【導讀】本次畢業(yè)設計選擇基于藍牙遙控的多功能智能小車為對象。設計了該系統(tǒng)的硬件。將自制的控制電路、控制程序和四輪小車機械結構相結合，制作多功能。實驗調試實現(xiàn)了智能小車的藍牙無線遙控、自動避障、自動循跡等功能。

　　

【正文】 圖 定時器中斷 流程圖 程序見 附錄 B 圖 為藍牙遙控小車的程序流程圖，從圖中可以看出，小車可以實現(xiàn)藍牙遙控功能，且在小車行駛過程中，自動檢測障礙并提示控制人員。也可以自動測試行駛速度，將速度值送至上位機顯示。 河南機電高等專科學校 畢業(yè)設計論文 第 24 頁 共 47 頁 在主程序中最主要的一段程序是串口通訊程序 ，串口通訊函數(shù) 如下例程 1，單片機的串口通訊是為了實現(xiàn)上位機與下位機的數(shù)據(jù)傳輸 ，單片機是通過管腳 RXD 和管腳TXD 與外界通訊的， SUBF 是串行口的緩沖寄存器，單片機 與上位機的通信數(shù)據(jù)都是臨時存放在 SUBF 寄存器中的，通過軟件的讀寫操作就可以實現(xiàn)單片機與外設之間的數(shù)據(jù)通訊了。 串口通訊的初始化主要是對 SCON、 TCON、 TMOD、 IE 幾個寄存器的設置； SCON SM0 SM1 SM2 SM3 REN TB8 RB8 TI RI 串行口控制寄存器 TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 定時器 /計數(shù)器控制寄存器 TMOD GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 定時器 /計數(shù)器工作方式設置寄存器 IE EX0 ET0 EX1 ET1 ES ET2 EA 中斷允許控制寄存器 示例程序 1： void Send_Char(unsigned char DATA) { ES=0。//關閉串口中斷 flag1=0。 SBUF=DATA。 //將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，可以在電腦串口工具的接收區(qū)觀察 while(!TI)。//數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之后 ,T1 會置 1 TI=0。 ES=1。//重新允許串口中斷 } 電腦端藍牙控制軟件的設置 軟件的設置： 1 設置波特率，串口號，數(shù)據(jù)位，停止位，校驗位 ； 2 綁定鍵值； 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 25 頁 共 47 頁 3 設置發(fā)送間隔（一般設置在 19ms 內，收發(fā)數(shù)據(jù)會穩(wěn)定些）； 4 開始監(jiān)聽鍵盤； 圖 上位機軟件設計 運行電腦上的控制端，打開軟件后，設置以上參數(shù)后， 這里主要是設置按鍵的綁定值 :W綁定十六進制 0X33,0X33在程序中對應的是前進 標志符 ； A綁定十六進制 0X11,0X11在程序中對應的是左轉標志符； D 綁定十六進制 0X22,0X22 在程序中對應的是右轉標志符； S綁定十六進制 0X44,0X44 在程序中對應的是后退標志符； 設置完參數(shù)后 點擊開始，數(shù)據(jù)接收界面時會顯示歡迎信息，提示已經入藍牙控制模 式。此時該軟件就會通過藍牙與小車連接，這時就可以隨心所欲的遙控 小車了（當然遙控距離有限制）。 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 26 頁 共 47 頁 藍牙模塊參數(shù)設置 通過串口通訊軟件和 AT 指令對藍牙主從模塊 參數(shù) 經行設置 ， 先上電，然后 手動按下 AT Mode 按鈕，進入后 Status 燈慢閃。 這時就 可以對藍牙模塊的參數(shù)經行自定義設置了： 設置配對密碼：命令格式 【 AT+PSWD=4 位密碼 】，查詢當前密碼格式【發(fā)送AT+PSWD?】 設置串口參數(shù)：命令格式【 AT+UART=波特率 ?,幾位停止位 ?,幾位校驗位 ?】 ,查詢當前串口參數(shù)【發(fā)送 AT+UART?】 模塊主從機設置：命令格式【 AT+ROLE=0 或 1 或 2】，查詢當前藍牙模塊角色【 AT+ROLE?】 0：從機 (Slave)，被動連接。 1：主機 (Master)，主動搜索周圍的藍牙從機，并發(fā)起連接。和從機連接成功之后便建立起了 一條透明的數(shù)據(jù)傳輸通道。 2：回環(huán)：被動連接，接收遠程藍牙主設備數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)原樣返回給遠程藍 牙主設備 。 修改模塊名稱：命令格式【 AT+NAME=藍牙模塊的名稱 】 ，查詢藍牙模塊名稱【 AT+NAME?】 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 27 頁 共 47 頁 綁定藍牙串口模塊地址 ：命令格式【 AT+BIND=模塊地址 】 設置藍牙串口 的連接模式：命令格式【 AT+CMODE=0 或 1】 0：指定藍牙地址的連接模式 。 1：任意地址連接模式。 紅外 循跡 程序 設計 開始初始化檢測按鍵是否按下啟動小車N Y 左側檢測到黑線 右側檢測到黑線 兩側檢測到黑線沒有檢測到黑線左轉 右轉 停車加速前行 圖 紅外循跡流程圖 程序見 附錄 B 河南機電高等專科學校 畢業(yè)設計論文 第 28 頁 共 47 頁 第六章 調 試結果分析 各模塊功能調試 藍牙遙控 調 試 及 結果分析 在小車上電后 WE40C 藍牙模塊 上 的 Status 工作狀態(tài)指示燈 會 快速 閃爍 ，當主從模塊配對成功 進行通訊時， 藍牙模塊上的 Link 連接指示燈常亮 且 Status 狀態(tài)指示燈會間斷閃爍。 在非開闊地的環(huán)境下對不同的距離的通訊情況經行測試 ，通過電腦端串口工具控制小車直行，觀察小車的極限距離為多少。統(tǒng)計本次調試的結果表明， WE40C藍牙模塊的有效通訊距離為 0m到 25,在此范圍內電腦與小車通訊正常 表 距離對通訊的 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 無法通訊 無法通訊 紅外 避 障調試及分析 在進行紅外避障時 ，首先要調節(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時就檢測到了障礙，就將 滑動電阻調大些，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才檢測到了障礙，就將滑動電阻調小些，提高紅外的發(fā)射頻率?？傊畬鞲衅鞯臋z測范圍調在 2030CM 以內。 上電運行后，放到沒有障礙物的空地上，小車直走。當前 方沒有障礙物的的時候車就一直直走。 如果前方遇到障礙物，則小車做后退 — 右 轉運動。直至前方沒有障礙物，這時小車恢復直走。如果左 方 有障礙物，則小車右轉。直至左邊沒有障礙物 ， 這時小車恢復直走。 如果 右方 有障礙物，則小車 左轉。直至右 邊沒有障礙物 ， 這時小車恢復直走。如果前面沒有障礙物，則先執(zhí)行直走。也就是說如果前方沒有障礙 物，即使其他任意方向都有障礙則小車依然直走。 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 29 頁 共 47 頁 以程序中的一段程序為例： while(Left_InSen==0 amp。amp。 Right_InSen==1) { L_flag++。 Forward(0,200)。 Delay1ms(10)。 if(L_flag==150) { L_flag=0。 Stop()。 Delay1ms(300)。 Back(Back_R_DATA,Back_L_DATA)。 Delay1ms(500)。 Stop()。 Delay1ms(300)。 Forward(20,250)。 Delay1ms(400)。 Forward(Forward_R_DATA,Forward_L_DATA)。 } 上述程序中 Left_InSen 和 Right_InSen 是左右傳感器的狀態(tài)標志位，當（ Left_InSen==0 amp。amp。 Right_InSen==1）時，就是指 左邊傳感器檢測到物體 ， 那這時小車就執(zhí)行右轉指令。 程序中是通過 L_flag 標志位判斷小車是否被障礙物卡住的if(L_flag==150)在標志位自加到 150 次時，說明小車右轉 后依然檢測到障礙物，這時執(zhí)行下一段程序。 如果小車被障礙物卡住了，就 先停車， 300ms 后倒車，倒車 500ms后，再次停車 300ms，右轉 400ms 后，小車繼續(xù)前進。這里的 300ms 停車時間是為了給小車電機換向的緩沖時間。 在調試時，小車發(fā)生沒有發(fā)生誤判斷動作， 循跡功能調試及分析 河南機電高等專科學校 畢業(yè)設計論文 第 30 頁 共 47 頁 循跡功能中使用的是紅外傳感器，在調節(jié)傳感器時，始終保持紅外檢測距離在20CM 以內 。上電后，當 小車對著軌跡中間行駛時 ， 左右傳感器都沒檢測到黑線，小車高速直行；當小車偏軌道左側時，左側的傳感器檢測到黑線，小車低速右轉；當小車偏軌道右側時，右側的傳感器檢測到黑線，小車低速左轉；當小車的左右紅外傳感器都檢測到黑線時，小車停車。 以下程 序是循跡程序中的主程序： while(Left_InSen==0 amp。amp。 Right_InSen==0) Forward(Forward_R_DATA,Forward_L_DATA)。//前進 while(Left_InSen==0 amp。amp。 Right_InSen==1)//如果右邊傳感器檢測到 黑線 ，小車右轉。 Turn_Right(150,170)。 //右轉 while(Left_InSen==1 amp。amp。 Right_InSen==0)//如果左邊傳感器檢測到 黑線 ，小車左轉。 Turn_Left(170,150)。 //左轉 while(Left_InSen==1 amp。amp。 Right_InSen==1)//如果兩邊傳感器都檢測到 黑線 ，小車停止。 程序中 Left_InSen 和 Right_InSen 是左右紅外傳感器的狀態(tài)標志位。 在進行循跡功能調試時，小車經常會沖出跑道。通過降低小車直行的速度，解決了這一問題 小車速度精度調試及分析 測試小車的測速精度， 本設計是通過透光式紅外傳感器測量整車速度， 在不同的路程內，用秒表測出小車的行駛時間，再用路程 /時間得出實際的車速。再將實際車速與單片 機計算出的速度經行比較得出小車自動測速的誤差。 表 光電傳感器的測速精度 測試距離 （ M） 1 2 3 5 10 13 20 測量 值（ CM/S） 17 18 16 17 16 19 17 實際值 （ CM/S） 25 25 23 23 25 24 25 誤差值 （ CM/S） 8 7 7 6 9 5 8 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 31 頁 共 47 頁 平均誤差（ CM/S） 調試過程中遇到的困難及解決方法 （ 1） 在藍牙無線遙控過程中，當遇到障礙物， 電腦端提示頻率刷新過快。 解決方 法 ：在主函數(shù)里加上障礙檢測標志位，當?shù)谝淮螜z測到障礙物時 將標志位置位，在下一次的掃描中判斷標志位是否與之前的相等，若相等則不發(fā)送字符串。 （ 2） 在 藍牙無線遙控過程中有顯示亂碼的現(xiàn)象 解決方 法 ： 用十六進制編輯軟件 HexEdit 打開 ， 將 80FBFD 改為 80FBFF。 （ 3） 在循跡檢測時，小車會駛出預定的軌道并出現(xiàn)無法檢測到黑線的情況 。 解決方 法 ： 調節(jié)紅外傳感器的靈敏度即可 （ 4） 在測速時，由于忘了設置外部中斷的觸發(fā)方式，采用了默認的電平觸發(fā)，這樣做單片機就會一直處于 中斷 狀態(tài)，從而導致小車無法行駛。 解決方 法 ：將外部中斷觸發(fā)方式設置成 下降沿觸發(fā)， 解決了這 一問題。 總結 隨著時間的 流逝，我的畢業(yè)設計也接近尾聲 當然這次畢業(yè)設計并不是非常完美，還有一些地方需要后續(xù)的改進，比如小車的遙控方式可以改成更先進的無線互聯(lián)網遠程控制方式。如果將小車接入互聯(lián)網，那只要使用者有臺電腦或手機等移動終端，就可以在全球各地對小車進行遠程遙控，相比藍牙遙控無線互聯(lián)網遙控就顯得很有優(yōu)勢了。當然成本也是很高的。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更強，更能適應崎嶇的道路。當然車子可以在以后再做大些，在上面安裝機械臂，這樣就可以更加方便地控制小車進行一些生產 作業(yè)。當然，沒有任何事物可以做到完美無缺的，我相信只要我們不斷努力去完善，那做出來的產品才會更出色。 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 32 頁 共 47 頁 致謝 歷時 一 個月的 設計過程中，我首先邊查資料， 我感覺到即使是一個簡單的 電路，要想很輕松的焊好，也不是很容易的事情。 有時可能是阻值選錯。這使我深深感受到理論與實際間的差距。 通過這樣的設計，提高了我的動手能力。 ，使我軟件調試知識也提高了。 本設計采用的是 STC12C5A60S2 單片機，這主要是因為該單片機的穩(wěn)定性 比較好 和執(zhí)行指令的速度很快 。還可以采用其它系列的單片機。 經過自己不斷的搜索努力以及 李老 師的耐心指導和熱情幫助，本設計已經基本完成?？桌蠋煹膽B(tài)度和熱忱的工作作風令我十分欽佩，他的指導使我受益非淺。在此對孔慧