【正文】 ntelligence toys, while the equivalent of simple robots, as our students learn can be a powerful embedded control application e –xample. Key Words: MCU 。 PWM。 Wireless Bluetooth畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。智能小車有趣生動(dòng)而且還設(shè)計(jì)到機(jī)械結(jié)構(gòu)，電子基礎(chǔ)，傳感器原理，自動(dòng)控制，單片機(jī)，編程等諸多學(xué)科知識，通過動(dòng)手能大大提高解決實(shí)際問題的能力，可以設(shè)計(jì)完成循跡小車，超聲波測距，無線遙控等課題，在此應(yīng)用上開發(fā)出來的產(chǎn)品已成為航天，醫(yī)療，工業(yè)控制，物流等各各領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備，同時(shí)由于成本低廉，又可以比人類工作的更好，它已逐步深入到工業(yè)和社會的各個(gè)層面。理論研究的角度，還是從汽車工業(yè)發(fā)展以及市場競爭的角度看對智能車的研究都是必要的。完成整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。(2)應(yīng)完成的技術(shù)文件（原理圖、PCB圖、程序設(shè)計(jì)流程圖）（含設(shè)計(jì)作品） 論文結(jié)構(gòu)第一章 簡要介紹多功能智能小車的設(shè)計(jì)意義，本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求，以及本論文的主要內(nèi)容。第三章 小車平臺的機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路和材料的選擇。第五章 簡要介紹本次設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)思想和程序流程圖。第七章 對本次畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)和展望。（1）。單片機(jī)1根據(jù)已編制好的程序及算法得出小車轉(zhuǎn)向的角度，然后給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出行駛控制信號，使直流電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的角度調(diào)節(jié)，后輪兩個(gè)電機(jī)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，最終使智能小車按照路面軌跡行走。通過超聲波發(fā)射裝置發(fā)出超聲波，根據(jù)接收器接收到超聲波的時(shí)間差就可以計(jì)算出與障礙物的距離。 超聲波測距功能硬件設(shè)計(jì)框圖（3）。 PC機(jī)藍(lán)牙無線遙控功能硬件設(shè)計(jì)框圖 系統(tǒng)主要硬件單元設(shè)計(jì)原理圖（1）最小系統(tǒng)單元設(shè)計(jì)原理圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖（2）電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路（3）反射式紅外傳感器原理圖 發(fā)射式紅外傳感器原理圖 各功能模塊簡介 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊（一）STC89C52單片機(jī)簡介本設(shè)計(jì)中選用的宏晶科技的STC89C52RC型單片機(jī)，是一種低功耗、高性能、采用CMOS工藝的8位微處理器，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)型80C51單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。STC89C52RC單片機(jī)，基于STC89C51內(nèi)核，是新一代增強(qiáng)型單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)STC89C51,速度快8～12倍，帶ADC,4路PWM,雙串口，有全球唯一ID號，加密性好，抗干擾強(qiáng)。其引腳功能如下：1. PIN20:接地腳。3. PIN19:時(shí)鐘XTAL1腳，片內(nèi)振蕩電路的輸入端。5. STC89C52RC的時(shí)鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式，但需在18和19腳外接石英晶體（212MHz）和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p30p。6. 輸入輸出（I/O）：。7. PIN9：RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng)STC89C52RC通電，時(shí)鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。而訪問內(nèi)部程序存儲器時(shí)，ALE端將有一個(gè)1/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號，這個(gè)信號可以用于識別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出，如果單片機(jī)是EPROM,在編程其間，將用于輸入編程脈沖。10. PIN31:EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線，STC89C52RC內(nèi)置有4KB的程序存儲器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4KB時(shí)，讀取內(nèi)部程序存儲區(qū)指令數(shù)據(jù)，而超過4KB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)，如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。反向放大器的輸入端為XTAL1,輸出端為XTAL2,。晶振頻率用fosc表示，～12MHz。單片機(jī)的復(fù)位是通過復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)的引腳RST輸入高電平，并保持兩個(gè)機(jī)器周期時(shí)間以上時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)位操作有兩種基本形式，即上電復(fù)位與按鍵復(fù)位。上電復(fù)位電路上電復(fù)位是指單片機(jī)接通電源后能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)位操作。只要RST引腳的高電平能保持兩個(gè)機(jī)器周期時(shí)間，單片機(jī)就可以完成復(fù)位操作并進(jìn)入初始化狀態(tài)。在單片機(jī)運(yùn)行期間，按下按鍵RST，按鍵接通相當(dāng)于短路，電容E1上的電壓不能躍變RST引腳獲得高電平信號，隨著電容C1的放電，RST引腳的電平將逐漸下降。：單片機(jī)最小系統(tǒng)板支持ISP和串口兩種方式下載程序，使用串口下載時(shí)，需要MAX232芯片實(shí)現(xiàn)RS232電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)PC與單片機(jī)的下載通信，MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。由6腳和4只電容構(gòu)成。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。 其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。15腳GND、16腳VCC（+5v）。這里的5V穩(wěn)壓電路在內(nèi)外一個(gè)穩(wěn)壓模塊中設(shè)計(jì)，同時(shí)通過LED指示電源是否正常供電。 L298N封裝形式 L298N引腳圖 L298N內(nèi)部功能模塊L298N芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)兩相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四項(xiàng)電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá)50V,，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的I/O口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIN為+~46V。1腳和15腳下管的發(fā)射極可以單獨(dú)引出以方便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。（二）直流電機(jī)控制原理本設(shè)計(jì)通過控制兩個(gè)直流電動(dòng)機(jī)控制智能小車的起停和行駛方向。ENA、ENB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。L298N的內(nèi)部是由兩個(gè)H橋路組成。以第一個(gè)H橋路舉例如何控制電機(jī)的正方轉(zhuǎn)，若ENA為低電平時(shí)，T1,T2,T3,T4都不導(dǎo)通，OUT1,OUT2兩端沒有電壓，電機(jī)不會轉(zhuǎn)動(dòng)；若ENA為高電平時(shí)，當(dāng) IN1為低電平，IN2為高電平，此時(shí)T2,T3導(dǎo)通，T1,T4截止，電流從電機(jī)的正極流向負(fù)極，此時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)。第二個(gè)H橋路的控制同第一個(gè)H橋路，這里不在重述。%的輸入方波。 電機(jī)停止 電機(jī)反轉(zhuǎn) 電機(jī)正轉(zhuǎn)（四）4路PWM信號的產(chǎn)生程序下面是一個(gè)由T0中斷產(chǎn)生的4路PWM信號的程序，程序的分析參見注釋。//停止T0計(jì)數(shù)TH0=0xff。//PWM信號的頻率=1000/(200*)=500HZ++t_0。//將t_0的值賦值給ACC CY=0。//用ACC減去右邊電動(dòng)機(jī)的參數(shù)（此參數(shù)決定了右邊電機(jī)的轉(zhuǎn)向和速度） if(CY==1)//判斷CY是否置1，如果為1，說明ACCmotor_r已經(jīng)為負(fù)數(shù)，置位了CY { IN1=1。//IN2由原來的1變成了0 goto PWM_2。//如果CY不等于1，IN1=0,IN2=1IN2=1。//重新將t_0的值賦值給ACCCY=0。//用ACC減去左邊電動(dòng)機(jī)的參數(shù)（此參數(shù)決定了左邊電機(jī)的轉(zhuǎn)向和速度） if(CY==1)//判斷CY是否置1，如果為1，說明ACCmotor_l已經(jīng)為負(fù)數(shù)，置位了CY { IN3=1。//IN4由原來的1變成了0 goto HIGHT。//如果CY不等于1，IN3=0,IN4=1 IN4=1。 //重新將t_0的值賦值給ACCif(t_0!=0xc8)//判斷t_0的值是否不等于200goto EXIT。//如果t_0的值等于200,清零ACC和t_0t_0=ACC。//打開TO計(jì)數(shù)} 超聲波測距與顯示模塊（一）超聲波測距原理通過超聲波發(fā)射裝置發(fā)出超聲波，根據(jù)接收器接到超聲波時(shí)的時(shí)間差就可以知道距離了。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s)。通過一個(gè)控制口發(fā)一個(gè)10US以上的高電平觸發(fā)trig（控制端）,當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就可以讀定時(shí)器的值,得出的時(shí)間就為此次測距的時(shí)間,利用此時(shí)間可算出距離。 （二）超聲波模塊的控制超聲波模塊的控制主要有以下四步：第一步：采用單片機(jī)IO口觸發(fā)模塊trig（控制端），給至少10us的高電平信號。第三步：如果有信號返回，模塊echo端輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。（三）LCD1602液晶顯示模塊簡介超聲波測距的數(shù)值通過LCD1602顯示出來，1602字符型LCD通常有16條引腳線。能同時(shí)顯示16例2行32個(gè)字符，具有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器存儲了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，包含的字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字，英文字母的大小寫，常用的符號、和日文假名等，每一個(gè)字符都有固定的代碼，通過57點(diǎn)陣圖形來顯示字符。本設(shè)計(jì)的LCD1602的接線原理圖，其中RS、R/W、E為控制引腳，可以通過這三個(gè)引腳控制R3控制顯示的對比度 ，BLA,BLK為背光電源的正負(fù)極，D0～D7為數(shù)據(jù)口。串口藍(lán)牙具有使用方便的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)上位機(jī)軟件將數(shù)據(jù)串口傳送給發(fā)送機(jī)，通過接收機(jī)把接收數(shù)據(jù)送給單片機(jī)進(jìn)行處理，此時(shí)單片機(jī)根據(jù)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷達(dá)到控制小車運(yùn)行狀態(tài)的效果。其中7805為5V穩(wěn)壓芯片，D1,D2為二極管，防止電源極性接反，導(dǎo)致電路燒毀，LED1指示電路是否正常工作。 5V穩(wěn)壓電路原理圖 各功能系統(tǒng)連接圖由于我們采用的是模塊化設(shè)計(jì)，沒有高度的集成整個(gè)系統(tǒng)，需要將各個(gè)功能單元連接起來，下圖為其系統(tǒng)連接圖。用飛線的方式使各功能模塊組合成一個(gè)完整的系統(tǒng)。這樣的設(shè)計(jì)利于調(diào)試和組建系統(tǒng)。 巡黑線和超聲波測距功能系統(tǒng)連接圖， PC機(jī)藍(lán)牙無線遙控小車系統(tǒng)連接圖 PCB的設(shè)計(jì)1. 最小系統(tǒng)板最小系統(tǒng)板PCB圖 如下圖所示焊接好后的最小系統(tǒng)板如下圖所示 2. 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路板電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路板如下圖所示焊接好后的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路板如下圖所示 本章小結(jié)本章主要內(nèi)容如下：（1）介紹了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架（2）分別介紹每個(gè)功能單元模塊的設(shè)計(jì)和相關(guān)芯片的功能及相關(guān)參數(shù)（3）介紹了所用的模塊的基本使用方法和編程要領(lǐng)（4） 說明了整個(gè)系統(tǒng)各功能模塊單元之間的線路連接，至此，硬件電路的設(shè)計(jì)已基本結(jié)束，這部分是我的核心任務(wù)，在此期間對各模塊芯片的硬件結(jié)構(gòu)有了更進(jìn)一步的了解，從原理圖的繪制到PCB的生成再到PCB加工直至焊接、調(diào)試成功，整個(gè)過程進(jìn)行的比較順利除了焊接時(shí)出現(xiàn)點(diǎn)差錯(cuò)，總的說來，我的能力得到了一次很好的培養(yǎng)，也增長了我的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。能夠順利的越過路面障礙。 智能小車機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)經(jīng)過多次的探索和改進(jìn)與完善：最后采用如下的設(shè)計(jì)和選擇方案：1.電機(jī)選擇：使用帶有減速箱的直流電機(jī)，其參數(shù)為：：3V～12V DC；：800GF cm min(3V時(shí))；：1：48（3V時(shí)）；：70Ma(250Ma MAX)(3V時(shí)) ，這種速度和扭力制作智能小車較為合適，速度不會太快，而且扭力夠大。其尺寸規(guī)格為1015cm,利用其上面的焊孔，可以方便的搭建小車平臺，固定模塊單元，使用方便，而且非常輕巧。3.小車結(jié)構(gòu)的方案：為了使小車結(jié)構(gòu)緊湊，考慮到小車空間有限，最后采用雙層萬用板的結(jié)構(gòu)，這樣可以獲得較大的空間。前輪使用萬向輪，中間部分固定兩個(gè)反射式紅外傳感器和一個(gè)兩節(jié)電池盒，板上后端固定U1最小系統(tǒng)板模塊。6.各模塊的連接方案：各模塊相對結(jié)構(gòu)用銅柱和螺母。 為了更好的表達(dá)小車的結(jié)構(gòu)，讓人看起來比較直觀，本人用Pro/E機(jī)械制圖軟件設(shè)計(jì)了智能小車3D效果結(jié)構(gòu)模擬圖。小車俯視圖小車主視圖小車左視圖