【正文】 H’子母，所以稱其為 H 橋路 。用單片機(jī)控制晶體管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速。該芯片采用 16 腳封裝，內(nèi)部是由雙極性管組成的 H橋電路。特別值得一提的是該單片機(jī) CPU 中的位處理器，它實(shí)際上是一個(gè)完整的 1 位微計(jì) 河南機(jī)電高等專科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁 共 47 頁 算機(jī)，這個(gè)一位微計(jì)算機(jī)有自己的 CPU、位寄存器、 I/O 口和指令集 ，計(jì)算速度比普通的 8051 快 8 ~12 倍 。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是 CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。 STC12C5A60S2 單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在 一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上。二是系統(tǒng)配置，既按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備， 在本設(shè)計(jì)中包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 ﹑ 紅外 傳感器 模塊 、 藍(lán)牙模塊 ﹑ 顯示模塊 等， 還 要設(shè)計(jì)合適的接口電路。因此在這次的設(shè)計(jì)中我采用了四 輪驅(qū)動(dòng)，雖然四輪驅(qū)動(dòng)式結(jié)構(gòu)相對(duì)于三輪式的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，但其穩(wěn)定性得到明顯加強(qiáng)，并且因?yàn)?4 個(gè)輪子都為驅(qū)動(dòng)輪，其偏差更為離散，不一定是同側(cè)的偏差方向一致，所以在小車前進(jìn)過程中很難偏向。 在以往的智能小車設(shè)計(jì)中，大都會(huì)采用三輪式結(jié)構(gòu)，前輪一般采用萬向輪牽引，左右分別為驅(qū)動(dòng)輪。支架的材料也是亞克力板（ PMMA） 。 電機(jī) 與底板的連接 支架設(shè)計(jì) 圖 電機(jī)支架圖 電機(jī)支架主要是用來將電機(jī)固定在底板上的，每個(gè)電機(jī)用兩塊支架板綁定固定，圖示電機(jī)支架的工程圖中， Ф 4 為支架的定位孔。 圖 底盤共振頻率分析 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 10 頁 共 47 頁 如圖是電機(jī)底板的共振頻率分析圖，我是以底板邊緣的四個(gè)安裝孔為固定點(diǎn)，由于智能車的整車車體重 500g,所以在底盤 的中心處加 5N 的力，經(jīng)過電腦的自動(dòng)網(wǎng)格劃分， 通過軟件的 共振頻率計(jì)算后得到圖示的應(yīng)力分布圖。 底板采用的是 亞克力板材 。同時(shí)也是用來固定 車子零部件 的，底板上主要有紅外傳感器安裝槽、超聲波傳感器安裝孔、電機(jī)定位槽和走線孔，其余的槽孔是用來留 在日后擴(kuò)展用的。 從整體的性能 來看四輪驅(qū)動(dòng)式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是很明顯的。 而且 四 輪驅(qū)動(dòng)的車子動(dòng)力更大，爬坡能力更強(qiáng)。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 9 頁 共 47 頁 第二章 智能車 機(jī) 結(jié)構(gòu)分析 在本次設(shè)計(jì)中，小 車使用 四 輪驅(qū)動(dòng) 。其優(yōu)點(diǎn)是電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但抗干擾性較弱。由于單個(gè)發(fā)射器的照射范圍不能太小，因此不使用激光管。在基本不影響效果的前提下，為了簡(jiǎn)便起見，我選用了方案二。直接用直流電壓對(duì)發(fā)射管進(jìn)行供電，其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境光源的抗干擾能力強(qiáng)，在要求不高時(shí)可以使用。即便提高發(fā)光管亮度也難以抵抗外界光的干擾。 方案一： 采用可見光發(fā) 光二極管和光敏二極管 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 8 頁 共 47 頁 采用普通可見光發(fā)光管和光敏管組成的發(fā)射－接收電路。 方案： 根據(jù)以上綜合比較，以及本 設(shè)計(jì)中 設(shè)計(jì)要求 和直流電機(jī)調(diào)速的發(fā)展方向，本設(shè)計(jì)選 用了 方案三 。 （ 2）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機(jī)相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。 表 幾種調(diào)速方式的比較 串電阻調(diào)速系統(tǒng) 靜止可控整流器 脈寬調(diào)速系統(tǒng) 開關(guān)特性 低 低 高 調(diào)速精度 低 較低 高 開發(fā)難易 易 難 易 模塊成本 高 較低 低 PWM 調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)： （ 1）由于 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動(dòng)很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達(dá)1： 10000 左右。脈沖寬度調(diào)制（ Pulse Width Modulation），簡(jiǎn)稱 PWM。采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開關(guān)狀態(tài)。最后，當(dāng)系統(tǒng)處于低速運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的用電設(shè)備。 VM 系統(tǒng)的缺點(diǎn)是晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難。 VM 系統(tǒng)是當(dāng)今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。 方案二： 靜止可控整流器。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，至少包含兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)，還要一臺(tái)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不方便等缺點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機(jī) 拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變流，由發(fā)電機(jī)給需要調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流即可改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。根據(jù)兩個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)生的先后順序與兩個(gè)光電耦合器的位置關(guān)系，即可計(jì)算出 智能 車的行駛方向 。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 6 頁 共 47 頁 由此可見，車 輪每轉(zhuǎn)一周，紅外光接收管均能接收到 20 個(gè)脈沖信號(hào) 并 直接送入單片機(jī)的中斷口 進(jìn)行 計(jì)數(shù) 。 盤下方的凹形物為槽型光 電耦合器，其兩端高出部分的里面分別裝有紅外發(fā)射管和紅外接收管。 表 幾種測(cè)速方案比較 直流測(cè)速發(fā)電機(jī) 光電 編碼器 光電 對(duì)射式 測(cè)量精度 高 高 低 開發(fā)難易 難 難 易 模塊成本 低 高 較低 方案： 通過 表格可以看出， 方案三安裝方便 簡(jiǎn)單且精度比方案一的精度高 ， 而方案二的成本太高，且開發(fā)難度較高， 因此 最終 我 選擇 方案三。在過孔處接收器可以接收到信號(hào)。 方案三： 光 電 對(duì)射式 采用對(duì)射式紅外傳感器。 工作時(shí) ， 光電碼盤安裝在轉(zhuǎn)子端軸上，隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，光電碼盤也跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，如果有一個(gè)固定光源照射在碼盤上，則可利用光敏元件來接收到的光的次數(shù)就是碼盤的編碼數(shù)。增量式編 碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。一般情況下自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)其元件的要求主要是高的精確度、靈敏度、可靠性等。作為測(cè)速、校正，解算元件，他被廣泛應(yīng)用于各種速度和位置控制系統(tǒng)中。速度檢測(cè)可用加速度傳感器，光電編碼盤 ， 測(cè)速電機(jī) 等實(shí)現(xiàn) 。 為了節(jié)約電能，單獨(dú)使用了一個(gè)單刀雙擲開關(guān)控制 LCD 的通斷。 表 幾種典型顯示方式比較 數(shù)碼管顯示 LCD 顯示 PC 機(jī)顯示 開發(fā)難易 易 易 較難 模塊成本 很低 低 高 觀察方式 繁瑣 繁瑣 方便 方案 ： 通過 表格可以看出， 方案三更加簡(jiǎn)單方便，且在智能車行駛過程中，通過LCD 來觀察智能車行駛信息也不方便，所以 我 最終選擇方案三為本設(shè)計(jì) 中的顯示 方案 。 通過上位機(jī)的串口軟件來實(shí)時(shí)監(jiān)控智能車的行駛信息。此方案采用集成顯示模塊，硬件電路更加簡(jiǎn)單，并且液晶顯示器消耗電流小，更節(jié)能，同時(shí)軟件實(shí)現(xiàn)也簡(jiǎn)單。根據(jù)此次 設(shè)計(jì) 需要我提出了以下實(shí)現(xiàn)方案 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 4 頁 共 47 頁 方案一： 采用 8 位數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管電路和程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但需要循環(huán)顯示所以占用資源多。 顯示模塊 設(shè)計(jì) 顯示模塊的主要功能是顯示小車運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，位置及運(yùn)動(dòng)時(shí)間等信息。 表 幾種典型無線傳輸方案比較 藍(lán)牙技術(shù) 紅外技術(shù) WiFi 技術(shù) ISM 射頻技術(shù) 通信距離 100m 10m 300m 1000m 通信速率 10Mb/s 16Mb/s 11Mb/s 500kb/s 通信頻率或波長(zhǎng) 31 、 915 和2400MHz 頻率申請(qǐng) 否 否 否 否 開發(fā)難易 難 易 難 易 模塊成本 高 很低 較低 低 方案： 通過 表格可以看出 ，他們?cè)诮嚯x通訊領(lǐng)域都可以提供可靠的通信服務(wù)，但是同時(shí)他們的應(yīng)用有著各自的技術(shù)架構(gòu)的限制。較為主流的幾種通信技術(shù)之間既存在著相互競(jìng)爭(zhēng)，但又在某些實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)相互補(bǔ)充、相互配合，究竟選擇何種技術(shù)更優(yōu)越，需要由具體的工作環(huán)境來決定。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 3 頁 共 55 頁 無線 模塊設(shè)計(jì) 無線控制是為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)智能車的遠(yuǎn)程遙控，使小車可以在遙控狀態(tài)下 代替人類完成一些危險(xiǎn)項(xiàng)目 。 當(dāng)然也 可通過藍(lán)牙無線遙控來控制小車的行駛狀態(tài)。開始由電腦或者手機(jī)發(fā)送藍(lán)牙無線信號(hào)來啟動(dòng)并復(fù)位小車，由超聲波傳感器 或 紅外光電傳感器 進(jìn)行障礙 檢測(cè)，通過單片機(jī)控制小車 行駛 、顯示、避障和調(diào)速。本次設(shè)計(jì) 以STC12C5A60S2 單片機(jī)為主控芯片 ，實(shí)現(xiàn) 了 智能車的無級(jí) 調(diào)速功能、 藍(lán)牙 遙控功能、自動(dòng)避障功能、速度檢測(cè)功能、 光線檢測(cè)功能、 距離檢測(cè)功能 等 。以 單片機(jī) 為控制核心，利用傳感器檢測(cè)道路上的 各種 信息，控制電動(dòng)汽車的無線遙控、自動(dòng)避障 、 自動(dòng)尋跡 、 尋光 、自動(dòng) 測(cè)溫等功能。 本次設(shè)計(jì)可以對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控 ，可滿足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。 無線遙控機(jī)器人有著廣闊的應(yīng)用前景。目前藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線遙控的短板在于傳輸距離短和芯片價(jià)格高方面。 無線遙控實(shí)現(xiàn)方法包括藍(lán)牙、紅外、射頻幾種，其中藍(lán)牙技術(shù)具有一定優(yōu)勢(shì)， 目前在信息家電方面應(yīng)用正在鋪設(shè) 。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出的。 全國(guó)電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎 每次都有智能小車這方面的題目，全國(guó)各高校也都很重視該題目的研究， 但是與國(guó)際先進(jìn)還存在一定的差距。 遙控小車 起源于美國(guó)，由于政府對(duì)無線遙控小車研發(fā)的資助以及相關(guān)資助的推動(dòng)作用，日本、美國(guó)、德國(guó)等工業(yè)大國(guó)在遙控小車技術(shù)上占據(jù)著明顯優(yōu)勢(shì)。 PWM Speed Regulation。 rescue personnel. A multifunction smart car with bluetooth remote control is selected as my graduation thesis subject. The design of the system hardware circuit schematic and PCB diagram is present in paper. The control system circuit is mainly consist of a STC12C5A60S2 MCU as the main chip, as well as a L293D chip for motor driving, a bluetooth wireless munication module for remote control, a infrared photoelectric sensor module for object detection, a ultrasonic transmitter and receiver module for distance measurement. The smart car is implemented by the bination of the selfcontrol circuit, the control program code and fourwheel car mechanical structure. Experimental tests showed that some functions such as Bluetooth wireless remote control, automatic obstacle avoidance, automatic tracking route, autosensing objects and autodetecting distance were pletely achieved in the smart car. Keywords: Single Chip Microputer。實(shí)驗(yàn) 調(diào)試實(shí)現(xiàn)了 智能 小 車的藍(lán)牙 無線遙控、自動(dòng)避障、自動(dòng)循跡 等功能 。 設(shè)計(jì)了該 系統(tǒng)的硬件電路 原理圖和 PCB 圖，控制系統(tǒng) 以 STC12C5A60S2 單片機(jī)為 主控芯片 ，采用 L293D 為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 、 藍(lán)牙無線遙控模塊 、 紅外 光電傳感器模塊 、 超聲波 發(fā)射與接收 模塊 等 構(gòu)成外圍擴(kuò)展電路 。 河南機(jī)電高等專科學(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 論文題目： 多功能遙控小車 藍(lán)牙智能遙控小車 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 I 基于藍(lán)牙遙控的多功能智能小車設(shè)計(jì)與制作 摘要 ： 無線遙控的機(jī)器人小車在危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)、人員搜集等應(yīng)用中可發(fā)揮特殊的作用 。 本 次 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 選擇 基于藍(lán)牙遙控的多功能智能小車 為對(duì)象 。 將自制的控制電路、控制程序和四輪小車機(jī)械結(jié)構(gòu)相結(jié)合， 制作多功能機(jī)器人小車。 關(guān)鍵詞 :單片機(jī) ； 藍(lán)牙遙控 ； PWM 調(diào)速 ； 光電傳感器 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 II De