【正文】 第 14 頁 共 47 頁 算機，這個一位微計算機有自己的 CPU、位寄存器、 I/O 口和指令集 ，計算速度比普通的 8051 快 8 ~12 倍 。它們都是通過片內單一總線連接而成，其基本結構依舊是 CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結構模式。 STC12C5A60S2 單片機是把那些作為控制應用所必需的基本內容都集成在一個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備， 在本設計中包括電機驅動模塊 ﹑ 紅外 傳感器 模塊 、 藍牙模塊 ﹑ 顯示模塊 等， 還 要設計合適的接口電路。因此在這次的設計中我采用了四 輪驅動，雖然四輪驅動式結構相對于三輪式的結構更加復雜，但其穩(wěn)定性得到明顯加強，并且因為 4 個輪子都為驅動輪，其偏差更為離散，不一定是同側的偏差方向一致，所以在小車前進過程中很難偏向。 在以往的智能小車設計 中，大都會采用三輪式結構，前輪一般采用萬向輪牽引，左右分別為驅動輪。支架的材料也是亞克力板（ PMMA） 。 電機 與底板的連接 支架設計 圖 電機支架圖 電機支架主要是用來將電機固定在底板上的，每個電機用兩塊支架板綁定固定，圖示電機支架的工程圖中， Ф 4 為支架的定位孔。 圖 底盤共振頻率分析 河南機電高等專科學校 畢業(yè)設計論文 第 10 頁 共 47 頁 如圖是電機底板的共振頻率分析圖，我是以底板邊緣的四個安裝孔為固定點，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，經過電腦的自動網格劃分， 通過軟件的 共振頻率計算后得到圖示的應力分布圖。 底板采用的是 亞克力板材 。同時也是用來固定 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、電機定位槽和走線孔，其余的槽孔是用來留在日后擴展用的。 從整體的性能 來看四輪驅動式結構的優(yōu)勢是很明顯的。 而且 四 輪驅動的車子動力更大，爬坡能力更強。 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 9 頁 共 47 頁 第二章 智能車 機 結構分析 在本次設計中，小車使用 四 輪驅動 。其優(yōu)點是電路實現(xiàn)簡單，但抗干擾性較弱。由于單個發(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，為了簡便起見，我選用了方案二。直接用直流電壓對發(fā)射管進行供電，其優(yōu)點是實現(xiàn)簡單，對環(huán)境光源的抗干擾能力強，在要求不高時可以使用。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 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 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： 根據以上綜合比較，以及本 設計中 設計要求 和直流電機調速的發(fā)展方向，本設計選 用了 方案三 。 （ 2）同樣由于開關頻率高，若與快速 響應的電機相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應性能好，動態(tài)抗擾能力強。 表 幾種調速方式的比較 串電阻調速系統(tǒng) 靜止可控整流器 脈寬調速系統(tǒng) 開關特性 低 低 高 調速精度 低 較低 高 開發(fā)難易 易 難 易 模塊成本 高 較低 低 PWM 調速系統(tǒng)有下列優(yōu)點： （ 1）由于 PWM 調速系統(tǒng)的開關頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運行平穩(wěn)，調速范圍較寬，可達1： 10000 左右。脈沖寬度調制（ Pulse Width Modulation），簡稱 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，而是工作在開關狀態(tài)。最后，當系統(tǒng)處于低速運行時，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產生較大的諧波電流危害附近的用電設備。 VM 系統(tǒng)的缺點是晶閘管的單向導電性，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆 運行造成困難。 VM 系統(tǒng)是當今直流調速系統(tǒng)的主要形式。 方案二： 靜止可控整流器。該系統(tǒng)需要旋轉變流機組，至少包含兩臺與調速電動機容量相當?shù)男D電機，還要一臺勵磁發(fā)電機，設備多、體積大、費用高、效率低、維護不方便等缺點。旋轉變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機拖動直流電動機實現(xiàn)變流，由發(fā)電機給需要調速的直流電動機供電，調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流即可改變其輸出電壓，從而調節(jié)電動機的轉速。根據兩個脈沖信號發(fā)生的先后順序與兩個光電耦合器的位置關系，即可計算出 智能 車的行駛方向 。 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 6 頁 共 47 頁 由此可見，車 輪每轉一周，紅外光接收管均能接收到 20 個脈沖信號 并 直接送入單片機的中斷口 進行 計數(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 幾種測速方案比較 直流測速發(fā)電機 光電 編碼器 光電 對射式 測量精度 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。 方案三： 光 電 對射式 采用對射式紅外傳感器。 工作時 ， 光電碼盤安裝在轉子端軸上，隨著電機的轉動，光電碼盤也跟著一起轉動，如果有一個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換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。一般情況下自動控制系統(tǒng)對其元件的要求主要是高的精確度、靈敏度、可靠性等。作為測速、校正，解算元件， 他被廣泛應用于各種速度和位置控制系統(tǒng)中。速度檢測可用加速度傳感器，光電編碼盤 ， 測速電機 等實現(xiàn) 。 為了節(jié)約電能，單獨使用了一個單刀雙擲開關控制 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計 中的顯示 方案 。 通過上位機的串口軟件來實時監(jiān)控智能車的行駛信息。此方案采用集成顯示模塊，硬件電路更加簡單，并且液晶顯示器消耗電流小，更節(jié)能，同時軟件實現(xiàn)也簡單。根據此次 設計 需要我提出了以下實現(xiàn)方案 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 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 和程序設計簡單，但需要循環(huán)顯示所以占用資源多。 顯示模塊 設計 顯示模塊的主要功能是顯示小車運動時的速度，位置及運動時間等信息。 表 幾種典型無線傳輸方案比較 藍牙技術 紅外技術 WiFi 技術 ISM 射頻技術 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 31 、 915 和2400MHz 頻率申請 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 ，他們在近距離通訊領域都可以提供可靠的通信服務，但是同時他們的應用有著各自的技術架構的限制。較為主流的幾種通信技術之間既存在著相互競爭，但又在某些實際應用領域內相互補充、相互配合，究竟選擇何種技術更優(yōu)越，需要由具體的工作環(huán)境來決定。 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 第 3 頁 共 55 頁 無線 模塊設計 無線控制是為了能夠實現(xiàn)對智能車的遠程遙控，使小車可以在遙控狀態(tài)下 代替人類完成一些危險項目 。 當然也 可通過藍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發(fā)送藍牙無線信號來啟動并復位小車，由超聲波傳感器 或 紅外光電傳感器 進行障礙 檢測，通過單片機控制小車 行駛 、顯示、避障和調速。本次設計 以STC12C5A60S2 單片機為主控芯片 ，實現(xiàn) 了 智能車的無級 調速功能、 藍牙 遙控功能、自動避障功能、速 度檢測功能、 光線檢測功能、 距離檢測功能 等 。以 單片機 為控制核心，利用傳感器檢測道路上的 各種 信息，控制電動汽車的無線遙控、自動避障 、 自動尋跡 、 尋光 、自動 測溫等功能。 本次設計可以對電動車的運動狀態(tài)進行實時監(jiān)控 ，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。 無線遙控機器人有著廣闊的應用前景。目前藍牙技術實現(xiàn)無線遙控的短板在于傳輸距離短和芯片價格高方面。 無線遙控實現(xiàn)方法包括藍牙、紅外、射頻幾種，其中藍牙技術具有一定優(yōu)勢， 目前在信息家電方面應用正在鋪設 。本設計就是在這樣的背景下提出的。 全國電子大賽和省內電子大賽幾乎 每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究， 但是與國際先進還存在一定的差距。 遙控小車起源于美國，由于政府對無線遙控小車研發(fā)的資助以及相關資助的推動作用，日本、美國、德國等工業(yè)大國在遙控 小車技術上占據著明顯優(yōu)勢。 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 。 設計了該 系統(tǒng)的硬件電路 原理圖和 PCB 圖，控制系統(tǒng) 以 STC12C5A60S2 單片機為 主控芯片 ，采用 L293D 為電機驅動芯片 、 藍牙無線遙控模塊 、 紅外 光電傳感器模塊 、 超聲波 發(fā)射與接收 模塊 等 構成外圍擴展電路 。 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 論文題目： 多功能遙控小車 藍牙智能遙控小車 系 部 電子通信工程系 專 業(yè) 通信網絡設備與維修 班 級 通網 111 學生姓名 李太宇 學 號 110412132 指導教師 孔慧君 2021年 1 月 2 日 河南機電高等?？茖W校 畢業(yè)設計論文 I 基于藍牙遙控的多功能智能小車設計與制作 摘要 ： 無線遙控的機器人小車在危險環(huán)境作業(yè)、人員搜集等應用中可發(fā)揮特殊的作用 。 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 。 將自制的控制電路、控 制程序和四輪小車機械結構相結合， 制作多功能機器人小車。 關鍵詞 :單片機 ； 藍牙遙控 ； PWM調速 ； 光電傳感器