【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位。印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。文科類論文正文字數不少于萬字。合國家技術標準規(guī)范。摘要：以CC2530單片機作為控制核心的智能小車系統(tǒng)進行了設計。停止或者轉向，也就是說可以自動避障。根據智能小車系統(tǒng)的主要功能，提出了設。計方案并進行了論證。硬件部分包括單片。單片機選用TI公司生產的CC2530；在遠程控制時，上位機發(fā)出的數據通

　　

【正文】 要由用來比較數據的 TL074 運算放大器及用來采集超聲波的超聲波接收探頭 R40 共同組成。 觸 發(fā)信號 10uS的 TTL 模塊內部發(fā)出信號 循環(huán)發(fā)出 8 個 40KHz脈沖 輸出回響信號 回響電平輸出 與檢測距離成比例 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 ( 20xx) 13 1OUT11IN21IN+3VCC42IN+52IN62OUT73OUT83IN93IN+10GND114IN+124IN132OUT14U4TL074Q2NPNR40C3110nFC301nFC291nFR19R2047KR1756KR18160R2110KGNDR1610KR1475KR11R151K120KR12R975KR132kR101KR710KR510KR8C2710nFC26100nFC281nFGNDGNDGNDR6120KGND 圖 48 超聲波 接收電路 超聲波模塊電路 超聲波模塊一共引出四個引腳，其中一個接 VCC，一個接 GND，剩下兩個一個是 ECHO 一個是 TRIG,分別接到單片機的 IO 口上。設計中，把超聲波的 ECHO引腳接到單片機的 P0_1 口， TRIG 引腳接到單片機的 P1_6。 連接如圖 49 所示。 1234J1+5VGNDTrigEcho 圖 49 超聲波模塊引腳圖 5 .軟件設計 軟件調試平臺 設計選用的調試平臺是 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，能夠快速的進入正軌。它提供了一個功能非常強大的開發(fā)環(huán)境，而且這個研發(fā)環(huán)境繼承能來很強，本身功能比較全面，更重要的是簡單易學，不會在入門的時候耽誤太多的時間，而且支持大多數目標即使是一些特殊的目標。嵌入式 IAR Embedded Workbench 在各個方面的表現都 都 體現出簡單易學，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。 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試過程中更能體現出他的優(yōu)點。 基于單片機的智能小車系統(tǒng)設計 14 主程序流程圖 整個設計分為上位機和下位機，對于上位機來說，是使用 VB 做的控制界面，可以發(fā)送各種想要發(fā)送的指令。下位機即智能小車收到上位機發(fā)送過來的指令后，會按照接收到的信息，判斷選擇的運行模式。在選擇的模式下，小車會有相應的功能執(zhí)行相應的功能，中間可以隨時接受上位機發(fā)送過來的新的指令，如果沒有收到新的指令小車會按著上次收到的指令繼續(xù)運行。 如圖 51 所示為系統(tǒng)主程序流程圖。 圖 51 主程序流程圖 發(fā)射程序設計 無線模塊分為發(fā)射部分和接收部分。其中發(fā)射部分通過數據線與上位機相連接。上位機可以向發(fā)射部分發(fā)送數據，發(fā)送的數據就是需要控制小車的指令。當數據完整的發(fā)送到發(fā)射模塊上后，發(fā)射模塊會判定接收到的數據合法性，如果數據合法會依無線形式發(fā)送出去。然后等待上位機下次指令的到達。發(fā)射模塊流程圖如圖52 所示。 SWITCH 開始 設置時鐘 模塊判斷 接收模塊 發(fā)射模塊 設置節(jié)點 執(zhí)行對應功能 LIGHT 結束 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 ( 20xx) 15 圖 52 發(fā)射模塊 流程圖 接收部分程序設計 接收部分，為整個設計的執(zhí)行部分。根據要求小車有自動避障與遠程控制兩個功能。 自動避障 智能小車在收到上位機發(fā)來信息是選擇了自動避障時。小車會開始行駛，同時向 HCSR04 的 Trig引腳發(fā)一個持續(xù) 10uS 以上的高電平， HCSR04 會發(fā)射 8 個 40Hz的脈沖，當超聲波發(fā)射出去后如果遇到障礙物后被反射回來。 HCSR04 收到反射回來的超聲波，會通過自帶的單片機進行處理，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?？刂破饕簿褪窃O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，設計的程序會計算出距離。在計算出來距離以后會對提前設置的數值進行比較，檢查障礙物是不是在應該躲避的范圍之內，如果在則會執(zhí)行轉彎避開障礙物，如若不在則繼續(xù)行駛。 如圖 52 所示為自動避障流程圖。 接收模塊 接收數據 判斷數據合法 發(fā)送數據 等待 基于單片機的智能小車系統(tǒng)設計 16 圖 53 自動避障流程圖 遠程控制 在選擇了遠程控制模式情況下，小車并不會直接行駛，會等待下一步指令的下達，在收到行駛指令后會開始沿直線行駛，同時無線模塊一直處于接收狀態(tài)，如果接收到新的指令，會立即判斷下一步行駛的狀態(tài)，可分為：加速，減速，停止，左轉，右轉。執(zhí)行過新的指令以后無線模塊會繼續(xù)恢復到等待接收的狀態(tài)，以達到實時控制的要求。同時在執(zhí)行的任何狀態(tài)下都可以切換到避障模式下。 如圖 53 所示為遠程控制流程圖 等待 等待接收數據 障礙物距離 繼續(xù)行駛 停止 判斷是否接收到指令 遠 近 接收部分 自動避障 啟動超聲波模塊 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 ( 20xx) 17 圖 54 遠程控制流程圖 6 系統(tǒng)測試 上位機 測試 上位機是使用 VB 編寫的控制界面，使用 VB 做控制界面和別的一些軟件相比有一定的不足之處，但是它的優(yōu)點在于操作簡單，易于生成可執(zhí)行文件，更便于向別的計算機移植。對于簡單界面來說是非常的方便。此次做的智能小車的控制界面并不需要太多復雜的操作，使用 VB 更能顯示出它的優(yōu)越性。 控制界面當打開使如果一個按鈕被點擊的時，按照理論是應該向單片機發(fā)送一個數據，單片機收到數據后，會通過無 線發(fā)送給智能小車?？刂平缑娴淖饔镁褪菧蚀_的向單片機發(fā)送 9 個不同的數據分別代表：自動模式，前進，后退，左轉，右轉，停止，加速，減速。而由于單片機與電腦連接要考慮串口，因此控制界面程序中有一條選擇串口應該提前設置好，否則數據無法發(fā)送。 如圖 61 所示 是設計的控制面板 。 自動避障 停止 減速 前進 左轉 后退 右轉 加速 接收模塊 遠程控制 接收數據 1 2 3 45 5 6 7 8 等待 基于單片機的智能小車系統(tǒng)設計 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。 發(fā)射部分實物如圖 62 所示。 圖 62 發(fā)射端 發(fā)射部分：主要負責接收從上位機發(fā)來的數據，通過相應的處理后，依無線的形式發(fā)送出去。程序簡單易實現。但是的波特率的選擇和電腦端口的選擇也注意，波特率要求都要相同，由于上位機并沒有波特率選擇項，是在生成上位機使直接賦值的必須要選擇和上位機設置好的那個端口，否則無法 正常使用。 接收部分實物如圖 63 所示。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 ( 20xx) 19 圖 63 智能小車實物圖 接收部分：接收部分也就是和小車相連的單片機，它不僅要負責接收發(fā)射部分發(fā)射來的數據，還要進行處理，還要做出相應控制指令。 小車接收到前進或者后退時，會停止當前任務，對相應的端口進行賦值，使小車直接進入前進或者后退狀態(tài)。 小車接收到左轉、右轉、加速、減速時，會在當前運行的基礎上，通過調用 PWM波對 L298N 的使能端進行控制，使小車實現要求的功能。 小車接收到避障指令使，會進入避障狀態(tài)，通過調用相應的子程序，然后相互結合實現這一 功能。同時上位機會自動使控制按鍵失效，只有小車在接收到遠程控制指令時，小車會恢復控制狀態(tài)。上位機上控制按鈕才能有效。 智能小車的避障功能運行狀態(tài)如圖 64 所示。 基于單片機的智能小車系統(tǒng)設計 20 圖 64 避障功能運行狀態(tài) 當智能小車處于避障模式的時候，如果在小車的前方 40cm~45cm 范圍內有障礙物，小車就會向左轉彎。 直到 檢測到前方沒有障礙時 ,才會恢復 嚴直線行駛 。 智能小車處于剛進入遠程控制狀態(tài)，如圖 65 所示。 圖 65 遠程控制初始狀態(tài) 小車在遠程控制狀態(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，當小車全速前進的時候，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)。 智能小車處于半速前進狀態(tài)，如圖 66 所示。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 ( 20xx) 21 圖 66 智能小車在半速前進狀態(tài) 如圖小車處于半速前進狀態(tài)， CC2530 上的兩個發(fā)光二極管 和圖 65 相比 明顯變暗，當前電源由電腦 USB 口提供，并非小車的電源提供。 基于單片機的智能小車系統(tǒng)設計 22 7. 結束語 設計方案按照任務書的要求， 以 CC2530單 片機為控制核心，由 CC2530自身自帶無線通信協(xié)議 實現小車的遠程控制 ；自動避障功能，這一功能變現在小車可以在自動行駛中如果前方有障礙物會做出相應的反應，停止或者轉彎，實現了小車的智能化行駛。 系統(tǒng)是通過軟件來控制硬件達到整體協(xié)調的效果，同時硬件也會反饋信息給軟件，通過編程控制小車運動的每一個過程過程，小車啟動后，可以通過上位機選擇遠程控制或者自動避障，只要收到相應的信號，單片機就會進行判別，然后調用相應子程序，實現相應的控制。在自動避障功能上，硬件會采集信息然后傳給單片機，單片機通過處理硬件傳過來的信息，然 后判斷小車將要做出什么樣的反應。 設計在前期選材方面考慮的有不合理的地方，特別是小車驅動部分，采用是四輪驅動，要同時驅動四個電機，而電源 雖然 采用的是單 雙 電源供電 ，但是還是無法保證小車長時間正常運行， 但是當把電機減少至兩個的時候， 可以很好的解決這個問題 。 CC2530本身功能非常強大，設計用到的端口有限，只要合理的編程還可以擴展很多的功能，例如：速度的測量，速度的顯示或者提示等，使小車更能智能化。在乎還需要更加努力的學習，才能讓自己更上一個臺階，把事情做得更好。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 ( 20xx) 23 參考文獻 [1]王守中 .51單 片機開發(fā)入門與典型的實例 [M].北京：人民郵電出本社 .20xx. [2] 鄭峰，王巧芝，李英建，劉瑞國 .51 單片機應用系統(tǒng)典型模塊開發(fā)大全 [M].北京：中國鐵道出版社 .20xx. [3] 王應軍，趙晨萍，劉文闖 .基于 51 單片機的智能小車 [J].河南科技學院 .20xx. [4] 楊雪梅，賈鴻莉，白潔，張可心，朱曉龍，秦曉龍 .無線遙控智能探測曉得設計 [J].哈爾濱 石油學院 .20xx. [5] 蔡濤 .無線通信原理與應用 [M].北京：電子工業(yè)出版 .20xx. [6] 孫鵬 .單片射頻收發(fā)器 nRF905 的原理與應用 [J].電子制作 .20xx. [7] 薛敏迪 .基于 nRF905 的低功耗溫濕度無線測量系統(tǒng) [J].現代電子技術 .20xx. [8] 劉文 .基于 51系列單片機的無線智能溫控系統(tǒng)設計 [J].電子測試 .20xx.