【正文】 ................................ 20 小車循跡程序 .................................................................................................... 20 藍(lán)牙控制程序 .................................................................................................... 26 無線發(fā)射程序 .................................................................................................... 36 無線接收程序 .................................................................................................... 62 3 / 80 多功能安全監(jiān)測(cè)智能小車 摘要 ： 本設(shè)計(jì)由 三大部分組成，一 部分 是小車循跡運(yùn)行控制部分 ， 一部分是 ANDROID 手機(jī)控制部分，另一部分 是 環(huán)境參數(shù) 監(jiān)測(cè)和顯示 部分。小車 循跡運(yùn)行 控制部分，以 STC90C52RC 單片機(jī) 系統(tǒng) 為控制核心，處理來自四路紅外對(duì)管檢測(cè)到的路跡信號(hào)， 通過對(duì)信號(hào)的處理來實(shí)現(xiàn)小車的循跡運(yùn)行功能。環(huán)境因素監(jiān)測(cè)和顯示部分是該系統(tǒng)最為重要的部分， 發(fā)射端以高速增強(qiáng)型單片機(jī)STC12C5A60S2 系統(tǒng)為核心， 處理來自速度傳感器、溫度傳感器、氣壓傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、煙霧傳感器的信號(hào)，并將處理過的信號(hào)通過NRF24L01 無線模塊發(fā)射出去，經(jīng)接收端 NRF24L01 無線模塊接收后，由接收端 STC12C5A60S2 單片機(jī) 系統(tǒng) 處理 ，實(shí)現(xiàn) 液晶模塊 LCD12864顯示環(huán)境參數(shù) 。電路性能可靠，是一款智能化的自動(dòng)化的電子作品。同時(shí)，在建設(shè)以人為本的和諧社會(huì)的過程中，智能服務(wù)機(jī)器人能夠完成考古發(fā)掘，海底揭密，宇宙探索等危險(xiǎn)作業(yè)，以保證人身安全。以服務(wù)機(jī)器人和危險(xiǎn)作業(yè)機(jī)器人應(yīng)用需求為重點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)方法、制造 工藝、智能控制和應(yīng)用系統(tǒng)集成等共性基礎(chǔ)技術(shù)。2021━ 2020 年，既是國(guó)家中長(zhǎng)期技術(shù)發(fā)展計(jì)劃實(shí)現(xiàn)階段，也是我們最具有活力和最激情洋溢的時(shí)段。在面積比較大或者存放危險(xiǎn)性物質(zhì)不適合人員進(jìn)入的場(chǎng)所，例如倉(cāng)庫(kù)等，該智能小車可以用于巡邏，工作人員只需事先在 5 / 80 倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部的過道中畫好黑白線，智能小車即可通過循 跡運(yùn)行功能進(jìn)行巡邏，通過環(huán)境系數(shù)的監(jiān)測(cè)和顯示功能便可獲得環(huán)境參數(shù)，由于該小車具有無限數(shù)據(jù)傳輸功能，傳輸和接收距離遠(yuǎn)達(dá)幾 百米 ，所以工作人員只要坐在倉(cāng)庫(kù)辦公室里，通過屏幕顯示的環(huán)境參數(shù) 便可獲知倉(cāng)庫(kù)里的具體情況。 6 / 80 二、 方案設(shè)計(jì) 與選擇 循跡 控制單元的選擇 方案一：采用各類數(shù)字電路來組成小車的控制系統(tǒng)。 方案二：采用觸滑線集電器和電流控制單元為載體。 方案三：采用 STC90C52RC 高速 單片機(jī)來作為整機(jī)的控制單元。此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決復(fù)雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)潔化，各類功能易于實(shí)現(xiàn)，采用軟件方法來解決復(fù)雜的硬件電路部分， 使系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)潔化，能很好地滿足 實(shí)際的需要。 無線遙控單元的選擇 方案一： 采用 TI 公司 CC2430 無線通信模塊，此模塊采用 Zigbee 總線模式，傳輸速率可達(dá) 250kbps，且內(nèi)部集成高性能 8051 內(nèi)核。 方案二：采用藍(lán)牙傳輸模塊。 7 / 80 無線發(fā)射和接收控制單元的選擇 方案一：用傳統(tǒng)的 STC89C52RC 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線發(fā)射和接收。 方案二：采用宏晶公司生產(chǎn)的高速增強(qiáng)型單片機(jī) STC12C5A60S2 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線發(fā)射和接收。 小車的選擇 方案一：設(shè)計(jì)小車車體為三輪小車，小車采用兩輪驅(qū)動(dòng)，兩輪各用一個(gè)直流電機(jī)執(zhí)行，前輪為一萬向輪。 方案二：設(shè)計(jì)小車為四輪小車，小車采用四輪驅(qū)動(dòng)，每一個(gè)車輪都由一個(gè)直流電機(jī)控制。為了能精確測(cè)定黑線位置和確定小車行走的方向，需要 在底盤裝設(shè)紅外發(fā) 射二極管 。 循 跡方案 的 選擇 方案一：采用發(fā)光二極管發(fā)光，用光敏二極管接收。 8 / 80 方案二：利用紅外線發(fā)射管發(fā)射紅外線，紅外線二極管進(jìn)行接收。本方案也易于實(shí)現(xiàn)，比較可靠，因此采用方案二。 方案二：采用市面易購(gòu)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298N，該芯片是利用 TTL 電平進(jìn)行控制，對(duì)電機(jī)的操作方便，通過改變芯片控制端的輸入電平，即可以對(duì)電 機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)操作，很方便單片機(jī)的操作， 又可以通過輸入 PWM波形信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，能 非常好地 滿足直流減速電機(jī)的要求。 電源供電部分 方案一：采用 4 節(jié) 5 號(hào)蓄電池串聯(lián)直接提供 5 伏電壓，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，小車?yán)m(xù)航能力強(qiáng)，節(jié)能環(huán)保；但 4 節(jié) 5 號(hào)蓄電池成本太高且電壓輸出不穩(wěn)定，且受外界影響較大。 方案三：采用 6 個(gè) 伏的 充電 電池做為 主用電源， 經(jīng)穩(wěn)壓電路 AMS1117 提供 5 伏穩(wěn)定電壓， 再用太陽能電池板做為小車的備用 電源供應(yīng)。 無線通信模塊方案 方案一：采用 GSM 模塊進(jìn)行通信， GSM 模塊需要借助移動(dòng)衛(wèi)星或者手機(jī)卡，雖說能夠遠(yuǎn)距離傳輸，但是其成本較大、且需要內(nèi)置 SIM 卡，通信過程中需要收費(fèi)，后期成本較高。但是此模塊價(jià)格較貴，且 Zigbee 協(xié)議相對(duì)較為復(fù)雜。 NRF24L01 無線通信模塊的通信距離在 3080M 左右，可 以滿足小車的需要，并且其波特率可調(diào)，非常適合無線數(shù)據(jù)的傳輸。 10 / 80 三 、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件的主要概述 本小車采用 STC90C52RC 單片機(jī)控制小車的循跡運(yùn)行 ,采用STC89C52RC 單片機(jī)控制藍(lán)牙接收實(shí)現(xiàn)小車的遙控運(yùn)行，采用雙STC12C5A60S2 單片機(jī)控制 NRF24L01 無線模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線發(fā)射和接收，實(shí)現(xiàn)環(huán)境系數(shù)的顯示。 循跡模塊 S TC90C52RC 單片機(jī) L2 98N 模塊 藍(lán)牙模塊 S TC89C52RC 單片機(jī) 傳感器 S TC12C5A60S2 N RF24L01 單片機(jī) 無線模塊 顯示器 11 / 80 系統(tǒng)硬件主要單元電路的設(shè)計(jì) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 本設(shè)計(jì)采用 L298N，可驅(qū)動(dòng) 2 個(gè)電機(jī)， OUT 0UT2 和 OUT OUT4之間分別接 2 個(gè)電動(dòng)機(jī)， 12 腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)， ENA,ENB 接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖如圖 所示。當(dāng)紅外對(duì)管檢測(cè)到黑帶時(shí) ，產(chǎn)生低電平，低電平傳輸給單片機(jī)，通過單片機(jī)控制小車的行駛方向。四路小車方向 12 / 80 控制方法如表 所示。具體電路連接入圖 所示。 測(cè)試效果 （ 1）在調(diào)試小車循跡時(shí)，剛開始由于小車速度快，小車一直跑出黑線。（ 2）在調(diào)試藍(lán)牙無線傳輸時(shí)，有時(shí)候出現(xiàn)小車不聽指令的情況，經(jīng)過我們小組成員的用示波器進(jìn)行信號(hào)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)似乎是時(shí)鐘不對(duì)，我們將 12MHZ 晶振用 替換后，效果良好。經(jīng)過查閱資料發(fā)現(xiàn)忘記進(jìn)行 ASCⅡ碼調(diào)整了，調(diào)整后通過。 單元電路測(cè)試及數(shù)據(jù) 循跡單元測(cè)試分析 紅外發(fā)光二極管檢測(cè)到黑帶時(shí)產(chǎn)生低電平輸出信號(hào)，輸出信號(hào)進(jìn)入 LM339 進(jìn)行電壓比較，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn) TTL 電平。若沒有此現(xiàn)象，可進(jìn)一步慢慢紅外發(fā)射接收管離地面的距離，直到滿意為止。并且通過藍(lán)牙無線傳輸，基于手機(jī)安卓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能小車的無線遙控功能。 通過本次設(shè)計(jì)，我們不僅對(duì)于單片機(jī)的使用有了更加深入的了解，并且通過對(duì)手機(jī)安卓系統(tǒng)的使用，使自身的信息技術(shù)得到進(jìn)一步的提升。感 謝本次電子設(shè)計(jì)大賽帶給我們的進(jìn)步。} //左邊兩個(gè)電機(jī)向前走 define Left_moto_back {P1_0=0,P1_1=1,P1_2=0,P1_3=1。} //左邊兩個(gè)電機(jī)停轉(zhuǎn) define Right_moto_go {P1_4=1,P1_5=0,P1_6=1,P1_7=0。} //右邊兩個(gè)電機(jī)向前走 define Right_moto_Stop {P1_4=0,P1_5=0,P1_6=0,P1_7=0。 unsigned char push_val_left =1。 unsigned char push_val_right=1。 bit Left_moto_stop =1。 sbit Signa2 = P2 ^ 1。 sbit Signa4 = P2 ^ 3。 Signa2 = 0。 Signa4 = 0。 TL0 = 0x58。 Signa2 = 1。 22 / 80 Signa4 = 1。 TH0 = 0x38。 for(x=0。x++) for(y=0。y++)。 Right_moto_go 。 Right_moto_back 。 Right_moto_go。 Right_moto_Stop 。 EA = 1。 ET1 = 1。 TL0 = 0x58。 TR0 = 1。 delay(100)。 24 / 80 while(1) { if(Left_1_led==1amp。Left_2_led==1amp。Right_1_led==1amp。Right_2_led==1) stoprun()。amp。amp。amp。 if(Left_1_led==1amp。Left_2_led==1amp。Right_1_led==0amp。Right_2_led==1) leftrun()。amp。amp。amp。 if(Left_1_led==1amp。Left_2_led==0amp。Right_1_led==0amp。Right_2_led==0) leftrun()。amp。amp。amp。 25 / 80 if(Left_1_led==0amp。Left_2_led==1amp。Right_1_led==1amp。Right_2_led==0) run()。amp。amp。amp。 if(Left_1_led==0amp。Left_2_led==0amp。Right_1_led==1amp。Right_2_led==1) rightrun()。amp。amp。amp。 if(Left_1_led==0amp。Left_2_led==0amp。Right_1_led==0amp。Right_2_led==1) rightrun()。amp。amp。amp。 } } 26 / 80 } 藍(lán)牙控制程序 include define Left_1_led define Left_2_led define Right_1_led define Right_2_led define Left_moto_go {P1_0=1,P1_1=0,P1_2=1,P1_3=0。} //左邊兩個(gè)電機(jī)向后轉(zhuǎn) define Left_moto_Stop {P1_0=0,P1_1=0,P1_2=0,P1_3=0。} //右邊兩個(gè)電機(jī)向前走 define Right_moto_back {P1_4=0,P1_5=1,P1_6=0,P1_7=1。} //右邊兩個(gè)電機(jī)停轉(zhuǎn) define left 39。 define right 39。 27 / 80 define up 39。 define down 39。 define stop 39。 char code str[] = 收到指令，向前 !\n。 char code str2[] = 收到指令，向左 !\n。 char code str4[] = 收到指令，停止 !\n。 bit flag =0。 unsigned char dat=0。 //接收緩沖字節(jié) /***********************************************************/ //延時(shí)函數(shù) void delay(unsigned int k) { unsigned int x,y。xk。y2021。 } /************************************************************/ 28 / 80 //字符串發(fā)送函數(shù) void send_str( )