【正文】 ........................................................... 39 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 20xx) 1 基于單片機(jī) 的 智能小車系統(tǒng) 設(shè)計 述 當(dāng)今社會，智能小車在各個領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用，特別是那些人無法到達(dá)，或者無法接近的地方，智能小車成為了必不可少的工具。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 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)校保留并向國家有關(guān)部門或機(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。像在航空領(lǐng)域，智能小車的運(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無法完成的任務(wù)。 設(shè)計的 小車可以完成一些常有的功能 ，例如自動避障與遠(yuǎn)程控制。 國外現(xiàn)狀 從上世紀(jì) 50 年代，國外智能車輛就已經(jīng)開始研制，與國內(nèi)相比，研究史較長。 UBM 視覺系統(tǒng)是這兩輛車的系統(tǒng)， 這是一個具有極高的穩(wěn)定性雙目視覺系統(tǒng)。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，在使用的時候不會占用太大的空間，減小了開發(fā)物品的體積，同時成本也比較低。 綜合以上考慮我們選擇方案二的直流減速電機(jī)作為智能小車的驅(qū)動電機(jī)。 此次設(shè)計選用的超聲波傳感器是 HCSR04， 如圖 34 所示 為 HCSR04 超聲波傳感器的實物圖。石英晶振的特點(diǎn)在于它的精度非常的高，但是會損耗很大的電能，啟動起來很慢。 L298N 的 IN1， IN2， IN3， IN4 端口與單片機(jī)的輸出端口相接，對單片機(jī)合理的編程 使這 四個引腳 得到 提前計算好的數(shù)據(jù) ， 就可 以按照醫(yī)院 驅(qū)動兩個直流電 動 機(jī)運(yùn)行與停止 。電路連接如圖 45 所示。嵌入式 IAR Embedded Workbench 在各個方面的表現(xiàn)都 都 體現(xiàn)出簡單易學(xué)，上手比較簡單，給使用者節(jié)約了大量的時間，使工作效率得到大幅度提升。 HCSR04 收到反射回來的超聲波，會通過自帶的單片機(jī)進(jìn)行處理，算出從發(fā)射到接收之間的時間，然后會給 HCSR04 的 Echo 引腳一個高電平， Echo 引腳高電平持 續(xù)的時間就是 HCSR04從發(fā)射超聲波到接收到反射回來的時間。 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)來的數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)的處理后，依無線的形式發(fā)送出去。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 20xx) 21 圖 66 智能小車在半速前進(jìn)狀態(tài) 如圖小車處于半速前進(jìn)狀態(tài)， CC2530 上的兩個發(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，并非小車的電源提供。 圖 65 遠(yuǎn)程控制初始狀態(tài) 小車在遠(yuǎn)程控制狀態(tài)時，速度為零，等 待加速狀態(tài)，在 CC2530 模塊上的兩個發(fā)光二極管是共陽極二極管，而他們兩個的狀態(tài)可以反映小車的速度，當(dāng)小車全速前進(jìn)的時候，兩個發(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)。 自動避障 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)的智能小車系統(tǒng)設(shè)計 18 圖 61 控制面板 智能小車 測試 智能小車的程序分為兩個部分：發(fā)射部分、接收部分。 自動避障 智能小車在收到上位機(jī)發(fā)來信息是選擇了自動避障時。 1234J1+5VGNDTrigEcho 圖 49 超聲波模塊引腳圖 5 .軟件設(shè)計 軟件調(diào)試平臺 設(shè)計選用的調(diào)試平臺是 IAR Embedded Workbench IDE，嵌入式 IAR Embedded Workbench 對大量的微處理器和微控制器都很適用，無論是 8 位、 16 位以及 32 位的在 使 用中基本不會遇到什么問題，使用者無論是對老的項目還是新的項目，都不會對它感到生疏，能夠快速的進(jìn)入正軌。 L298N 芯片接收到 CC2530 發(fā)來的信息是通過IN1~IN4，它們和 CC2530 單片機(jī)輸出端口的 P1_2~P1_5 相連接。 復(fù)位電路如圖 43 所示。 CC2530 的晶振，有四個，兩個內(nèi)部，兩個外部的 。 由于設(shè)計 的 智能小車是在移動中測得距離然后判斷的，紅外線表現(xiàn)非常的差。 方案二： 采用直流減速電機(jī)。 方案一：可以采用 51 單片機(jī)作為設(shè)計的控制系統(tǒng) 。在世界工業(yè)設(shè)計和界科學(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 智能原型車輛設(shè)計成功，這種采用機(jī)器視覺的智能車戶外高速公路上為 100km/h，這個速度是當(dāng)時進(jìn)行速度測試的速度，而機(jī)器視覺保證了橫向和縱向的車輛控制。它在直線跟蹤這一功能上速度是 20km/h，避障這方面的速度在 510km/h 之間。設(shè)計就是在這樣一個汽車工業(yè)迅速發(fā)展，人們對智能小車的研究日益 加深 的背景下提出的。s need which can be remote control, when intelligent car faces an obstacle, it can choose to stop or turn, that calls automatically avoidance also. According to the main function of the intelligent car system, we propose a design scheme and demonstrated. The Design includes hardware design and software design. Minimum system hardware includes five parts which are the microcontroller, wireless transceiver module, ultrasonic module, motor drive module, geared motor. CC2530 MCU of TI pany is selected. when we use the remote control, the data is transferred from the host puter to wireless module via the data lines and wireless module processes to determine the legality and the corresponding function data, then MCU executes the function. When vehicle39。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 在軍事，甚至在我們生活中都有智能小車的身影，它們的出現(xiàn)減輕了了人們工作量，成為了人們生活中的一部分。 智能化是當(dāng)今社會高速發(fā)展 的 產(chǎn) 物 ，它 適合 當(dāng)今社會發(fā)展的方向，也是未來發(fā)展 的 指向燈 ，全智能化小車能夠遵循人們的要求 ， 在一些 特定 的環(huán)境里脫離人的控制運(yùn)行，可以實現(xiàn)預(yù)期要求的目標(biāo)。鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 20xx) 3 它的發(fā)展歷程大體可以分成三個階段： 第一階段 智能車輛研究起源于 20 世紀(jì) 50 年代，這一時期被稱為初始時期。 荷蘭鹿特丹港口的研究 根據(jù)自身需求，荷蘭鹿特丹港口研究的智能車輛主要應(yīng)用在工廠貨物的運(yùn)輸這一方面。 方案二：控制單元采用 CC2530 單片機(jī) 作為設(shè)計的控制系統(tǒng) 。選取的實物圖如圖 33 所示 。 圖 34 HCSR04 超聲波傳感器 4. 硬件系統(tǒng)的設(shè)計 單片機(jī)控制模塊 CC253x 芯片系列中選用的是 8051 CPU 作為它們的內(nèi)核，這種內(nèi)核是一種單周期的 8051 兼容內(nèi)核。 RC晶振 與 石英晶振相比精度就明顯偏低，但是它的耗電量卻很低，啟動的反應(yīng)速度也是很快的。 L298N 是使用的標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號 。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 ( 20xx) 11 ENA6ENB11SENSE A1SENSE B15IN15IN27IN310IN412+VSS9GND8+VS4OUT12OUT23OUT313OUT414U2L298NM1M2+5VGNDVCC 圖 45 L298N 外圍電路 超聲波避障電路的原理與設(shè)計 HCSR04 模塊工作原理 a）電氣參數(shù) HCSR04模塊參數(shù)如下表 41所示。 IAR Embedded Workbench IDE 的使用，對于 CC2530 來說，在使用過程中比較直接方便特別在調(diào)試過程中更能體現(xiàn)出他的優(yōu)點(diǎn)?？刂破饕簿褪窃O(shè)計中 CC2530 通過 IO 口采集到 HCSR04 模塊傳送過來這個高電平的，就是小車離障礙物距離 就 是高電平持續(xù)的時間乘以超聲波在空氣傳播的速度除以 2，設(shè)計的程序會計算出距離。程序簡單易實現(xiàn)。 基于單片機(jī)的智能小車系統(tǒng)設(shè)計 22 7. 結(jié)束語 設(shè)計方案按照任務(wù)書的要求， 以 CC2530單 片機(jī)為控制核心，由 CC2530自身自帶無線通信協(xié)議 實現(xiàn)小車的遠(yuǎn)程控制 ；自動避障功能，這一功能變現(xiàn)在小車可以在自動行駛中如果前方有障礙物會做出相應(yīng)的反應(yīng)，停止或者轉(zhuǎn)彎，實現(xiàn)了小車的智能化行駛。 智能小車處于剛進(jìn)入遠(yuǎn)程控制狀態(tài)，如圖 65 所示。 如圖 61 所示 是設(shè)計的控制面板 。根據(jù)要求小車有自動避障與遠(yuǎn)程控制兩個功能。 連接如圖 49 所示。M2 與 OUT3 和 OUT4 相連接。設(shè)計采用的是按鈕電平復(fù)位 ,選擇的 CC2530 由于是高集成的本身的電路板上已經(jīng)設(shè)計好了復(fù)位電路 ,在這個 CC2530電路板上標(biāo)有 S3 的按鈕就是復(fù)位按鈕。 C2815pFC2915pFC10100nFC11220pC12100nFC13100nFC14100nFC15100nFC17100nFC16C321uFC3127pF18pC2318pC251pC22C24C3027pFGND GND GND GND GND GNDGND GNDGND GND GND GND GND GND102L1BEADR2356K+5V2nHL32nHL2GNDC261pGND12Y332M12Y2GNDP1BNCS1SWPB10uFC27Cap Pol110KR22Res1+5VGNDDVDD10AVDD_DREG39GND1GND2GND3GND4P2_036P2_135P2_234P1_37P1_46P1_55P1_638P1_737P0_019P0_118P0_217P0_316P0_415P0_514P1_011P1_19P1_28P0_613P0_712RESET_N20AVDD5/AVDD_SOC21AVDD324AVDD227AVDD128AVDD429RF_P25RF_N26P2_432AVDD_GUARD31P2_333XOSC32M_Q122XOSC32M_Q223DCOUPL40RBIAS30U4CC2530 圖 41 單片機(jī)最小系統(tǒng) 時鐘電路 為 CC2530 單片機(jī)提供的時鐘有兩種方法：一 種 是單片內(nèi)部時鐘方式和一種是外部石 英晶振提供的外部時鐘方式。 精度高，不易受到外界的干擾，操作簡單。這類電機(jī)用常用一些恒轉(zhuǎn)速的機(jī)器 ， 像錄音機(jī)、播放機(jī)或激光唱機(jī) 等 ，同時也用于速度可以 有 很大變 化范圍的的驅(qū)動裝置，而直流電機(jī)由于缺少各種穩(wěn)壓電路的保護(hù)，很容易受到影響，特別是在轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩輸出等方面。 圖 31 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 上 位 機(jī)