【文章內(nèi)容簡介】 ； Zigbee 模塊： CC2530 CC253X系列芯片是由美國德州儀器公司推出，該系列芯片的 CPU使用的是一個單周期的 8051兼容內(nèi)核，它能以非常低的總的材料成本建立非常強(qiáng)大的無線網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)合了業(yè)界領(lǐng)先的 RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，并且具備不同的運(yùn)行模式，使其適應(yīng)超低功耗的系統(tǒng)。它提供了無線設(shè)備間的一個接口和 MCU，無線設(shè)備還包括一個數(shù)據(jù)包過濾和地址識別模塊，自身具 有一個 IEEE 兼容無線收發(fā)器 。 CC2530F256 結(jié)合了業(yè)界領(lǐng)先的黃金單元 ZigBee 協(xié)議棧 ，提供了一個 完整和 強(qiáng)大 的 ZigBee 解決方案。CC2530芯片各引腳功能見表 。 表 421 CC2530芯片引腳功能表 引腳號 符號 功能 引腳號 符號 功能 1 GND 接地 2 GND 接地 3 GND 接地 4 GND 接地 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 5 數(shù)字 I/O端口 6 數(shù)字 I/O端口 7 數(shù)字 I/O端口 8 數(shù)字 I/O端口 9 數(shù)字 I/O端 口 10 DVDD2 數(shù)字電源 11 數(shù)字 I/O端口 12 數(shù)字 I/O端口 13 數(shù)字 I/O端口 14 數(shù)字 I/O端口 15 數(shù)字 I/O端口 16 數(shù)字 I/O端口 17 數(shù)字 I/O端口 18 數(shù)字 I/O端口 19 數(shù)字 I/O端口 20 RESET_N 數(shù)字輸入復(fù)位 21 AVDD5 模擬電源 22 XOSC_Q1 模擬 I/O 32MHz 晶振引腳 1或外部時鐘輸入 23 XOSC_Q2 擬 I/O 32MHz 晶振引腳 2 24 AVDD3 模擬電源 25 RF_P RF I/O RX 期間正 RF 輸入信號到 LNA 26 RF_N RF I/O RX 期間負(fù) RF 輸入信號到 LNA 27 AVDD2 模擬電源 28 AVDD1 模擬電源 29 AVDD4 模擬電源 30 RBIAS 模擬 I/O 參考電流的外部精密偏置電阻 31 AVDD6 模擬電源 32 XOSC32K_Q1/ 數(shù)字 I/O端口 / HZ XOSC 33 XOSC32K_Q2/ 數(shù)字 I/O端口 / HZ XOSC 34 數(shù)字 I/O端口 35 數(shù)字 I/O端口 36 數(shù)字 I/O端口 37 數(shù)字 I/O端口 38 數(shù)字 I/O端口 39 DVDD1 數(shù)字電源 40 DCOUPL 去耦數(shù)字電源 LCD12864 顯示器 12864是 128*64點(diǎn)陣 液晶模塊的點(diǎn)陣數(shù)簡稱 。該液晶屏成本相對較低，可用于小型設(shè)備的顯示領(lǐng)域 及各類儀器、儀表。其數(shù)據(jù)總線采用 8位并口或串口方式。工作溫度為20℃ ~+70℃，邏輯工作電壓為 ~?？娠@示字符、圖形、漢字等。其內(nèi)部自帶延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 中文漢字字庫（共 8192個漢字）。其外圍電路設(shè)計(jì)簡單，易于控制，在中低端產(chǎn)品設(shè)計(jì)中具有較高的性價(jià)比。其中， RS為寄存器選擇端， RS為低電平時選擇指令存儲器 ，為高電平時選擇數(shù)據(jù)存儲器。 RW為讀寫信號線，為低電平時為寫操作 ， 為高電平時進(jìn)行讀操作。當(dāng) RS和 RW同時為低電平時可以寫入指令或者顯示地址。當(dāng) RS為低電平、 RW為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS為高電平、 RW為 低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 E為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行指令。 D0～ D8為位雙向數(shù)據(jù)線。 RESET為液晶復(fù)位端，為低電平時有效。 PSB為總線選擇段，為低電平時為通用串行總線通信方式，為高電平時為 8位或 4位并口方式。其各引腳功能見表 431所示。 表 431 12864引腳功能圖 管腳號 管腳名稱 電平 管腳功能描述 1 VSS 0V 電源地 2 VCC ~+5V 電源正 3 V0 對比度（亮度）調(diào)整 4 RS H/L RS=“H”,表示 DB7——DB0為顯示數(shù)據(jù) RS=“L”,表示 DB7——DB0為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W H/L R/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到 DB7——DB0 R/W=“L”,E=“H→L”, DB7 ——DB0的數(shù)據(jù)被寫到 IR或 DR 6 E H/L 使能信號 7 DB0 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 8 DB1 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 9 DB2 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 10 DB3 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 11 DB4 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 12 DB5 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 13 DB6 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 14 DB7 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 15 PSB H/L H： 8位或 4位并口方式， L：串口方式 16 NC 空腳 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 17 RESET H/L 復(fù)位端，低電平有效 18 VOUT LCD驅(qū)動電壓輸出端 19 A VDD 背光源正端（ +5V） 20 K VSS 背光源負(fù)端 直流減速電機(jī) 直流減速電機(jī)又稱齒輪減速電機(jī)，其改進(jìn)了普通的直流電機(jī)，加裝了齒輪減速箱。其目的是提供較低的轉(zhuǎn)速，較大的力矩。大大提高了直流電機(jī)在工業(yè)中的使用率。其優(yōu)點(diǎn)諸多。首先，其可靠耐用，承受過載能力高；其次，其能耗低，減速效率可達(dá) 95%以上 ；并且噪 聲小，振動小。本設(shè)計(jì)中采用的減速直流電機(jī)詳細(xì)參數(shù)如下： 額定電壓： 12V； 參考電壓： 3~15V； 額定電流： 150mA，最大 450mA； 額定功率： 2W； 減速比： 1： 90； 轉(zhuǎn)速： 100轉(zhuǎn) /分鐘； 扭矩： *cm； 重量： 141克 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本系統(tǒng)可分為 車體 電源模塊、 PC機(jī)發(fā)送端 模塊和執(zhí)行模塊三大重要部分， 缺 一不可。 電源電路 主 電源 采用 12V蓄電池供電，電源 電路采用 分離供電模式，按設(shè)計(jì)構(gòu)想，為減速電機(jī)提供 12V左右的直流電，為單片機(jī)等控制電路及顯示電路提供 5V穩(wěn)壓直流電。首先，直流減速電機(jī)的供電由蓄電池的正負(fù)極在并聯(lián) 30P陶瓷電容后，直接接到直流減速電機(jī)兩段，因本設(shè)計(jì)中直流減速電機(jī)工作電壓范圍較廣，且蓄電池供電電壓處用直流減速電機(jī)工作電壓的中間值，故即使需添加穩(wěn)壓模塊，也不會對直流減速電機(jī)產(chǎn)生損延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 害和影響。然后是單片機(jī)控制電路和顯示電路的供電模塊，因?yàn)閱纹瑱C(jī)對其工作電壓要求較高，為保證整個電路系統(tǒng)工作時的安全可靠，該設(shè)計(jì)中為其提供恒定的 5V穩(wěn)壓直流電，穩(wěn)壓模塊采用 LM7805集成穩(wěn)壓器，因其穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、體積小、重量輕、成本低、維修簡單等優(yōu)點(diǎn)，所以在 各種電源電路中得到了普遍的應(yīng)用。 電源電路如圖 511所示。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 11 M a r 20 11 S he e t of F i l e : D : \畢業(yè)設(shè)計(jì)的東東 \ K i n g\ P r ot e l 臨時 \ D D B \ B Y S J oo .dd bD r a w n B y :V i n1GND2V ou t3U 22L M 78 0512J 21A C 22 0V / 50 H Z+T 2122 0 V / VD 211N 40 0 7D 221N 40 0 7D 241N 40 0 7D 231N 40 0 7C 2310 0 nFC 2233 0 nF+ C 21 m F+ C 241m FR 21 7KD 25LED12J 22D C 5V+ 圖 51 電源電路原理圖 如圖 51所示， LM7805的輸入極限電壓為 36V，壓降差為 5V，要得到 5V電壓，用典型接法，變壓器 T21將交流電網(wǎng) 220V的電壓變?yōu)?，然后通過全波整流將交流電壓 。由于此脈動的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電容 C21及 C22加以濾除，從而得到平滑的直流 。但這樣的電壓還隨著電網(wǎng)電壓的波動、負(fù)載和溫度變換而變化，而且較大。因而在全波整流、濾波之后，還需接入集成三端穩(wěn)壓 器進(jìn)行穩(wěn)壓，使得輸出的直流電壓能降到在 5V。在輸出端接一個1000u和 ，得到 5V穩(wěn)壓電源。 整體電路原理設(shè)計(jì) 無線遙控小車整體電路圖設(shè)計(jì)如圖 52 所示 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 圖 52 無線遙控小車整體電路圖設(shè)計(jì) 硬件電路中單片機(jī) Atmega16起控制作用，它 是整個電路中的核心控制器 ； 通過采集 Zigbee的數(shù)據(jù)，單片機(jī)通過判斷，將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而控制 L293D電機(jī)驅(qū)動芯片輸入引腳的高低電平的變化，從而 達(dá)到控制 小車上各個電機(jī)的轉(zhuǎn)動方式 ； LCD12864用于顯示當(dāng)前 小車的實(shí)時狀態(tài) 。 思路 基于 C語言更符合人類思維習(xí)慣、 可移植性較匯編語言非常好、 開發(fā) 周期短 、模塊化強(qiáng)、 程序的 可維護(hù)性 非常 強(qiáng) 等 特點(diǎn)，本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)用 C語言來完成 ， 并由 ICC AVR軟件進(jìn)行調(diào)試和編輯。 ICC AVR軟件提供功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具 和 豐富的庫函數(shù)，包括了 C編輯器、連接器、宏匯編、一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試 和 庫管理在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。 值得一提的是，本設(shè)計(jì)中所有的控制指令不是在裸機(jī)上寫指令完成的，而是在芯片內(nèi)嵌入了實(shí)時操作系統(tǒng)uC/OSⅡ，所有控制指令均由系統(tǒng) 根據(jù)不同任務(wù)的優(yōu)先級調(diào)度完成。使整個系統(tǒng)的可靠性大大提高，運(yùn)行效率也大大提高，這也是本設(shè)計(jì)中的一個亮點(diǎn)。 此外，此系統(tǒng)程序可分為三個主要模塊，分別為：主函數(shù)模塊、發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令程序模塊、顯示程序模塊。 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 上位機(jī) 程序流程圖 上位機(jī) 函數(shù)流程圖如圖 61所示。 圖 61 上位機(jī) 函數(shù)流程圖 下位機(jī)（小車端）程序流程圖 下位機(jī)小車端程序 流程圖如圖 62所示。 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 圖 62 下位機(jī)小車端 流程圖 下位機(jī)（ 12864） 程序流程圖 下位機(jī) 12864液晶端 程序流程圖如圖 63所示。 圖 63 下位 機(jī) 12864 液晶端 程序流程圖 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 硬件調(diào)試 一個單片機(jī)控制系統(tǒng)通常由若干部分組成，例如：單片機(jī)最小啟動系統(tǒng)部分、電機(jī)驅(qū)動模塊部分、 12864 液晶顯示部分、 zigbee 無線通信模塊部分等。一個系統(tǒng)在進(jìn)行調(diào)試時，應(yīng)先對各個模塊進(jìn)行分離調(diào)試，然后將各個部分連接起來，組成該控制系統(tǒng)，再進(jìn)行整體調(diào)試。 對于各個分立模塊調(diào)試方式如下：單片機(jī)最小啟動系統(tǒng)部分的調(diào)試，首先將單片機(jī)最小啟動系統(tǒng)焊接好，然后在單片機(jī)內(nèi)燒寫簡單的測試程序，例如流水燈測試、高低電平測試等。若單片機(jī)工作狀態(tài)良好，則最小啟動部分 性能良好。對于電機(jī)驅(qū)動模塊部分的調(diào)試，首先通過單片機(jī)控制所有電機(jī)正轉(zhuǎn)，然后再通過單片機(jī)控制所有電機(jī)反轉(zhuǎn)，如果正、反轉(zhuǎn)均能正常實(shí)現(xiàn)，則電機(jī)驅(qū)動模塊部分性能良好。然后再對 12864液晶顯示模塊進(jìn)行測試，通過單片機(jī)向 12864 液晶發(fā)送顯示命令，另其在某行某位置顯示某些內(nèi)容，如果 12864 正常顯示，則液晶顯示模塊部分性能良好。對于 zigbee 無線通信模塊部分的測試，上位機(jī)通過串口軟件向 zigbee 發(fā)送通信命令，抓包軟件可抓到終端接收到的數(shù)據(jù)， zigbee 終端如果接收到命令，且抓包軟件中顯示信息與發(fā)送端的信息一致，則 zigbee 通信模塊部分工作性能良好。 對于該設(shè)計(jì)的整體調(diào)試，過程如下：將各個模塊按設(shè)計(jì)思路連接好，打開電源，首先確定單片機(jī)板、 zigbee 板供電正常（電源指示 LED 會亮）。然后打開小車端和液晶限時端的 zigbee 終端，然后再打開電腦端 zigbee，組建網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而開啟串口發(fā)送程序。在串口發(fā)送窗口會看到下位機(jī)在該網(wǎng)絡(luò)中的 ID（若先開啟上位機(jī) zigbee，則不會顯示下位機(jī)網(wǎng)絡(luò) ID）。最后根據(jù)設(shè)計(jì)思路，授權(quán)顯示端顯示小車的實(shí)時狀態(tài)，并發(fā)送對小車的控制命令，小車會根據(jù)發(fā)送命令進(jìn)行行進(jìn)，車燈隨之亮滅，同時液晶屏也會隨 之顯示小車的實(shí)時狀態(tài)，若一切均正常，則整個系統(tǒng)穩(wěn)定，性能等設(shè)計(jì)符合要求。 性能分析 本系統(tǒng)采用了美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的 8 位 高速 單片機(jī) Atmega 16， 其功能強(qiáng)大，I/O 口拉電流、灌電流能力很強(qiáng)，可以直接驅(qū)動繼電器?？垢蓴_性能好，芯片較穩(wěn)定，功耗較低，且價(jià)格便宜，非常適合本設(shè)計(jì)使用 。 且在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)內(nèi)嵌入了 uCOSⅡ?qū)崟r操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對各個任務(wù)分配優(yōu)先級及各個任務(wù)的調(diào)度。 在該系統(tǒng)中最關(guān)鍵的 無線通信采用了 zigbee 無線通信模塊，主芯片為 NI 公司生產(chǎn)延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 的 CC2530，其具備 傳輸遠(yuǎn)距離，低成本 ，低功耗，抗干擾性非