車(chē)接收到左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、加速、減速時(shí)，會(huì)在當(dāng)前運(yùn)行的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)用 PWM波對(duì) L298N 的使能端進(jìn)行控制，使小車(chē)實(shí)現(xiàn)要求的功能。 圖 65 遠(yuǎn)程控制初始狀態(tài) 小車(chē)在遠(yuǎn)程控制狀態(tài)時(shí)，速度為零，等 待加速狀態(tài)，在 CC2530 模塊上的兩個(gè)發(fā)光二極管是共陽(yáng)極二極管，而他們兩個(gè)的狀態(tài)可以反映小車(chē)的速度，當(dāng)小車(chē)全速前進(jìn)的時(shí)候，兩個(gè)發(fā)光二極管全部熄滅，如圖速度為零，二極管處于最亮的狀態(tài)。在乎還需要更加努力的學(xué)習(xí)，才能讓自己更上一個(gè)臺(tái)階，把事情做得更好。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 20xx) 21 圖 66 智能小車(chē)在半速前進(jìn)狀態(tài) 如圖小車(chē)處于半速前進(jìn)狀態(tài)， CC2530 上的兩個(gè)發(fā)光二極管 和圖 65 相比 明顯變暗，當(dāng)前電源由電腦 USB 口提供，并非小車(chē)的電源提供。同時(shí)上位機(jī)會(huì)自動(dòng)使控制按鍵失效，只有小車(chē)在接收到遠(yuǎn)程控制指令時(shí)，小車(chē)會(huì)恢復(fù)控制狀態(tài)。 圖 62 發(fā)射端 發(fā)射部分：主要負(fù)責(zé)接收從上位機(jī)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，通過(guò)相應(yīng)的處理后，依無(wú)線的形式發(fā)送出去。對(duì)于簡(jiǎn)單界面來(lái)說(shuō)是非常的方便。 HCSR04 收到反射回來(lái)的超聲波，會(huì)通過(guò)自帶的單片機(jī)進(jìn)行處理，算出從發(fā)射到接收之間的時(shí)間，然后會(huì)給 HCSR04 的 Echo 引腳一個(gè)高電平， Echo 引腳高電平持 續(xù)的時(shí)間就是 HCSR04從發(fā)射超聲波到接收到反射回來(lái)的時(shí)間。上位機(jī)可以向發(fā)射部分發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送的數(shù)據(jù)就是需要控制小車(chē)的指令。嵌入式 IAR Embedded Workbench 在各個(gè)方面的表現(xiàn)都 都 體現(xiàn)出簡(jiǎn)單易學(xué)，上手比較簡(jiǎn)單，給使用者節(jié)約了大量的時(shí)間，使工作效率得到大幅度提升。 HCSR04模塊的工作時(shí)序如圖 46所示。電路連接如圖 45 所示。 EnA 為 OUT1， OUT2 的使能端，當(dāng)它得電的情況下 OUT1 和 OUT2 才可以使用， EnB是 OUT3， OUT4 的使能端，用法和 EnA 一樣。 L298N 的 IN1， IN2， IN3， IN4 端口與單片機(jī)的輸出端口相接，對(duì)單片機(jī)合理的編程 使這 四個(gè)引腳 得到 提前計(jì)算好的數(shù)據(jù) ， 就可 以按照醫(yī)院 驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電 動(dòng) 機(jī)運(yùn)行與停止 。 如圖 42 所示 為 CC2530 的時(shí)鐘電路 C2815pFC2915pFC3127pFC3027pFGND GND GND GND12Y332M12Y2p2_4p2_3XOSC32M_Q1XOSC32M_Q2 圖 42 CC2530 的兩個(gè)石英晶振時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位是靠單片機(jī)外部電路的復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)的。石英晶振的特點(diǎn)在于它的精度非常的高，但是會(huì)損耗很大的電能，啟動(dòng)起來(lái)很慢。 CC2530 在閃存的選擇上有四種，它們分別是 CC2530F32/64/128/256，每一種對(duì)應(yīng)的是 32/64/128/256KB 的閃存 ， 從而需求 的不同 選擇 ， 使得單片機(jī)能夠最大化的利用。 此次設(shè)計(jì)選用的超聲波傳感器是 HCSR04， 如圖 34 所示 為 HCSR04 超聲波傳感器的實(shí)物圖。 避障單元方案比較與選擇 方案一：采用紅外線測(cè)距 。 綜合以上考慮我們選擇方案二的直流減速電機(jī)作為智能小車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。而 CC2530 單片機(jī)，無(wú)線通信模塊與 一體這樣，對(duì)于設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)省去無(wú)線傳輸模塊對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)使結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，制作更加容易，編程更加嚴(yán)謹(jǐn)。用 51 單片機(jī)作為控制在系統(tǒng)控制方面表現(xiàn)出運(yùn)算功能強(qiáng)大，技術(shù)成熟，對(duì)于軟件編程比較靈活，降低了編程者的難度，多年的發(fā)展已經(jīng)使得 51 單片機(jī)體積很小，在使用的時(shí)候不會(huì)占用太大的空間，減小了開(kāi)發(fā)物品的體積，同時(shí)成本也比較低。 在執(zhí)行避障時(shí)通過(guò)超聲波傳感器件來(lái)采集小車(chē) 周邊 的信息，并送入控制單元CC2530 單片機(jī)，經(jīng)過(guò) CC2530 處理數(shù)據(jù)后，根據(jù)得到的結(jié)果會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)的指令，完成小車(chē)智能化的特 性， 也就是說(shuō)小車(chē)本身可以自己控制自己。 UBM 視覺(jué)系統(tǒng)是這兩輛車(chē)的系統(tǒng)， 這是一個(gè)具有極高的穩(wěn)定性雙目視覺(jué)系統(tǒng)。在美洲，在1995 年 ， 國(guó)家自動(dòng)高速公路系統(tǒng)聯(lián)盟簡(jiǎn)稱(chēng) NAHSC 由美國(guó)成立，它們的目標(biāo)之一就是智能車(chē)輛在現(xiàn)實(shí)生活中的可實(shí)現(xiàn)性，為以后智能車(chē)輛的實(shí)現(xiàn)打下了基礎(chǔ)。 國(guó)外現(xiàn)狀 從上世紀(jì) 50 年代，國(guó)外智能車(chē)輛就已經(jīng)開(kāi)始研制，與國(guó)內(nèi)相比，研究史較長(zhǎng)。隨著當(dāng)今社會(huì)電子產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，集成芯片的功能日益強(qiáng)大，同時(shí)體積越來(lái)越小，為智能產(chǎn)業(yè)的生成與發(fā)展打好了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。 設(shè)計(jì)的 小車(chē)可以完成一些常有的功能 ，例如自動(dòng)避障與遠(yuǎn)程控制。而避障模塊部分可以獲得小車(chē)行駛周?chē)系K物的信息并及時(shí)的傳給單片機(jī)，通過(guò)處理，對(duì)智能小車(chē)做發(fā)出的指令，達(dá)到避障的效果。像在航空領(lǐng)域，智能小車(chē)的運(yùn)用可以在太空中很順利的完成那些由人很難完成或者說(shuō)無(wú)法完成的任務(wù)。根據(jù)智能小車(chē)系統(tǒng)的主要功能，提出了設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行了論證。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的 復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 基于單片機(jī)的智能小車(chē)系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。智能小車(chē)運(yùn)行路線可以根據(jù)人的需要進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，智能小車(chē)當(dāng)遇到障礙物的時(shí)候，可以選擇停止或者轉(zhuǎn)向，也就是說(shuō)可以自動(dòng)避障。s automatic obstacle avoidance ,the ultrasonic sensor collects surrounding information and transmits to the microcontroller. The microcontroller determines the car continue straight on or turn. Software uses modular design, which is divided into the five main program including subprogram wireless transmitter, wireless receiver subroutine interrupt program, set subroutine this five parts. The design uses hardware and software system to achieve a smart car automatic obstacle avoidance function, and vehicle remote avoidance function through mutual transmission of information on the wireless module. Key Words: CC2530 MCU； The remote control； Automatic obstacle avoidance 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ( 20xx) 目 錄 述 ......................................................................................................................... 1 2. 選題背景 ....................................................................................................................... 1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 ............................................................................................................... 2 國(guó)外現(xiàn)狀 ............................................................................................................... 2 ............................................................................................................. 4 總體設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 4 主控單元方案比較與選擇 ................................................................................ 5 電機(jī)單元方案比較與選擇 ................................................................................ 6 電源單元方案比較與選擇 ................................................................................ 6 避障單元方案比較與選擇 ................................................................................ 7 4. 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ....................