基于gprs無線發(fā)射模塊的單片機(jī)智能小車

1、<p><b>　　概述</b></p><p>　　自第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生以來，機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機(jī)械、電子、冶金、交通、宇航、國(guó)防等領(lǐng)域，其涉及到多個(gè)學(xué)科，機(jī)械、電工、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)測(cè)量、人工智能、傳感技術(shù)等等，是眾多領(lǐng)域的高科技。近年來機(jī)器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。人們?cè)诓粩嗵接?、改造、認(rèn)識(shí)自然的過程中，制造能替代人勞動(dòng)的機(jī)器一直是人類的夢(mèng)想。

2、而智能小車比賽就是機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)重要研究方向。</p><p>　　智能小車作為機(jī)器人的典型代表，可以分為三大組成部分：傳感器檢測(cè)部分、執(zhí)行部分、CPU。</p><p>　　在本次課程設(shè)計(jì)中，我所制作的智能小車要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障功能，還擁有擴(kuò)展循跡等功能，感知導(dǎo)引線和障礙物?；谏鲜鲆螅瑐鞲袡z測(cè)部分考慮到小車一般不需要感知清晰的圖像，只要求粗略感知即可，所以可以舍棄昂貴CCD傳感器而考慮

3、使用價(jià)廉物美的紅外反射式傳感器來充當(dāng)。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機(jī)來充當(dāng)?shù)?，主要控制小車的行進(jìn)。CPU使用STC89C51單片機(jī)，配合軟件編程實(shí)現(xiàn)。而本次課程設(shè)計(jì)所制作的小車，其與眾不同的地方在于全部使用上位機(jī)通過無線模塊對(duì)其進(jìn)行控制，小車本身不具備任何輸入設(shè)備。小車可以工作在三種模式下，超聲波測(cè)距模式，紅外循跡模式以及無線控制模式。在無線控制模塊下可以遠(yuǎn)距離對(duì)其進(jìn)行前后左右停的操作。除此之外，還可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)對(duì)小車的狀態(tài)控制。<

4、;/p><p><b>　　系統(tǒng)原理</b></p><p>　　該智能小車模型是一輛由PCB和車體拼裝的小車。所有的機(jī)械結(jié)構(gòu)和零部件都安裝固定在電路板上，除幾個(gè)特殊模塊是由自己手動(dòng)焊之外，其余是買回的封裝好的模塊。其穩(wěn)定性更高。</p><p>　　2.1 底盤的選擇</p><p>　　底盤的作用在于固定電機(jī)，并安置其

5、他模塊。根據(jù)個(gè)人喜好，可以選擇4輪的和2輪+萬向輪式的。我選擇的是4輪驅(qū)動(dòng)小車。</p><p>　　2.2 電機(jī)的選擇</p><p>　　圖2.1 直流減速電機(jī)</p><p>　　右圖為小車使用的直流減速電機(jī)，減速比為1：48，額定電壓為3－9V.</p><p>　　當(dāng)我們?cè)谥绷麟姍C(jī)的兩極施加一定的電壓后，電機(jī)開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如果這時(shí)

6、候?qū)㈦姌O對(duì)調(diào)，</p><p>　　原來的正極變負(fù)極、負(fù)極變正極，那么電機(jī)就會(huì)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。小車轉(zhuǎn)彎則是通過左右兩側(cè)電機(jī)速度不同來控制的。</p><p>　　圖2.2 直流減速電機(jī)參數(shù)</p><p>　　下圖是典型的“H”橋電路，采用下面這種電路，即可實(shí)現(xiàn)上面所說的電極翻轉(zhuǎn)，從而達(dá)到電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖2.3“H”橋電路&l

7、t;/p><p>　　常態(tài)下，4個(gè)橋臂的開關(guān)保持開路狀態(tài)，這時(shí)候電機(jī)兩端懸空，沒有電壓。</p><p>　　當(dāng)1、4開關(guān)閉合，2、3開關(guān)打開，電流從1號(hào)開關(guān)流經(jīng)電機(jī)，再從4號(hào)開關(guān)流出，這時(shí)候電機(jī)正轉(zhuǎn)。</p><p>　　當(dāng)2、3開關(guān)閉合，1、4開關(guān)打開，電流從2號(hào)開關(guān)流經(jīng)電機(jī)，再從3號(hào)開關(guān)流出，這時(shí)候電機(jī)反轉(zhuǎn)。</p><p>　　通過上面的

8、分析，我們只需要通過控制1、2、3、4 號(hào)開關(guān)的打開與關(guān)閉，即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)向的控制。如果在改變開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間,即控制pwm占空比，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。</p><p>　　下面我們將要介紹電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。</p><p><b>　　2.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊</b></p><p>　　圖2.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊L298N電路圖</p&g

9、t;<p>　　L298N是專用驅(qū)動(dòng)集成電路，屬于H橋集成電路，與L293D的差別是其輸出電流增大，功率增強(qiáng)。其輸出電流為2A，最高電流4A，最高工作電壓50V，可以驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載，如大功率直流電機(jī)，(二相、三相、四相)步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)，電磁閥等，特別是其輸入端可以與單片機(jī)直接相聯(lián)，從而很方便地受單片機(jī)控制。當(dāng)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)時(shí)，可以直接控制兩路電機(jī)，并可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)此功能只需改變輸入端的邏輯電平。</p&

10、gt;<p>　　本模塊具有體積小，控制方便的特點(diǎn)。具體使用方法：板上的EN1與EN2為高電平時(shí)有效，只有當(dāng)EN1與EN2為高電平時(shí)，電機(jī)才旋轉(zhuǎn)，則電機(jī)不轉(zhuǎn)，這里的電平指的是TTL電平。EN1為IN1和IN2的使能端，EN2為IN3和IN4的使能端。當(dāng)EN1=1，IN1=1 INT2=0時(shí)電機(jī)1正轉(zhuǎn)，EN1=1，IN1=0 IN2=1電機(jī)1反轉(zhuǎn)。同理，當(dāng)EN2=1，IN3=1 IN4=0電機(jī)2正轉(zhuǎn)，EN2=1，IN3=0

11、IN4=1電機(jī)2反轉(zhuǎn)。A-、B-接電機(jī)1，C-、D-接電機(jī)2。</p><p>　　圖2.5 L298N實(shí)物圖</p><p>　　下面，我們將要研究L289N的供電問題，L298N的輸出電壓跟供電電壓是有關(guān)系的：經(jīng)過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，輸入多少V，輸出就差不多是多少V（略有損耗）。</p><p>　　由原理圖我們知道，L298N供電方式有兩種。方式一，由于L298N的

12、邏輯控制電壓是5V的，所以可以為它提供5V電源。方式二，用12V鉛蓄電池為其供電，A通道和B通道輸出的是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的12V電壓，同時(shí)選擇板載5V使能，這時(shí)+5V供電端可以輸出5V電壓（此時(shí)不能再給+5V供電端加電壓了，否則會(huì)燒掉78M05），向外供電，以方便外部的控制電路使用。</p><p>　　圖2.6 L298N工作方式</p><p>　　2.4 紅外循跡模塊</p>

13、<p>　　此模塊是為智能小車，機(jī)器人等自動(dòng)化機(jī)械裝置提供一種多用途的紅外線探測(cè)系統(tǒng)的解決方案。該傳感器模塊對(duì)環(huán)境光線適應(yīng)能力強(qiáng) ， 其具有一對(duì)紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當(dāng)檢測(cè)方向遇到障礙物 （ 反射面）時(shí)，紅外線反射回來被接收管接收，經(jīng)過比較器電路處理之后，同時(shí)信號(hào)輸出接口輸出數(shù)字信號(hào)（一個(gè)低電平信號(hào)），可通過電位器旋鈕調(diào)節(jié)檢測(cè)距離，有效距離范圍2 ～ 6 0cm ，工作電壓為3.3V-5V 。該

14、傳感器的探測(cè)距離可以通過電位器調(diào)節(jié)、具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)器人避障 、 避障小車、流水線計(jì)數(shù)及黑白線循跡等眾多場(chǎng)合。</p><p>　　下面我們來了解一下此模塊的具體介紹，其中，每1 路的傳感器的紅外發(fā)射管不斷發(fā)射紅外線，當(dāng)發(fā)射出的紅外線沒有被反射回來或被反射回來但強(qiáng)度不夠大時(shí)，紅外接收管一直處于關(guān)斷狀態(tài)，此時(shí)模塊的TTL 輸出為高電平，相應(yīng)指示二極管一直處于熄滅狀態(tài)；當(dāng)被檢測(cè)物

15、體出現(xiàn)在檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，紅外線被反射回來且強(qiáng)度足夠大，紅外接收管導(dǎo)通，此時(shí)模塊的TTL 輸出端為低電平，指示二極管被點(diǎn)亮。</p><p>　　圖2.7 紅外循跡模塊實(shí)物圖</p><p><b>　　下面是接法說明：</b></p><p>　　圖2.8 紅外循跡模塊引腳介紹</p><p><b>　　模

16、塊接線說明：</b></p><p>　　1.DO1---1 路TTL 電平輸出</p><p>　　2.DO2---2 路TTL 電平輸出</p><p>　　3.DO3---3 路TTL 電平輸出</p><p>　　4.DO4---4 路TTL 電平輸出</p><p>　　5.GND---接電源負(fù)極

17、</p><p>　　6.VCC---接電源正極</p><p>　　2.5 超聲波測(cè)距模塊</p><p>　　圖2.9 超聲波模塊實(shí)物圖 </p><p><b>　　其工作原理如下：</b></p><p>　　控制口發(fā)一個(gè)10US以上的高電平，就可以在接收口等待高電平輸出。一有輸出就可

18、以開定時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就可以讀定時(shí)器的值，此時(shí)就為此次測(cè)距的時(shí)間，方可算出距離。如此不斷的周期測(cè),就可以達(dá)到你移動(dòng)測(cè)量的值了。</p><p>　　(1)采用 IO 觸發(fā)測(cè)距，給至少10us 的高電平信號(hào);</p><p>　　(2)模塊自動(dòng)發(fā)送8 個(gè)40khz 的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；</p><p>　　(3)有信號(hào)返回，通過IO 輸出一高電

19、平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是</p><p>　　(4)超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間．</p><p>　　測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S/2;</p><p><b>　　超聲波時(shí)序圖如下：</b></p><p>　　圖2.10 超聲波時(shí)序圖</p><p><b>　　其接口定

20、義如下：</b></p><p>　　Vcc、 Trig（控制端）、 Echo（接收端）、 Gnd</p><p>　　2.6 GPRS模塊</p><p>　　此模塊是本課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)，也是相對(duì)于以往智能小車創(chuàng)新之處。</p><p>　　在本課程設(shè)計(jì)中，我們使用了靈旗通信的 LQ1000 GPRS DTU通信模塊。</p

21、><p>　　圖2.11 LQ1000 GPRS DTU實(shí)物圖</p><p>　　2.6.1 LQ1000 GPRS DTU 概述</p><p>　　LQ1000 GPRS DTU采用了先進(jìn)的GPRS無線通信技術(shù)、嵌入式單片機(jī)技術(shù)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，其穩(wěn)定性強(qiáng)、可靠性高、實(shí)時(shí)性好、應(yīng)用性廣、功能強(qiáng)大，是一種實(shí)現(xiàn)串口設(shè)備數(shù)據(jù)通過無線透?jìng)鞯街行能浖挠辛υO(shè)備。&

22、lt;/p><p>　　LQ1000 GPRS DTU 提供標(biāo)準(zhǔn)RS232/485數(shù)據(jù)接口，可以方便的連接RTU、PLC、串口儀表、工控機(jī)等設(shè)備，僅需一次性完成初始化配置，用戶設(shè)備就可以與數(shù)據(jù)中心通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)建立連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全透明傳輸。</p><p>　　2.6.2 使用方式</p><p><b>　　安裝SIM卡</b></

23、p><p>　　將SIM卡從DTU的外殼背面的插槽中插入，SIM卡座插入插槽后需要卡緊，以防SIM未插入到位導(dǎo)致終端通信異常。然后用螺絲鎖緊插槽外的擋板。目前在中國(guó)大陸地區(qū)的中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通的手機(jī)卡都可以使用。在其他國(guó)家或地區(qū)的GPRS網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)卡也可以使用。</p><p>　　DTU一共有四種應(yīng)用方式</p><p>　　圖2.12 LQ1000 GPRS DT

24、U應(yīng)用方案</p><p>　　我們所應(yīng)用的是第一種方案，只不過稍稍做些改動(dòng)，進(jìn)行DTU與中心軟件進(jìn)行通信。</p><p><b>　　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1單片機(jī)選擇</b></p><p>　　一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即

25、單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如ROM﹑RAM﹑I/O口﹑定時(shí)/記數(shù)器﹑中斷系統(tǒng)等能量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。二是系統(tǒng)配置，既按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤顯示器﹑打印機(jī)﹑A/D﹑D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路。</p><p>　　3.1.1 80C51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　80C51單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必

26、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。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行I/O口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。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。但對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。</p><p><b>　　1） 微處理器</b></p

27、><p>　　該單片機(jī)中有一個(gè)8位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運(yùn)算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行位變量的處理。</p><p><b>　　2） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器</b></p><p>　　片內(nèi)為128個(gè)字節(jié)，片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)，用來存儲(chǔ)程序在運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算的中間結(jié)果、

28、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。</p><p><b>　　3）程序存儲(chǔ)器</b></p><p>　　由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲(chǔ)器的容量不夠，則需用擴(kuò)展片外的只讀存儲(chǔ)器，片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)。</p><p><b>　　4） 中斷系統(tǒng)</b></p>

29、;<p>　　具有5個(gè)中斷源，2級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)。</p><p>　　5） 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p>　　片內(nèi)有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器， 具有四種工作方式。</p><p><b>　　6） 串行口</b></p><p>　　1個(gè)全雙工的串行口，具有四種工作方式?？捎脕磉M(jìn)行串行通訊，擴(kuò)展并行I/O

30、口，甚至與多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更廣。</p><p>　　7） P1口、P2口、P3口、P4口</p><p>　　為4個(gè)并行8位I/O口。</p><p>　　8） 特殊功能寄存器</p><p>　　共有21個(gè)，用于對(duì)片內(nèi)的個(gè)功能的部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。實(shí)際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個(gè)具有

31、特殊功能的RAM區(qū)。</p><p>　　由上可見，80C51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。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)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。1位機(jī)在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過程控制方面非常有效；而8位機(jī)在數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算處理方面有明顯的長(zhǎng)處。MCS-51單片機(jī)中8位機(jī)和1位機(jī)的硬件資源復(fù)合在一起，二者相輔相

32、承，它是單片機(jī)技術(shù)上的一個(gè)突破，這也是MCS-51單片機(jī)在設(shè)計(jì)的精美之處。</p><p>　　3.1.2 最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　80C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單﹑可靠。在本次課程設(shè)計(jì)中，我使用的便是51單片機(jī)最小系統(tǒng)。用80C51單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖80C51單片機(jī)最小系統(tǒng)

33、所示。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點(diǎn)：</p><p>　　有可供用戶使用的大量I/O口線。</p><p>　　內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。</p><p>　　圖3.1 80C51單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。</p><p><b>　　1、時(shí)

34、鐘電路</b></p><p>　　80C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。80C51單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振

35、蕩晶體可在1.2MHZ到12MHZ之間選擇。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度</p><p>　　有少許影響，CX1、CX2可在20pF到100pF之間取值，但在60pF到70pF時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。所以本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇6MHZ,電容選擇65pF。</p><p>　　在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄

36、生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用NPO電容。</p><p><b>　　2、復(fù)位電路</b></p><p>　　80C51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。</p>

37、<p>　　復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。</p><p>　　最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。只要Vcc的上升時(shí)間不超過1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。時(shí)鐘頻率用6MHZ時(shí)C取22uF,R取1KΩ。</p><p>　　除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈

38、沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動(dòng)復(fù)位電路見圖3.2。時(shí)鐘頻率選</p><p>　　用6MHZ時(shí)，C取22uF,Rs取200Ω，RK取1KΩ。</p><p>　　圖3.2 80C51復(fù)位電路</p><p><b>　　3.2 電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　選好單片

39、機(jī)后，我們將各個(gè)模塊逐個(gè)進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　3.2.1 電機(jī)安裝與驅(qū)動(dòng)</p><p>　　將四個(gè)電機(jī)安裝在小車底盤上，并固定好，然后將電機(jī)與L298N模塊相連，通過以上的介紹，我們可以知道，如果是做兩輪驅(qū)動(dòng)，需要一個(gè)L298N，4輪驅(qū)動(dòng)需要用2個(gè)L298N。其中，一個(gè)控制左上，右上, 一個(gè)控制左下，右下。我們分別將其編號(hào)為1號(hào)和2號(hào)。1號(hào)L298N的in1in2控制右上，in

40、3in4控制左上。2號(hào)L298N的in1in2控制左下，in3in4控制右下。我們用P0^0~P0^3控制L298N輸入，這樣，兩個(gè)l298n需要8個(gè)輸入，即占用單片機(jī)的8個(gè)端口，在實(shí)驗(yàn)的過程中，我們發(fā)現(xiàn)，左上左下的電機(jī)是同步的，右上右下電機(jī)是同步的。因此說，1號(hào)L298N的in1in2和2號(hào)L298N的in3in4是相同的控制信號(hào)，1號(hào)L298N的in3in4和2號(hào)L298N的in1in2是相同的控制信號(hào)，我們自己焊了一個(gè)板子，具有三

41、排排針，然后對(duì)應(yīng)的引腳短路，其中一排連接單片機(jī)的引腳，另外兩排分別連接1號(hào)L298N和2號(hào)L298N。這樣，我們就節(jié)省了四個(gè)單片機(jī)的IO輸出。</p><p>　　圖3.3 L298N引腳控制</p><p>　　在此模塊中，我們采用第一種供電方式，即直接用單片機(jī)供電。</p><p>　　3.2.2 紅外循跡模塊</p><p>　　我

42、們將紅外循跡模塊的D0~D3與單片機(jī)的P0^4~P0^7口相連。用來檢測(cè)數(shù)據(jù)的輸出，是否檢測(cè)到障礙物，當(dāng)檢測(cè)到障礙物，會(huì)輸出低電平。</p><p>　　3.2.3 超聲波測(cè)距模塊</p><p>　　將Echo與P1^1相連，Trig與P1^2相連。</p><p>　　3.2.4 DTU無線控制模塊</p><p>　　首先，對(duì)DTU

43、進(jìn)行設(shè)置。使用串口線將DTU與電腦相連，打開設(shè)備管理器，查看所用端口。然后打開LQ1000 GPRS DTU參數(shù)配置與服務(wù)端軟件。</p><p>　　圖3.4 LQ1000 GPRS DTU參數(shù)配置</p><p>　　打開串口，進(jìn)入設(shè)置，然后是終端參數(shù)聯(lián)網(wǎng)設(shè)置。其接入中心IP設(shè)置為所在網(wǎng)絡(luò)IP地址。點(diǎn)擊設(shè)置按鈕。</p><p>　　圖3.5 LQ1000 GP

44、RS DTU終端參數(shù)聯(lián)網(wǎng)設(shè)置</p><p>　　返回LQ1000 GPRS DTU參數(shù)配置與服務(wù)端軟件。點(diǎn)擊退出設(shè)置。以上是DTU設(shè)置過程。</p><p><b>　　3.3 小車的控制</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)，集成了三個(gè)模塊，紅外循跡，超聲波測(cè)距與無線通信模塊，因此此智能小車可以工作在三種工作方式下。默認(rèn)為無線控制模塊。&

45、lt;/p><p>　　三種工作模式的選擇都是通過DTU無線模塊進(jìn)行控制。選擇不同的模式，將給單片機(jī)發(fā)送不同的指令。</p><p>　　如下圖是自己編寫的上位機(jī)程序，右下角部分是控制面板。</p><p>　　圖3.6 LQ1000 GPRS DTU上位機(jī)程序</p><p>　　當(dāng)我們選擇超聲波測(cè)距模式時(shí)，小車會(huì)進(jìn)行超聲波測(cè)距，并適時(shí)根據(jù)距離

46、障礙物的距離進(jìn)行運(yùn)動(dòng)方式的調(diào)整，我們將閾值設(shè)置為15，當(dāng)距離小于15cm時(shí)，小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為先后退0.8秒后向右運(yùn)動(dòng)0.8秒。</p><p>　　當(dāng)小車工作在紅外循跡模塊時(shí)，小車會(huì)按照地面上的黑線前進(jìn)，及時(shí)調(diào)整方向。</p><p>　　當(dāng)小車工作在無線模式下，我們可以控制小車5種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，前后左右停。</p><p>　　除此之外，小車還可以由手機(jī)控制其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

47、。下面介紹手機(jī)控制小車運(yùn)動(dòng)過程。如下圖是手機(jī)控制小車運(yùn)動(dòng)的APP。</p><p>　　圖3.7 手機(jī)控制小車運(yùn)動(dòng)APP</p><p>　　首先輸入DTU所在網(wǎng)絡(luò)IP地址。點(diǎn)擊連接。下面即可對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制。</p><p><b>　　軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖4 智能小車系統(tǒng)程序框圖<

48、;/p><p>　　其中，軟件程序包括三部分。</p><p>　　第一部分，51單片機(jī)程序編寫，將各個(gè)模塊模塊化到一起，控制小車工作在各個(gè)模式。</p><p>　　如上圖所示是智能小車的系統(tǒng)程序框圖。主要處理流程包括初始化、判斷等。</p><p>　　初始化主要設(shè)定處理的各項(xiàng)外設(shè)，如時(shí)鐘、定時(shí)器、IO輸入輸出、SPI、UART、DMA等等。

49、</p><p>　　第二部分，上位機(jī)程序的編寫。由C++的MFC程序。編寫了控制小車運(yùn)動(dòng)的控制面板。</p><p>　　第三部分，手機(jī)App編寫。這部分是求教于實(shí)驗(yàn)室的師兄幫助編寫完成的。</p><p><b>　　5.心得與體會(huì)</b></p><p>　　經(jīng)過半個(gè)學(xué)期的努力，終于順利的完成了基于GPRS無線發(fā)射

50、模塊的51單片機(jī)智能小車設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)用上位機(jī)控制小車工作在不同的工作模式下，或者是利用手機(jī)APP控制小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。</p><p>　　在制作的過程中，遇到了許多問題，并不斷去解決，學(xué)習(xí)到了許多知識(shí)。</p><p>　　首先對(duì)于單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)有了一定的了解，更加深入的了解了定時(shí)器，中斷的使用。除此之外，學(xué)習(xí)了GPRS模塊，可以完成遠(yuǎn)距離無線控制。軟件方面，進(jìn)一步學(xué)習(xí)了程序的模塊化，

51、使得程序更加簡(jiǎn)潔。另外，學(xué)習(xí)了c++編程，編寫了上位機(jī)MFC程序。十分具有成就感。</p><p>　　存在的問題，因?yàn)樵谡麄€(gè)過程中將重點(diǎn)放在無線模塊的調(diào)試，對(duì)于超聲波與紅外循跡模塊沒有過多的投入，導(dǎo)致成果檢測(cè)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)超聲波測(cè)距模塊硬件出現(xiàn)問題，導(dǎo)致效果不穩(wěn)定。對(duì)于紅外循跡模塊，最初小車的速度過快，當(dāng)循跡轉(zhuǎn)彎的時(shí)候小車來不及反應(yīng)，所以看起來不夠靈敏，因此降低占空比，降低小車的速度可以很好的解決這個(gè)問題。<

52、/p><p>　　整體來說，雖然任務(wù)大體完成，單仍然存在許多可以改進(jìn)的地方。例如小車的速度不能實(shí)時(shí)的控制，距離可以返回給上位機(jī)但是不能顯示在小車上，因此說另外可以添加顯示模塊，對(duì)速度距離進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示。對(duì)于超聲波和紅外效果也可以進(jìn)一步進(jìn)行改進(jìn)。另外還可以集成攝像頭模塊等。</p><p>　　此次的課程設(shè)計(jì)不僅教會(huì)了我專業(yè)知識(shí)，更加讓我明白了要想學(xué)到東西要親自動(dòng)手這個(gè)道理，一個(gè)部分一個(gè)部分的完

53、成，一個(gè)問題一個(gè)問題的解決。將各個(gè)部分整合到一起，軟件與硬件是分不開的。遇到問題也要不驕不躁，認(rèn)真學(xué)習(xí)進(jìn)而解決問題。</p><p><b>　　6.附錄</b></p><p><b>　　Main.c</b></p><p>　　/*-------------------------------------------

54、-------</p><p>　　P0.1-P0.4用于電機(jī)控制</p><p><b>　　中斷用來接收數(shù)據(jù)</b></p><p>　　--------------------------------------------------------*/</p><p>　　#include <reg52.h&

55、gt;//包函8051內(nèi)部資源的定義</p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　#include <stdio.h></p><p>　　#include "delay.h"</p><p>　　#include "move.h"<

56、;/p><p>　　#include "chuankou.h"</p><p>　　#include "hongwai.h"</p><p>　　#include "UltrasonicDistanceDriver.h"</p><p>　　#include "Ultrason

57、icDistanceConfig.h"</p><p>　　//#include " "</p><p>　　//unsigned char temp;</p><p>　　bit rec=0, send=1;</p><p>　　//#include""</p><p&g

58、t;<b>　　main()</b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　char pcOutBuf[30]; //串口返回超聲波測(cè)距字符串緩存</p><p>　　unsigned int iOld=0; //超聲波測(cè)得的距離</p><p>　　unsigned

59、int control_flag;</p><p>　　InitUART();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　control_flag=get_control_flag();</p><p>

60、　　if(control_flag==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　send_byte(temp);</p><p>　　while(control_flag==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　InitUl

61、trasonicDistance();</p><p>　　//當(dāng)調(diào)用測(cè)距函數(shù)后，返回為0，表示測(cè)距成功，否則測(cè)距函數(shù)正在延遲中</p><p>　　//當(dāng)取值有效時(shí)，如果與前次值沒變化，則不作更新</p><p>　　iOld = getDistance();</p><p>　　//sprintf(pcOutBuf, "S=%d

62、\r\n", iOld);</p><p>　　//SerialSendStr(pcOutBuf); //送到串口</p><p>　　if(iOld<30)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　stop_car();</p><p>　　delay1

63、ms(10);</p><p><b>　　back();</b></p><p>　　delay1ms(1000);</p><p>　　delay1ms(1000);</p><p>　　stop_car();</p><p>　　delay1ms(10);</p><p&

64、gt;　　turn_right(); //右邊不轉(zhuǎn) 左邊轉(zhuǎn) int1,2控制右側(cè)</p><p>　　delay1ms(1000);</p><p>　　delay1ms(1000);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p>

65、<p><b>　　{ </b></p><p>　　straight(); </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　

66、　else if(control_flag==2)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　hongwai();</p><p>　　//P0=0XF0;</p><p>　　send_byte(temp);</p><p><b>　　}</b><

67、/p><p>　　else if(control_flag==3)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　//state='W';</p><p>　　while(temp!='I'&&temp!='U')</p><p

68、><b>　　{</b></p><p>　　send_byte(temp);</p><p>　　if( temp=='Q')</p><p><b>　　{</b></p><p>　　stop_car();</p><p>　　delay1ms(

69、5);</p><p>　　straight();</p><p>　　delay1ms(100);</p><p>　　delay1ms(100);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(temp=='H')</p><p

70、><b>　　{</b></p><p>　　stop_car();</p><p>　　delay1ms(5);</p><p><b>　　back();</b></p><p>　　delay1ms(100);</p><p>　　delay1ms(100);

71、</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(temp=='Y')</p><p><b>　　{</b></p><p>　　turn_right(); //右邊不轉(zhuǎn) 左邊轉(zhuǎn) int1,2控制右側(cè)</p><p>　　

72、delay1ms(1000);</p><p>　　delay1ms(1000);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(temp=='Z')</p><p><b>　　{</b></p><p>　　turn_left

73、(); //左邊不轉(zhuǎn) 右邊轉(zhuǎn)</p><p>　　delay1ms(1000);</p><p>　　delay1ms(1000);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(temp=='T')</p><p><b>　　{<

74、;/b></p><p>　　stop_car();</p><p>　　delay1ms(1000);</p><p>　　delay1ms(1000);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><

75、p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*--------------------------------------------------</p><p><b>　

76、　Move.c</b></p><p>　　--------------------------------------------------*/</p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#include "move.h"</p><p>　　#include

77、"delay.h"</p><p>　　void straight()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int1=1; </p><p><b>　　int2=0;</b></p><p><b>　　int3=1

78、;</b></p><p>　　int4=0; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　void back()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int1=0; </p><p>&l

79、t;b>　　int2=1;</b></p><p><b>　　int3=0;</b></p><p><b>　　int4=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void turn_right() //右邊不轉(zhuǎn) 左邊

80、轉(zhuǎn) int1,2控制右側(cè)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int1=0; </p><p><b>　　int2=0;</b></p><p><b>　　int3=1;</b></p><p><b>　　i

81、nt4=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void turn_left() //左邊不轉(zhuǎn) 右邊轉(zhuǎn)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int1=1; </p><p><b>　　

82、int2=0;</b></p><p><b>　　int3=0;</b></p><p><b>　　int4=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void stop_car() //停</p><p

83、><b>　　{</b></p><p>　　int1=0; </p><p><b>　　int2=0;</b></p><p><b>　　int3=0;</b></p><p><b>　　int4=0;</b></p>&l

84、t;p><b>　　}</b></p><p>　　/*--------------------------------------------------</p><p><b>　　hongwai.c</b></p><p>　　------------------------------------------

85、--------*/</p><p>　　#include <reg52.h>//包函8051內(nèi)部資源的定義</p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　#include "move.h"</p><p>　　#include "delay.h&q

86、uot;</p><p>　　#include "hongwai.h" </p><p>　　void hongwai()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(text1==0&&text2==0&&text3==1) //探測(cè)到之

87、后輸出為0；</p><p><b>　　{</b></p><p>　　stop_car();</p><p>　　delay1ms(100);</p><p>　　turn_right();</p><p>　　delay1ms(1000);</p><p>　　del

88、ay1ms(1000);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(text1==1&&text2==0&&text3==0) //探測(cè)到之后輸出為0；</p><p><b>　　{</b></p><p>　　stop_car();&

89、lt;/p><p>　　delay1ms(100);</p><p>　　turn_left();</p><p>　　delay1ms(1000);</p><p>　　delay1ms(1000);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>

90、　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　stop_car();</p><p>　　delay1ms(100);</p><p>　　straight();</p><p>　　delay1ms(100);</p><p&g

91、t;<b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*--------------------------------------------------</p><p>　　chuankou.c</p><p>　　----------------------

92、----------------------------*/</p><p>　　#include <reg52.h>//包函8051內(nèi)部資源的定義</p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　#include "chuankou.h"</p><p>　　

93、unsigned int control_flag;</p><p>　　void InitUART(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD = 0x20;</p><p>　　SCON = 0x50;</p><p>　　TH1 = 0xFD;</

94、p><p>　　TL1 = TH1;</p><p>　　PCON = 0x00;</p><p><b>　　EA = 1;</b></p><p><b>　　ES = 1;</b></p><p><b>　　TR1 = 1;</b></p>

95、;<p>　　control_flag=3;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void send_byte(unsigned char str1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if((rec==1)&&(sen

96、d==1)) //rec=1 說明接收完數(shù)據(jù)既沒有發(fā)也沒有收</p><p><b>　　{</b></p><p>　　SBUF=str1;</p><p><b>　　rec=0;</b></p><p><b>　　send=0;</b></p>&l

97、t;p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*-------------------------------------------------------</p><p>　　*向串口發(fā)送一個(gè)字符串 以'\0'結(jié)束</p><p&

98、gt;　　*@param char *str 需要發(fā)送的字符串指針</p><p>　　*@return void</p><p>　　*-----------------------------------------------------*/</p><p>　　void SerialSendStr(char *str)</p><p>

99、;<b>　　{</b></p><p>　　while(*str)</p><p>　　send_byte(*str++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　unsigned int get_control_flag()</p><p><

100、b>　　{</b></p><p>　　return control_flag;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void UARTInterrupt(void) interrupt 4</p><p><b>　　{</b></p>&

101、lt;p><b>　　if(RI)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　RI = 0;</b></p><p>　　temp=SBUF;</p><p><b>　　rec=1;</b></p>

102、<p>　　if(temp=='U')</p><p><b>　　{</b></p><p>　　control_flag=1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(temp=='I')</p><p>

103、;<b>　　{</b></p><p>　　control_flag=2;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(temp=='W')</p><p><b>　　{</b></p><p>　　contro

104、l_flag=3;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TI =

105、 0;</b></p><p><b>　　send=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*-----------------------------------------------

106、---</p><p>　　UltrasonicDistance.c</p><p>　　--------------------------------------------------*/</p><p>　　#include <reg52.h>//包函8051內(nèi)部資源的定義</p><p>　　#include <

107、;intrins.h></p><p>　　#include "UltrasonicDistanceDriver.h"</p><p>　　#include "UltrasonicDistanceConfig.h"</p><p>　　//*****************************************

108、**********//</p><p>　　// HC-SR04 超聲波測(cè)距模塊操作庫 //</p><p>　　//---------------------------------------------------//</p><p>　　// 晶振:11.0592

109、 //</p><p>　　// Create Date:2011-09-27 User:JerryLi //</p><p>　　// email:lijian@dzs.mobi //</p><p>　　// 工作時(shí)將會(huì)占用 T0 計(jì)數(shù)器

110、 //</p><p>　　// HC-SR04 的探測(cè)精度范圍為 2cm-400cm // </p><p>　　// 在當(dāng)前晶振工作頻率下，一次有效測(cè)距需要23.42ms // </p><p>　　//----------------------------------------------

111、-----//</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　uint distance;</p><p>　　int time,sum=0;</p><p>　　int succeed_flag;

112、</p><p>　　uchar timeL,i;</p><p>　　uchar timeH;</p><p>　　void delay_20us()</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　uchar a ;</b></p>&

113、lt;p>　　for(a=0;a<100;a++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*-------------------------------------------------------</p><p>　　*超聲波測(cè)距模塊初始化函數(shù)</p><p>　　*@retu

114、rn void</p><p>　　*-------------------------------------------------------*/</p><p>　　void InitUltrasonicDistance(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　distance=0

115、;</p><p>　　Trig=0; //首先拉低脈沖輸入引腳</p><p>　　EA=1; //打開總中斷0 </p><p>　　TMOD|=0x01; //定時(shí)器1，16位工作方式 </p><p><b>　　}</b></p><p>　　void

116、delay(uint z)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;y>0;y--);</p><p><b

117、>　　}</b></p><p>　　/*-------------------------------------------------------</p><p>　　*獲取最近一次測(cè)得的距離</p><p>　　* 注意:每次成功測(cè)距，需要耗時(shí)100ms-150ms左右時(shí)間</p><p>　　*---------

118、----------------------------------------------*/</p><p>　　unsigned int getDistance(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<10;i++)</p><p><b>　　{

119、 </b></p><p>　　EA=0; //關(guān)總中斷</p><p>　　Trig=1; //超聲波輸入端</p><p>　　delay_20us(); //延時(shí)20us</p><p>　　Trig=0; //產(chǎn)生一個(gè)20us的脈沖</p><p&

120、gt;　　while(Echo==0); //等待Echo回波引腳變高電平</p><p>　　succeed_flag=0; //清測(cè)量成功標(biāo)志</p><p><b>　　EA=1; </b></p><p>　　EX0=1; //打開外部中斷0</p><p>　　TH0=0;

121、//定時(shí)器1清零</p><p>　　TL0=0; //定時(shí)器1清零</p><p>　　TF0=0; //計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志</p><p>　　TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)器0</p><p>　　delay(10); //等待測(cè)量的結(jié)果</p><p>　　

122、TR0=0; //關(guān)閉定時(shí)器1</p><p>　　EX0=0; //關(guān)閉外部中斷0</p><p>　　if(succeed_flag==1)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　time=timeH*256+timeL;</p><

123、p>　　distance=time*0.0172; //厘米 </p><p>　　} </p><p>　　if(succeed_flag==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　distance=100;

124、 //沒有回波則清零</p><p><b>　　} </b></p><p>　　sum=sum+distance;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　distance=sum/10;</p><p>　　// display(di

125、stance); </p><p><b>　　sum=0;</b></p><p>　　return distance;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//外部中斷0，用做判斷回波電平</p><p>　　void exter() int

126、errupt 0 // 外部中斷0是0號(hào)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　EX0=0; //關(guān)閉外部中斷 </p><p>　　timeH =TH0; //取出定時(shí)器的值</p><p>　　timeL =TL0; //取出定時(shí)器的值</p>

127、<p>　　succeed_flag=1;//至成功測(cè)量的標(biāo)志</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//定時(shí)器1中斷,用做超聲波測(cè)距計(jì)時(shí)</p><p>　　void timer1() interrupt 1 //</p><p><b>　　{</b></