多功能遙控小車(chē)畢業(yè)論文

1、<p>　　論文題目：多功能遙控小車(chē)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　無(wú)線(xiàn)遙控的機(jī)器人小車(chē)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(chē)為對(duì)象。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(wú)線(xiàn)遙控模塊

2、、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。將自制的控制電路、控制程序和四輪小車(chē)機(jī)械結(jié)構(gòu)相結(jié)合，制作多功能機(jī)器人小車(chē)。實(shí)驗(yàn)調(diào)試實(shí)現(xiàn)了智能小車(chē)的藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)遙控、自動(dòng)避障、自動(dòng)循跡等功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞:單片機(jī) ；藍(lán)牙遙控 ；PWM調(diào)速；光電傳感器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>

3、　　the robot wireless remote control can play a special role in the dangerous environment of operation, personnel collection application. The graduation design,selection&#

4、160;of multifunctional intelligent vehicle based on Bluetooth remote control as the object. The design of hardware circuit principle diagram and PCB diagram of the system, a c

5、ontrol system based on STC12C5A60S2 MCU as the main control chip,using L293D as the motor drive chip, Bluetooth wireless remote control module, the infrared photo</p><p><b&g

6、t;　　前言</b></p><p>　　隨著汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車(chē)的研究也就越來(lái)越受人關(guān)注。遙控小車(chē)起源于美國(guó)，由于政府對(duì)無(wú)線(xiàn)遙控小車(chē)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(chē)技術(shù)上占據(jù)著明顯優(yōu)勢(shì)。我國(guó)的無(wú)線(xiàn)遙控小車(chē)研究工作始于20世紀(jì)中后期，在國(guó)家的863、973等技術(shù)發(fā)展計(jì)劃的重點(diǎn)支持下，國(guó)內(nèi)已大范圍地進(jìn)行無(wú)線(xiàn)遙控小車(chē)的研究。全國(guó)電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都

7、有智能小車(chē)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。可見(jiàn)其研究意義很大。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出的。設(shè)計(jì)的智能電動(dòng)小車(chē)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線(xiàn)遙控，串口通訊，實(shí)時(shí)檢測(cè)速度，避障礙等功能。無(wú)線(xiàn)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)。各種家電共用遙控，并可組網(wǎng)與公眾互聯(lián)網(wǎng)相接，共享有用信息。目前藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)遙控的短板在于傳輸距離短和芯片價(jià)格高方面。但隨

8、著科技發(fā)展，這些問(wèn)題正在逐步得以解決。 無(wú)線(xiàn)遙控機(jī)器人有著廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　根據(jù)題目的要求繪制電路原理圖和PCB圖，制作電路板；在Keil C編譯環(huán)境下編寫(xiě)控制程序并調(diào)試，確定如下方案：在藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)遙控的基礎(chǔ)上，加裝光電紅外傳感器、光敏電阻、溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)的速度、位置、運(yùn)行狀況、運(yùn)行環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所檢測(cè)到的各種數(shù)據(jù)，對(duì)電動(dòng)車(chē)經(jīng)行對(duì)應(yīng)的

9、控制并將計(jì)算出的數(shù)據(jù)送至上位機(jī)顯示，實(shí)現(xiàn)真正的實(shí)時(shí)監(jiān)控。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)可以對(duì)電動(dòng)車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可滿(mǎn)足對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。本設(shè)計(jì)采用STC系列中的STC12C5A60S2單片機(jī)。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(chē)的無(wú)線(xiàn)遙控、自動(dòng)避障、自動(dòng)尋跡、尋光、自動(dòng)測(cè)溫等功能。</p><p><b>　　1、緒論</b>&l

10、t;/p><p>　?。ㄒ唬┲悄苄≤?chē)的作用和意義  </p><p>　　自第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生以來(lái)，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。近年來(lái)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)诓粩嗵接憽⒏脑?、認(rèn)識(shí)自然的過(guò)程中，制造能替代人勞動(dòng)的機(jī)器一直是人類(lèi)的夢(mèng)想。 </p><p>　　隨著科學(xué)技

11、術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的感系統(tǒng)，對(duì)于視覺(jué)的各種技術(shù)而言圖像處理技術(shù)已相當(dāng)發(fā)達(dá)，而基于圖像的理解技術(shù)還很落后，機(jī)器視覺(jué)需要通過(guò)大量的運(yùn)算也只能識(shí)別一些結(jié)構(gòu)化環(huán)境簡(jiǎn)單的目標(biāo)。視覺(jué)傳感器的核心器件是攝像管或CCD，目前的CCD已能做到自動(dòng)聚焦。但CCD傳感器的價(jià)格、體積和使用方式上并不占優(yōu)勢(shì)，因此在不要求清晰圖像只需要粗略感覺(jué)的系統(tǒng)中考慮使用接近覺(jué)傳感器是覺(jué)傳感器種類(lèi)越來(lái)越多，其中視覺(jué)傳感器成為自動(dòng)行走和駕駛的重要部件。視覺(jué)的典型應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樽灾魇街?/p>

12、能導(dǎo)航一種實(shí)用有效的方法。 </p><p>　　機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)避障功能就必須要感知障礙物，避障控制系統(tǒng)是基于自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)（AVG—auto-guide vehicle）系統(tǒng)，基于它的智能小車(chē)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避開(kāi)障礙，選擇正確的行進(jìn)路線(xiàn)。使用傳感器感知障礙并作出判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作。 </p><p>　　該智能小車(chē)可以作為機(jī)器人的典型代表。它可以分為三大組成部分：傳感

13、器檢測(cè)部分、CPU、執(zhí)行部分?；谏鲜鲆螅瑐鞲袡z測(cè)部分考慮到小車(chē)一般不需要感知清晰的圖像，只要求粗略感知即可，所以可以舍棄昂貴的CCD傳感器而考慮使用價(jià)廉物美的紅外反射式傳感器來(lái)充當(dāng)。智能小車(chē)的執(zhí)行部分，是由直流電機(jī)來(lái)充當(dāng)?shù)模饕刂菩≤?chē)的行進(jìn)方向和速度。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)一般有兩種方案：第一，勿需占用單片機(jī)資源，直接選擇有PWM功能的單片機(jī)，這樣可以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)速；第二，可以由軟件模擬PWM輸出調(diào)制，需要占用單片機(jī)資源，難以精確調(diào)速，

14、但單片機(jī)型號(hào)的選擇余地較大。考慮到實(shí)際情況，本文選擇第二種方案。CPU使用STC89C52單片機(jī)，配合軟件編程實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　?。ǘ┲悄苄≤?chē)的現(xiàn)狀 </p><p>　　現(xiàn)智能小車(chē)發(fā)展很快，從智能玩具到其它各行業(yè)都有實(shí)質(zhì)成果。其基本可實(shí)現(xiàn)循跡、避障、檢測(cè)貼片、尋光入庫(kù)、避崖等基本功能，這幾節(jié)的電子設(shè)計(jì)大賽智能小車(chē)又在向聲控系統(tǒng)發(fā)展。比較出名的飛思卡爾智能小

15、車(chē)更是走在前列。我此次的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)循跡避障這兩個(gè)功能。</p><p>　　2、 方案比較與論證</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是針對(duì)無(wú)線(xiàn)遙控智能車(chē)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和制作。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(chē)的無(wú)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(xiàn)檢測(cè)功能、距離檢測(cè)功能等。</p><p><b>

16、　　2.1總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖2.1系統(tǒng)原理框圖</p><p>　　本小車(chē)是以STC12C5A60S2為主控制器。開(kāi)始由電腦或者手機(jī)發(fā)送藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)信號(hào)來(lái)啟動(dòng)并復(fù)位小車(chē)，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(guò)單片機(jī)控制小車(chē)行駛、顯示、避障和調(diào)速。智能車(chē)使用4WD驅(qū)動(dòng)，以提高整車(chē)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性；在智能車(chē)進(jìn)駛過(guò)程中，采用雙極式H型PWM脈寬調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)

17、快速、平穩(wěn)地的調(diào)速；通過(guò)超聲波傳感器和紅外光電傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障，自動(dòng)循跡等功能；通過(guò)透射式光電傳感器計(jì)量輪子旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)（也就是脈沖數(shù)）實(shí)現(xiàn)速度檢測(cè)功能；最后通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)傳輸功能將智能車(chē)的行駛信息實(shí)時(shí)地傳送給上位機(jī)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。當(dāng)然也可通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)遙控來(lái)控制小車(chē)的行駛狀態(tài)。這就是本設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)思路。</p><p><b>　　2.2無(wú)線(xiàn)模塊設(shè)計(jì)</b></p>&l

18、t;p>　　無(wú)線(xiàn)控制是為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)智能車(chē)的遠(yuǎn)程遙控，使小車(chē)可以在遙控狀態(tài)下代替人類(lèi)完成一些危險(xiǎn)項(xiàng)目。目前短距離無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)主要有兩大類(lèi)，一類(lèi)是基于IrDA紅外無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，另一類(lèi)是基于ISM(Industrial Scientific Medical)頻段射頻通信技術(shù)。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(lái)決定。表2.1所示為四種

19、短距離無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)主要性能參數(shù)。</p><p>　　表2.1 幾種典型無(wú)線(xiàn)傳輸方案比較</p><p>　　方案：通過(guò)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。在以上的幾種中，我最終選擇了藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)傳輸方式。</p><p><b>　　2.3顯示模塊設(shè)計(jì)</b></p>

20、;<p>　　顯示模塊的主要功能是顯示小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，位置及運(yùn)動(dòng)時(shí)間等信息。常用顯示器件有LCD顯示器、數(shù)碼管，點(diǎn)陣屏等等。根據(jù)此次設(shè)計(jì)需要我提出了以下實(shí)現(xiàn)方案。</p><p>　　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。</p><p>　　方案二：采用1602LCD顯示器顯示。此方案采用集成顯示模塊，硬件電路更加簡(jiǎn)單，并且液

21、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。</p><p>　　方案三：PC機(jī)顯示。通過(guò)上位機(jī)的串口軟件來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控智能車(chē)的行駛信息。軟件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，無(wú)需其他的外部硬件設(shè)計(jì)。</p><p>　　表2.2 幾種典型顯示方式比較</p><p>　　方案：通過(guò)表格可以看出，方案三更加簡(jiǎn)單方便，且在智能車(chē)行駛過(guò)程中，通過(guò)LCD來(lái)觀(guān)察智能車(chē)行駛信息也不方便，所以我最終選

22、擇方案三為本設(shè)計(jì)中的顯示方案。但為了以后的功能擴(kuò)展，也附加了1602LCD顯示功能。為了節(jié)約電能，單獨(dú)使用了一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)控制LCD的通斷。</p><p><b>　　2.4測(cè)速模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　測(cè)速模塊的功能是完成當(dāng)前小車(chē)速度信息采集，并輸出標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，供單片機(jī)處理，運(yùn)算出小車(chē)實(shí)時(shí)速度。速度檢測(cè)可用加速度傳感器，光電編碼盤(pán)，測(cè)速電機(jī)等實(shí)現(xiàn)。

23、</p><p>　　方案一：磁式測(cè)速發(fā)電機(jī)</p><p>　　永磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種將轉(zhuǎn)子速度轉(zhuǎn)化為電氣信號(hào)的機(jī)電式信號(hào)元件，是伺服系統(tǒng)中基本元件之一。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。永磁式測(cè)速發(fā)電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子和電刷部件等組成。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。因此永磁式直流測(cè)速發(fā)電機(jī)在電氣性能方面應(yīng)滿(mǎn)足

24、以下要求：</p><p>　?。?）輸出電壓和轉(zhuǎn)速成線(xiàn)性關(guān)系</p><p>　　（2）溫度變化對(duì)輸出特性影響小</p><p>　?。?）輸出電壓波紋小</p><p>　?。?）正反轉(zhuǎn)的輸出特性應(yīng)該一致</p><p><b>　　方案二：光電編碼器</b></p><p

25、>　　按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類(lèi)。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。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。工作時(shí)，光電碼盤(pán)安裝在轉(zhuǎn)子端軸上，隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，光電碼盤(pán)也跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，如果有一個(gè)固定光源照射在碼盤(pán)上，則可利用光敏元件來(lái)接收到的光的次數(shù)就是碼盤(pán)的編碼數(shù)。若編碼數(shù)為60

26、，測(cè)量時(shí)間為t，測(cè)量到的脈沖數(shù)為N，則轉(zhuǎn)速為n=N/(t*60)*60=N/t。</p><p><b>　　方案三：光電對(duì)射式</b></p><p>　　采用對(duì)射式紅外傳感器。在輪輻面板上均勻刻出槽孔，在輪子兩側(cè)固定相對(duì)的紅外發(fā)射、接收器件。在過(guò)孔處接收器可以接收到信號(hào)。從而輪子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以產(chǎn)生連續(xù)脈沖信號(hào)，通過(guò)對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)進(jìn)行車(chē)速測(cè)量。</p>&l

27、t;p>　　表2.3 幾種測(cè)速方案比較</p><p>　　方案：通過(guò)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(kāi)發(fā)難度較高，因此最終我選擇方案三。</p><p>　　設(shè)計(jì)的方案是使用一塊亞克力盤(pán)（如圖2.3），在盤(pán)上刻出20格方槽。盤(pán)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。遮光盤(pán)在凹槽中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，缺口進(jìn)入

28、凹槽時(shí)，紅外線(xiàn)可以通過(guò)，缺口離開(kāi)凹槽紅外線(xiàn)被阻擋。由此可見(jiàn)，車(chē)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)。為實(shí)現(xiàn)可逆記數(shù)功能，我在測(cè)距儀中并列放置了兩個(gè)槽型光電耦合器，遮光盤(pán)先后通過(guò)凹槽可產(chǎn)生兩個(gè)脈沖信號(hào)。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(chē)的行駛方向。</p><p><b>　　圖2.2碼盤(pán)圖</b></p

29、><p><b>　　2.5調(diào)速模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　方案一：串電阻調(diào)速系統(tǒng)。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。改變勵(lì)磁電流的方向則輸出電壓的極性和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向都隨著改變，所以G-M系統(tǒng)的可逆運(yùn)行是很容易實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，至少包含兩

30、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)。且技術(shù)落后，因此擱置不用。</p><p>　　方案二：靜止可控整流器。簡(jiǎn)稱(chēng)V-M系統(tǒng)。V-M系統(tǒng)是當(dāng)今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類(lèi)型，可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。V-M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。它的另一個(gè)缺點(diǎn)是運(yùn)行條件要

31、求高，維護(hù)運(yùn)行麻煩。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。</p><p>　　方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。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(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)二極管續(xù)流，兩端電壓接近于零。脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modul

32、ation），簡(jiǎn)稱(chēng)PWM。脈沖周期不變，只改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，即通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)進(jìn)行直流調(diào)速。</p><p>　　表2.4 幾種調(diào)速方式的比較</p><p>　　PWM調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）由于PWM調(diào)速系統(tǒng)的開(kāi)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

33、：10000左右。由于電流波形比V-M系統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電動(dòng)機(jī)的損耗和發(fā)熱都比較小。</p><p>　?。?）同樣由于開(kāi)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)。</p><p>　?。?）由于電力電子器件只工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率較高。</p><p>　　方案：根據(jù)以上綜合比較，以

34、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。</p><p><b>　　2.6循跡模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　探測(cè)路面黑線(xiàn)的原理：光線(xiàn)照射到路面并反射，由于黑線(xiàn)和白線(xiàn)的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來(lái)判斷傳感器和黑線(xiàn)相對(duì)位置。</p><p>　　方案一：采用可見(jiàn)光發(fā)光二極管和光敏二極管</p&g

35、t;<p>　　采用普通可見(jiàn)光發(fā)光管和光敏管組成的發(fā)射－接收電路。其缺點(diǎn)在于易受到環(huán)境光源的影響。即便提高發(fā)光管亮度也難以抵抗外界光的干擾。</p><p>　　方案二：采用反射式紅外發(fā)射－接收器</p><p>　　采用反射式紅外發(fā)射－接收器。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。</p><p

36、>　　方案：根據(jù)本題目中對(duì)探測(cè)地面的要求，由于傳感器可以在車(chē)體的下部，發(fā)射、接收距地面都很近，外界光對(duì)其的干擾都很小。在基本不影響效果的前提下，為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，我選用了方案二。</p><p><b>　　2.7避障模塊設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　方案：紅外式探測(cè)</b></p><p>　　采用紅外式發(fā)

37、射、檢測(cè)一體化模塊。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。用波瓣較寬的脈沖調(diào)制型紅外發(fā)射管和接收器。其優(yōu)點(diǎn)是電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但抗干擾性較弱。</p><p>　　表2.5 幾種傳感器的比較</p><p>　　方案：通過(guò)綜合考慮，我最終選擇紅外模塊安裝在小車(chē)車(chē)尾實(shí)現(xiàn)小車(chē)倒車(chē)壁障，在小車(chē)的兩側(cè)安裝光電檢測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)前行壁障。</p><p>　　3、 智能車(chē)

38、機(jī)結(jié)構(gòu)分析</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，小車(chē)使用四輪驅(qū)動(dòng)。四輪驅(qū)動(dòng)式的結(jié)構(gòu)中因?yàn)楹筝喌霓D(zhuǎn)動(dòng)力矩的增大，所以在橫向上的輪胎阻力要大于2輪驅(qū)動(dòng)式的，因此四輪驅(qū)動(dòng)式的車(chē)子不易發(fā)生方向偏移。而且四輪驅(qū)動(dòng)的車(chē)子動(dòng)力更大，爬坡能力更強(qiáng)。但存在一些不足，如：四輪驅(qū)動(dòng)式的車(chē)子更加耗電，而且車(chē)體比一般的2輪驅(qū)動(dòng)式的車(chē)體重。從整體的性能來(lái)看四輪驅(qū)動(dòng)式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是很明顯的。</p><p><b&g

39、t;　　3.1底板設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖3.1 智能車(chē)底板圖</p><p>　　底板是用來(lái)支撐車(chē)體的主要部件。同時(shí)也是用來(lái)固定車(chē)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(xiàn)孔，其余的槽孔是用來(lái)留在日后擴(kuò)展用的。每個(gè)器件的安裝位置如圖3.1所示。底板采用的是亞克力板材。安裝方便，結(jié)構(gòu)可靠穩(wěn)定。</p><p&g

40、t;　　圖3.2 底盤(pán)共振頻率分析</p><p>　　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(chē)的整車(chē)車(chē)體重500g,所以在底盤(pán)的中心處加5N的力，經(jīng)過(guò)電腦的自動(dòng)網(wǎng)格劃分，通過(guò)軟件的共振頻率計(jì)算后得到圖示的應(yīng)力分布圖。從圖中可以看出，底板的中間部分是應(yīng)力最集中的一塊，也是最危險(xiǎn)的一塊，如果車(chē)體的振動(dòng)頻率過(guò)快，底板很可能會(huì)從中間層開(kāi)始斷裂，所以要對(duì)底板經(jīng)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減小底板的長(zhǎng)

41、度或者加大底板的厚度。</p><p>　　3.2 電機(jī)與底板的連接支架設(shè)計(jì)</p><p><b>　　圖3.3電機(jī)支架圖</b></p><p>　　電機(jī)支架主要是用來(lái)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，Ф4為支架的定位孔。它通過(guò)慒孔和Ф4圓孔來(lái)綁定電機(jī)，靠左右兩側(cè)的肩臺(tái)與底板卡在一起。支架的材料也是

42、亞克力板（PMMA）。</p><p>　　表3.1 機(jī)械零部件表格</p><p><b>　　3.3整體裝配圖</b></p><p>　　圖3.4 整車(chē)裝配圖</p><p>　　圖3.5整車(chē)材料明細(xì)圖</p><p>　　整體車(chē)體由車(chē)盤(pán)，輪子，電機(jī)，電機(jī)支架，測(cè)速碼盤(pán)，托板組成。</

43、p><p>　　在以往的智能小車(chē)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(wàn)向輪牽引，左右分別為驅(qū)動(dòng)輪。雖然三輪式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于操作，但是在小車(chē)行駛過(guò)程中的穩(wěn)定性不足，且由于萬(wàn)向輪的徑向阻力非常小，所以很容易偏向。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)?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(chē)前進(jìn)過(guò)程中很難偏向

44、。</p><p>　　4、 控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)</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)等能不能滿(mǎn)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，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

45、模塊等，還要設(shè)計(jì)合適的接口電路。</p><p>　　4.1 MCU的選型</p><p>　　本設(shè)計(jì)中使用的是STC12C5A60S2單片機(jī)。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。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、PWM發(fā)生器、內(nèi)置看門(mén)狗、內(nèi)置8

46、路高速10位A/D轉(zhuǎn)換、獨(dú)特波特率發(fā)生器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器等。它們都是通過(guò)片內(nèi)單一總線(xiàn)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。</p><p>　　圖4.1 STC12C5A60S2引腳圖</p><p>　　表4.1 STC12C5A60S2硬件結(jié)構(gòu)表</p><p>　　由上表可見(jiàn)，STC12C5A60S2單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部

47、件種類(lèi)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，計(jì)算速度比普通的8051快8~12倍。</p><p>　　4.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用L293D芯片，L293是ST公司生產(chǎn)的一種

48、高電壓、小電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。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。其輸出電流為100mA，最高電流2A，最高工作電壓36V，可以驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載，可以控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，且很容易被單片機(jī)控制。用單片機(jī)控制晶體管使之工作在占空比可調(diào)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H橋電路保證了可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開(kāi)關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很高，是一種廣泛采用的調(diào)速技術(shù)。</p

49、><p>　　圖4.3 L293D內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖示為L(zhǎng)293d的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，L293d內(nèi)置了與門(mén)、非門(mén)、三級(jí)管組成的兩組電路，因?yàn)槠渑帕行螤钕瘛瓾’子母，所以稱(chēng)其為H橋路。通過(guò)控制三極管的通斷就可以是電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，而通過(guò)控制不同三極管的導(dǎo)通，電流的流向就會(huì)發(fā)生改變，電機(jī)的轉(zhuǎn)向也就會(huì)發(fā)生變化。在圖4.3中，使ENA與ENB兩個(gè)使能端始終為1，通過(guò)控制IN1~IN4輸入端的狀

50、態(tài)來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向。</p><p>　　表4.2 L293D真值表</p><p>　　當(dāng)IN1、IN2、IN3和IN4分別為1010時(shí)，T1、T4、T5和T8導(dǎo)通，左電機(jī)和右電機(jī)正轉(zhuǎn)；</p><p>　　示例程序1：void Forward(unsigned char Speed_Right,unsigned char Speed_Left)//前進(jìn)</

51、p><p><b>　　{</b></p><p>　　L293D_IN1=1; </p><p>　　L293D_IN2=0;</p><p>　　L293D_IN3=1;</p><p>　　L293D_IN4=0;</p><p>　　PWM_Set(255-Speed_

52、Right,255-Speed_Left);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　脈寬調(diào)制器本身是一個(gè)由運(yùn)算放大器和幾個(gè)輸入信號(hào)組成的電壓比較器。運(yùn)算放大器工作在開(kāi)換狀態(tài)，稍微有一點(diǎn)輸入信號(hào)就可使其輸出電壓達(dá)到飽和值，當(dāng)輸入電壓極性改變時(shí)，輸出電壓就在正、負(fù)飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈沖電壓的轉(zhuǎn)換作用。加在運(yùn)算放大器反相輸入端上

53、的有三個(gè)輸入信號(hào)。一個(gè)輸入信號(hào)是鋸齒波調(diào)制信號(hào)，另一個(gè)是控制電壓，其極性大小可隨時(shí)改變，與鋸齒波調(diào)制信號(hào)相減，從而在運(yùn)算放大器的輸出端得到周期不變、脈寬可變的調(diào)制輸出電壓。只要改變控制電壓的極性,也就改變了PWM變換器輸出平均電壓的極性,因而改變了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向.改變控制電壓的大小,則調(diào)節(jié)了輸出脈沖電壓的寬度,從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速.只要鋸齒波的線(xiàn)性度足夠好,輸出脈沖的寬度是和控制電壓的大小成正比的。</p><p>

54、;　　示例程序2為脈寬調(diào)制函數(shù)，其中PWM_Set為PWM調(diào)速函數(shù)，本設(shè)計(jì)采用的是軟件調(diào)速，Speed_Right、Speed_Left為用戶(hù)給定的初值速度，速度值范圍：0~255,數(shù)值越大，速度越快。在通常的程序中多是采用定時(shí)器為波特率發(fā)生器。而本次設(shè)計(jì)中采用的是MCU自帶的PWM脈沖發(fā)生器，stc12c5a60s2有內(nèi)置的一個(gè)計(jì)數(shù)器和比較寄存器CCAPnL和CL，CCAPnL用來(lái)存放一個(gè)0-255之間的一個(gè)數(shù)據(jù)，CL是一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)

55、CL的值小于CCAPnL時(shí)，PWM引腳輸出低電平脈沖，當(dāng)CL的值大于CCAPnL時(shí)，PWM引腳輸出高電平脈沖</p><p>　　示例程序2：void PWM_Set(unsigned char PWM0_DATA,unsigned char PWM1_DATA)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　CCAP0L=PWM

56、0_DATA;//裝入比較初值</p><p>　　CCAP0H=PWM0_DATA;</p><p>　　CCAP1L=PWM1_DATA; //裝入比較初值</p><p>　　CCAP1H=PWM1_DATA;</p><p><b>　　}</b></p><p>

57、;　　4.3 顯示電路設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用LCD1602字符型液晶屏為下位機(jī)顯示設(shè)備，在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般輸出方式有：發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器。液晶顯示器顯示質(zhì)量高，由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，因此，液晶顯示器的畫(huà)面質(zhì)量高不會(huì)閃爍。由于液晶顯示器都是數(shù)字式的，所以和單片機(jī)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作方便。液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶

58、分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，因此，液晶顯示器也有體積小，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器目前已被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。</p><p>　　圖4.4 LCD1602電路圖</p><p>　　LCD的DB0—DB7口與單片機(jī)的P0口相連，RS連接到P2.7口

59、，RW連接到P2.6口，使能端E口連接到P2.5口。P0口做為數(shù)據(jù)寫(xiě)入端。</p><p>　　表4.1 LCD引腳定義</p><p><b>　　示例程序：</b></p><p>　　//****************寫(xiě)數(shù)據(jù)************************//</p><p>　　void Wri

60、teDataLCM(unsigned char WDLCM) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　ReadStatusLCM(); //檢測(cè)忙</p><p>　　LCM_Data = WDLCM;</p><p>　　LCM_RS = 1;</p><p>　　Del

61、ay10us(1);</p><p>　　LCM_RW = 0;</p><p>　　Delay10us(1); </p><p>　　LCM_E = 0; </p><p>　　Delay10us(1); </p><p>　　LCM_E = 0; </p><p>　　Delay10us(1

62、);</p><p>　　LCM_E = 1;</p><p>　　Delay10us(1); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.4 藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　藍(lán)牙模塊主要是為了實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，本設(shè)計(jì)是通過(guò)藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口模塊，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的

63、無(wú)線(xiàn)通訊功能，所以本質(zhì)上使用的是單片機(jī)串口通信。</p><p>　　串行通訊的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)按位順序傳送，最少僅需一根傳輸線(xiàn)即可完成，成本低但傳送速度慢。串行通訊的距離可以從幾米到幾千米。 根據(jù)信息的傳送方向，串行通訊可以進(jìn)一步分為單工、半雙工和全雙工三種。信息只能單向傳送為單工；信息能雙向傳送但不能同時(shí)雙向傳送稱(chēng)為半雙工；信息能夠同時(shí)雙向傳送則稱(chēng)為全雙工。 串行通訊又分為異步通訊和同步通訊兩種方式。在單片機(jī)

64、中，主要使用異步通訊方式。</p><p>　　圖4.5 USB與藍(lán)牙模塊相連</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中采用WE-40C（如圖4.6）藍(lán)牙模塊，設(shè)置一個(gè)為主機(jī)，另一個(gè)為從機(jī)。通過(guò)發(fā)送AT指令來(lái)控制智能車(chē)的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎。WE-40C使用方便，可支持一對(duì)多通訊，也可通過(guò)AT指令來(lái)切換模塊的主從模式。當(dāng)藍(lán)牙模塊上電后紅色指示燈閃爍，與另一藍(lán)牙?？鞎r(shí)，藍(lán)色指示燈常亮。</p>

65、;<p>　　圖4.6 WE-40C藍(lán)牙模塊實(shí)物圖</p><p>　　WE-40C特點(diǎn)：1.使用方便，兩模塊通電后自動(dòng)連接，非常方便。</p><p>　　2.具備5V和3.3V兩種接口。</p><p>　　3.支持分時(shí)一對(duì)多通訊，可綁定模塊地址指定通訊。</p><p>　　4.主從一體化，可通過(guò)簡(jiǎn)單的AT指令任意切換主從

66、模式。</p><p>　　5.帶有9個(gè)擴(kuò)展IO口(兩個(gè)預(yù)留)，既可輸入也可輸出。</p><p>　　6.發(fā)射通訊距離遠(yuǎn)，開(kāi)闊地40米。</p><p>　　7.模塊采用雙PCB復(fù)合式設(shè)計(jì)，采用加厚板材(1.6mm)。</p><p>　　WE-40C應(yīng)用范圍：</p><p>　　1.主要是用于代替串口線(xiàn)，包含TX

67、D和RXD兩組信號(hào)，可以直接接入單片機(jī)等帶有串口的系統(tǒng)或設(shè)備，也可以通過(guò)MAX232芯片轉(zhuǎn)換成RS232電平后使用。</p><p>　　2.單片機(jī)通過(guò)電腦藍(lán)牙適配器和電腦連接，無(wú)線(xiàn)收發(fā)數(shù)據(jù)。</p><p>　　3.單片機(jī)和智能手機(jī)藍(lán)牙連接，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和智能手機(jī)之間的無(wú)線(xiàn)串口通訊。</p><p>　　4.5 電源電路設(shè)計(jì)</p><p>

68、;　　圖4.7 電源電路圖</p><p>　　如圖4.7中J6為電池接口，U1為ASM1117穩(wěn)壓芯片，C1、C2、C3為濾波電容，D1為續(xù)流二極管，當(dāng)小車(chē)斷電時(shí)，電路板中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流通過(guò)D1流向地端，這樣減小了感應(yīng)電流對(duì)元器件的損壞。S1,S2是電池供電和USB供電的切換開(kāi)關(guān)，當(dāng)S1撥到2,4位、S2撥到3,6位時(shí)小車(chē)由電池供電，當(dāng)S1撥到3,6位、S2撥到2,4位時(shí)，小車(chē)由USB供電。VCC_Motor為

69、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片電源，BLU_VCC為藍(lán)牙通訊模塊電源。</p><p>　　表4.2各電源模塊分配</p><p>　　在電源電路設(shè)計(jì)中采用的AMS1117穩(wěn)壓芯片有可調(diào)版與多種固定電壓版，設(shè)計(jì)用于提供1A輸出電流且工作壓差可低至1V。在最大輸出電流時(shí)，AMS1117器件的壓差保證最大不超過(guò)1.3V，并隨負(fù)載電流的減小而逐漸降低。AMS1117的片上微調(diào)把基準(zhǔn)電壓調(diào)整到1.5%的誤差以?xún)?nèi)，而

70、且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。AMS1117應(yīng)用高效線(xiàn)性穩(wěn)壓器后置穩(wěn)壓器，用于交換式電源 5V至3.3V線(xiàn)性穩(wěn)壓器電池充電器有源SCSI終端筆記本電源管理電池供電設(shè)備。本設(shè)計(jì)中是利用AMS1117將電池的7.2V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓供給單片機(jī)和外圍的傳感器設(shè)備。如，紅外傳感器、藍(lán)牙模塊、超聲波模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。經(jīng)測(cè)試在用此種供電方式下，單片機(jī)和傳感器工作穩(wěn)定，直流電機(jī)工作良好。</p>

71、<p>　　4.6 PCB圖設(shè)計(jì)</p><p><b>　　電路原理圖見(jiàn)附錄A</b></p><p>　　在電路原理圖設(shè)計(jì)好之后，根據(jù)布線(xiàn)原則對(duì)元器件進(jìn)行布局，布線(xiàn)，最后鋪銅、滴淚。將設(shè)計(jì)好的PCB文件發(fā)給廠(chǎng)家進(jìn)行生產(chǎn)制作，這就是整個(gè)電路板的制作過(guò)程。一般PCB基本設(shè)計(jì)流程如下：前期準(zhǔn)備→PCB結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→PCB布局→布線(xiàn)→布線(xiàn)優(yōu)化和絲印→網(wǎng)絡(luò)和DR

72、C檢查和結(jié)構(gòu)檢查→制板。</p><p>　?。?）PCB布線(xiàn)工藝</p><p>　　焊盤(pán)、線(xiàn)、過(guò)孔的間距要求：</p><p>　　PAD and VIA ： ≥ 0.3mm（12mil）</p><p>　　PAD and PAD ： ≥ 0.3mm（12mil）</p><p>　　PAD and TRACK

73、： ≥ 0.3mm（12mil）</p><p>　　TRACK and TRACK ： ≥ 0.3mm（12mil）</p><p><b>　　密度較高時(shí)：</b></p><p>　　PAD and VIA ： ≥ 0.254mm（10mil）</p><p>　　PAD and PAD ： ≥ 0.254mm（1

74、0mil）</p><p>　　PAD and TRACK ： ≥ 0.254mm（10mil）</p><p>　　TRACK and TRACK ： ≥ 0.254mm（10mil）</p><p>　　（2）本設(shè)計(jì)中PCB布線(xiàn)工藝規(guī)則</p><p><b>　　線(xiàn)</b></p><p>

75、　　在本設(shè)計(jì)中，信號(hào)線(xiàn)寬為0.3mm(12mil)，電源線(xiàn)寬為1.27mm(50mil)；線(xiàn)與線(xiàn)之間和線(xiàn)與焊盤(pán)之間的距離大于等于0.33mm(13mil)。特殊情況下，當(dāng)器件管腳較密，寬度較窄時(shí)，可按適當(dāng)減小線(xiàn)寬和線(xiàn)間距。</p><p><b>　　焊盤(pán)（PAD）</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)中焊盤(pán)（PAD）與過(guò)渡孔（VIA）的設(shè)計(jì)規(guī)則是：插腳式電阻、電容和

76、集成電路等，采用盤(pán)/孔尺寸1.6mm /0.8mm（63mil/32mil）；插座、插針和二極管等，采用1.8mm/1.0mm（71mil/39mil）。PCB板上設(shè)計(jì)的元件安裝孔徑比元件管腳的實(shí)際尺寸大0.2～0.4mm左右。</p><p><b>　　過(guò)孔（VIA）</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)中過(guò)孔的尺寸為1.27mm/0.7mm(50mil/28mi

77、l)。</p><p>　　制好板子后，購(gòu)買(mǎi)元器件焊接板子。焊接板子之前先準(zhǔn)備好恒溫焊臺(tái)、熱風(fēng)槍、吸錫絲、焊錫絲、助焊劑、鑷子等工具。</p><p>　　焊接貼片IC芯片的步驟：</p><p>　　1、將芯片平放在PCB板上，將芯片引腳對(duì)準(zhǔn)焊盤(pán)然后用手指按住；</p><p>　　2、然后將芯片的兩個(gè)對(duì)角焊牢；</p>&l

78、t;p>　　3、在芯片的四周上適量的焊錫；</p><p>　　4、將PCB板向著焊接引腳的方向下傾斜45度，用松香去掉烙鐵頭端多余的焊錫；</p><p>　　5、把粘有松香的烙鐵頭放在有焊錫的部分；</p><p>　　6、來(lái)回拖拉烙鐵，將焊錫均勻的布在芯片的引腳上；</p><p>　　7、重復(fù)上述步驟焊接芯片的另外的引腳，如果發(fā)

79、現(xiàn)引腳間有多余的焊錫就用吸錫絲將多余的焊錫吸掉；</p><p>　　5、 藍(lán)牙遙控小車(chē)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個(gè)生產(chǎn)對(duì)象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。對(duì)于本系統(tǒng)，軟件更為重要。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過(guò)程控制兩個(gè)基本類(lèi)型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波

80、、標(biāo)度變換等。過(guò)程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，通常把整個(gè)過(guò)程分成若干個(gè)部分，每一部分叫做一個(gè)模塊。所謂“模塊”，實(shí)質(zhì)上就是所完成一定功能，相對(duì)獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法叫模塊程序設(shè)計(jì)法。</p><p><b>　　5.1主程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖5.1主程序流程圖圖5.

81、2定時(shí)器中斷流程圖</p><p>　　圖5.1為藍(lán)牙遙控小車(chē)的程序流程圖，從圖中可以看出，小車(chē)可以實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙遙控功能，且在小車(chē)行駛過(guò)程中，自動(dòng)檢測(cè)障礙并提示控制人員。也可以自動(dòng)測(cè)試行駛速度，將速度值送至上位機(jī)顯示。</p><p>　　在主程序中最主要的一段程序是串口通訊程序，串口通訊函數(shù)如下例程1，單片機(jī)的串口通訊是為了實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，單片機(jī)是通過(guò)管腳RXD和管腳TXD與外

82、界通訊的，SUBF是串行口的緩沖寄存器，單片機(jī)與上位機(jī)的通信數(shù)據(jù)都是臨時(shí)存放在SUBF寄存器中的，通過(guò)軟件的讀寫(xiě)操作就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通訊了。</p><p>　　串口通訊的初始化主要是對(duì)SCON、TCON、TMOD、IE幾個(gè)寄存器的設(shè)置；</p><p><b>　　示例程序1：</b></p><p>　　void Send_

83、Char(unsigned char DATA)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ES=0;//關(guān)閉串口中斷</p><p><b>　　flag1=0;</b></p><p>　　SBUF=DATA; //將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，可以在電腦串口工具的接收區(qū)觀(guān)察</p&g

84、t;<p>　　while(!TI);//數(shù)據(jù)發(fā)送完畢之后,T1會(huì)置1</p><p><b>　　TI=0;</b></p><p>　　ES=1;//重新允許串口中斷</p><p><b>　　}</b></p><p>　　5.2電腦端藍(lán)牙控制軟件的設(shè)置</p>

85、<p>　　軟件的設(shè)置：1設(shè)置波特率，串口號(hào)，數(shù)據(jù)位，停止位，校驗(yàn)位；</p><p><b>　　2綁定鍵值；</b></p><p>　　3設(shè)置發(fā)送間隔（一般設(shè)置在19ms內(nèi)，收發(fā)數(shù)據(jù)會(huì)穩(wěn)定些）；</p><p><b>　　4開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)鍵盤(pán)；</b></p><p>　　圖5.3 上

86、位機(jī)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　運(yùn)行電腦上的控制端，打開(kāi)軟件后，設(shè)置以上參數(shù)后，這里主要是設(shè)置按鍵的綁定值:W綁定十六進(jìn)制0X33,0X33在程序中對(duì)應(yīng)的是前進(jìn)標(biāo)志符；A綁定十六進(jìn)制0X11,0X11在程序中對(duì)應(yīng)的是左轉(zhuǎn)標(biāo)志符；D綁定十六進(jìn)制0X22,0X22在程序中對(duì)應(yīng)的是右轉(zhuǎn)標(biāo)志符；S綁定十六進(jìn)制0X44,0X44在程序中對(duì)應(yīng)的是后退標(biāo)志符；設(shè)置完參數(shù)后點(diǎn)擊開(kāi)始，數(shù)據(jù)接收界面時(shí)會(huì)顯示歡迎信息，提示已經(jīng)入藍(lán)牙

87、控制模式。此時(shí)該軟件就會(huì)通過(guò)藍(lán)牙與小車(chē)連接，這時(shí)就可以隨心所欲的遙控小車(chē)了（當(dāng)然遙控距離有限制）。</p><p>　　5.3藍(lán)牙模塊參數(shù)設(shè)置</p><p>　　通過(guò)串口通訊軟件和AT指令對(duì)藍(lán)牙主從模塊參數(shù)經(jīng)行設(shè)置，先上電，然后手動(dòng)按下AT Mode按鈕，進(jìn)入后Status燈慢閃。這時(shí)就可以對(duì)藍(lán)牙模塊的參數(shù)經(jīng)行自定義設(shè)置了：</p><p>　　1、設(shè)置配對(duì)密碼：

88、命令格式【AT+PSWD=<4位密碼>】，查詢(xún)當(dāng)前密碼格式【發(fā)送AT+PSWD?】</p><p>　　2、設(shè)置串口參數(shù)：命令格式【AT+UART=<波特率?>,<幾位停止位?>,<幾位校驗(yàn)位?>】,查詢(xún)當(dāng)前串口參數(shù)【發(fā)送AT+UART?】</p><p>　　3、模塊主從機(jī)設(shè)置：命令格式【AT+ROLE=<0或1或2>】，查詢(xún)當(dāng)

89、前藍(lán)牙模塊角色【AT+ROLE?】</p><p>　　0：從機(jī)(Slave)，被動(dòng)連接。</p><p>　　1：主機(jī)(Master)，主動(dòng)搜索周?chē)乃{(lán)牙從機(jī)，并發(fā)起連接。和從機(jī)連接成功之后便建立起了一條透明的數(shù)據(jù)傳輸通道。</p><p>　　2：回環(huán)：被動(dòng)連接，接收遠(yuǎn)程藍(lán)牙主設(shè)備數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)原樣返回給遠(yuǎn)程藍(lán)牙主設(shè)備。</p><p>　

90、　4、修改模塊名稱(chēng)：命令格式【AT+NAME=<藍(lán)牙模塊的名稱(chēng)>】，查詢(xún)藍(lán)牙模塊名稱(chēng)【AT+NAME?】</p><p>　　5、綁定藍(lán)牙串口模塊地址：命令格式【AT+BIND=<模塊地址>】</p><p>　　6、設(shè)置藍(lán)牙串口的連接模式：命令格式【AT+CMODE=<0或1>】</p><p>　　0：指定藍(lán)牙地址的連接模式。

91、</p><p>　　1：任意地址連接模式。</p><p>　　5.6紅外循跡程序設(shè)計(jì)</p><p>　　圖5.6 紅外循跡流程圖</p><p><b>　　程序見(jiàn)附錄B</b></p><p>　　6、 調(diào)試結(jié)果分析</p><p>　　6.1 各模塊功能調(diào)試&l

92、t;/p><p>　　1、藍(lán)牙遙控調(diào)試及結(jié)果分析</p><p>　　在小車(chē)上電后WE-40C藍(lán)牙模塊上的Status工作狀態(tài)指示燈會(huì)快速閃爍，當(dāng)主從模塊配對(duì)成功進(jìn)行通訊時(shí)，藍(lán)牙模塊上的Link連接指示燈常亮且Status狀態(tài)指示燈會(huì)間斷閃爍。在非開(kāi)闊地的環(huán)境下對(duì)不同的距離的通訊情況經(jīng)行測(cè)試，通過(guò)電腦端串口工具控制小車(chē)直行，觀(guān)察小車(chē)的極限距離為多少。統(tǒng)計(jì)本次調(diào)試的結(jié)果表明，WE-40C藍(lán)牙模塊

93、的有效通訊距離為0m到25,在此范圍內(nèi)電腦與小車(chē)通訊正常</p><p>　　表6.1 距離對(duì)通訊的影響</p><p>　　2、紅外避障調(diào)試及分析</p><p>　　在進(jìn)行紅外避障時(shí)，首先要調(diào)節(jié)紅外傳感器的靈敏度，如果發(fā)現(xiàn)傳感器在距離障礙物很遠(yuǎn)時(shí)就檢測(cè)到了障礙，就將滑動(dòng)電阻調(diào)大些，降低紅外線(xiàn)的發(fā)射頻率；如果發(fā)現(xiàn)傳感器在距離障礙物很近時(shí)才檢測(cè)到了障礙，就將滑動(dòng)電阻

94、調(diào)小些，提高紅外的發(fā)射頻率?？傊畬鞲衅鞯臋z測(cè)范圍調(diào)在20-30CM以?xún)?nèi)。</p><p>　　上電運(yùn)行后，放到?jīng)]有障礙物的空地上，小車(chē)直走。當(dāng)前方?jīng)]有障礙物的的時(shí)候車(chē)就一直直走。如果前方遇到障礙物，則小車(chē)做后退—右轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。直至前方?jīng)]有障礙物，這時(shí)小車(chē)恢復(fù)直走。如果左方有障礙物，則小車(chē)右轉(zhuǎn)。直至左邊沒(méi)有障礙物，這時(shí)小車(chē)恢復(fù)直走。如果右方有障礙物，則小車(chē)左轉(zhuǎn)。直至右邊沒(méi)有障礙物，這時(shí)小車(chē)恢復(fù)直走。如果前面沒(méi)有障礙物

95、，則先執(zhí)行直走。也就是說(shuō)如果前方?jīng)]有障礙物，即使其他任意方向都有障礙則小車(chē)依然直走。</p><p>　　以程序中的一段程序?yàn)槔?lt;/p><p>　　while(Left_InSen==0 && Right_InSen==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　

96、　L_flag++;</b></p><p>　　Forward(0,200); </p><p>　　Delay1ms(10);</p><p>　　if(L_flag==150)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　L_flag=0;</p>

97、<p><b>　　Stop();</b></p><p>　　Delay1ms(300);</p><p>　　Back(Back_R_DATA,Back_L_DATA);</p><p>　　Delay1ms(500);</p><p><b>　　Stop();</b></

98、p><p>　　Delay1ms(300);</p><p>　　Forward(20,250);</p><p>　　Delay1ms(400);</p><p>　　Forward(Forward_R_DATA,Forward_L_DATA); </p><p><b>　　}</b></p

99、><p>　　上述程序中Left_InSen和Right_InSen是左右傳感器的狀態(tài)標(biāo)志位，當(dāng)（Left_InSen==0 && Right_InSen==1）時(shí)，就是指左邊傳感器檢測(cè)到物體，那這時(shí)小車(chē)就執(zhí)行右轉(zhuǎn)指令。程序中是通過(guò)L_flag標(biāo)志位判斷小車(chē)是否被障礙物卡住的if(L_flag==150)在標(biāo)志位自加到150次時(shí)，說(shuō)明小車(chē)右轉(zhuǎn)1.5s后依然檢測(cè)到障礙物，這時(shí)執(zhí)行下一段程序。如果小車(chē)被障

100、礙物卡住了，就先停車(chē)，300ms后倒車(chē)，倒車(chē)500ms后，再次停車(chē)300ms，右轉(zhuǎn)400ms后，小車(chē)?yán)^續(xù)前進(jìn)。這里的300ms停車(chē)時(shí)間是為了給小車(chē)電機(jī)換向的緩沖時(shí)間。</p><p>　　在調(diào)試時(shí)，小車(chē)發(fā)生沒(méi)有發(fā)生誤判斷動(dòng)作，</p><p>　　3、循跡功能調(diào)試及分析</p><p>　　循跡功能中使用的是紅外傳感器，在調(diào)節(jié)傳感器時(shí)，始終保持紅外檢測(cè)距離在20CM

101、以?xún)?nèi)。上電后，當(dāng)小車(chē)對(duì)著軌跡中間行駛時(shí)，左右傳感器都沒(méi)檢測(cè)到黑線(xiàn)，小車(chē)高速直行；當(dāng)小車(chē)偏軌道左側(cè)時(shí)，左側(cè)的傳感器檢測(cè)到黑線(xiàn)，小車(chē)低速右轉(zhuǎn)；當(dāng)小車(chē)偏軌道右側(cè)時(shí)，右側(cè)的傳感器檢測(cè)到黑線(xiàn)，小車(chē)低速左轉(zhuǎn)；當(dāng)小車(chē)的左右紅外傳感器都檢測(cè)到黑線(xiàn)時(shí)，小車(chē)停車(chē)。</p><p>　　以下程序是循跡程序中的主程序：</p><p>　　while(Left_InSen==0 && Right_

102、InSen==0)</p><p>　　Forward(Forward_R_DATA,Forward_L_DATA);//前進(jìn)</p><p>　　while(Left_InSen==0 && Right_InSen==1)//如果右邊傳感器檢測(cè)到黑線(xiàn)，小車(chē)右轉(zhuǎn)。</p><p>　　Turn_Right(150,170); //右轉(zhuǎn)</p&g

103、t;<p>　　while(Left_InSen==1 && Right_InSen==0)//如果左邊傳感器檢測(cè)到黑線(xiàn)，小車(chē)左轉(zhuǎn)。</p><p>　　Turn_Left(170,150); //左轉(zhuǎn)</p><p>　　while(Left_InSen==1 && Right_InSen==1)//如果兩邊傳感器都檢測(cè)到黑線(xiàn)，小車(chē)停止。&l

104、t;/p><p>　　程序中Left_InSen和Right_InSen是左右紅外傳感器的狀態(tài)標(biāo)志位。在進(jìn)行循跡功能調(diào)試時(shí)，小車(chē)經(jīng)常會(huì)沖出跑道。通過(guò)降低小車(chē)直行的速度，解決了這一問(wèn)題</p><p>　　5、小車(chē)速度精度調(diào)試及分析</p><p>　　測(cè)試小車(chē)的測(cè)速精度，本設(shè)計(jì)是通過(guò)透光式紅外傳感器測(cè)量整車(chē)速度，在不同的路程內(nèi)，用秒表測(cè)出小車(chē)的行駛時(shí)間，再用路程/時(shí)間得

105、出實(shí)際的車(chē)速。再將實(shí)際車(chē)速與單片機(jī)計(jì)算出的速度經(jīng)行比較得出小車(chē)自動(dòng)測(cè)速的誤差。</p><p>　　表6.2光電傳感器的測(cè)速精度</p><p>　　6、調(diào)試過(guò)程中遇到的困難及解決方法</p><p>　?。?）在藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)遙控過(guò)程中，當(dāng)遇到障礙物，電腦端提示頻率刷新過(guò)快。</p><p>　　解決方法：在主函數(shù)里加上障礙檢測(cè)標(biāo)志位，當(dāng)?shù)谝淮螜z

106、測(cè)到障礙物時(shí)將標(biāo)志位置位，在下一次的掃描中判斷標(biāo)志位是否與之前的相等，若相等則不發(fā)送字符串。</p><p>　?。?）在藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)遙控過(guò)程中有顯示亂碼的現(xiàn)象</p><p>　　解決方法：用十六進(jìn)制編輯軟件HexEdit打開(kāi)c51.exe，將80FBFD改為80FBFF。</p><p>　?。?）在循跡檢測(cè)時(shí)，小車(chē)會(huì)駛出預(yù)定的軌道并出現(xiàn)無(wú)法檢測(cè)到黑線(xiàn)的情況。<

107、;/p><p>　　解決方法：調(diào)節(jié)紅外傳感器的靈敏度即可</p><p>　?。?）在測(cè)速時(shí)，由于忘了設(shè)置外部中斷的觸發(fā)方式，采用了默認(rèn)的電平觸發(fā)，這樣做單片機(jī)就會(huì)一直處于中斷狀態(tài)，從而導(dǎo)致小車(chē)無(wú)法行駛。</p><p>　　解決方法：將外部中斷觸發(fā)方式設(shè)置成下降沿觸發(fā)，解決了這一問(wèn)題。</p><p><b>　　6.2總結(jié)</

108、b></p><p>　　隨著時(shí)間的流逝，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近尾聲當(dāng)然這次畢業(yè)設(shè)計(jì)并不是非常完美，還有一些地方需要后續(xù)的改進(jìn)，比如小車(chē)的遙控方式可以改成更先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制方式。如果將小車(chē)接入互聯(lián)網(wǎng)，那只要使用者有臺(tái)電腦或手機(jī)等移動(dòng)終端，就可以在全球各地對(duì)小車(chē)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控，相比藍(lán)牙遙控?zé)o線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)遙控就顯得很有優(yōu)勢(shì)了。當(dāng)然成本也是很高的。還有小車(chē)的輪子可以改成坦克式的履帶輪，這樣小車(chē)的越障礙能力會(huì)更強(qiáng)，更

109、能適應(yīng)崎嶇的道路。當(dāng)然車(chē)子可以在以后再做大些，在上面安裝機(jī)械臂，這樣就可以更加方便地控制小車(chē)進(jìn)行一些生產(chǎn)作業(yè)。當(dāng)然，沒(méi)有任何事物可以做到完美無(wú)缺的，我相信只要我們不斷努力去完善，那做出來(lái)的產(chǎn)品才會(huì)更出色。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　歷時(shí)兩個(gè)月的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我首先邊查資料，我感覺(jué)到即使是一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，要想很輕松的焊好，也不是很容易的

110、事情。有時(shí)可能是阻值選錯(cuò)。這使我深深感受到理論與實(shí)際間的差距。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，提高了我的動(dòng)手能力。，使我軟件調(diào)試知識(shí)也提高了。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是STC12C5A60S2單片機(jī)，這主要是因?yàn)樵搯纹瑱C(jī)的穩(wěn)定性比較好和執(zhí)行指令的速度很快。還可以采用其它系列的單片機(jī)。經(jīng)過(guò)自己不斷的搜索努力以及李老師的耐心指導(dǎo)和熱情幫助，本設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成。李老師的態(tài)度和熱忱的工作作風(fēng)令我十分欽佩，他的指導(dǎo)使我受益非淺。

111、在此對(duì)李金義老師表示深深的感謝。</p><p>　　通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深刻地認(rèn)識(shí)到學(xué)好專(zhuān)業(yè)知識(shí)的重要性，也理解了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，并且檢驗(yàn)了大專(zhuān)兩年的學(xué)習(xí)成果。雖然在這次設(shè)計(jì)中對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用和銜接還不夠熟練。但是我將在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力、不斷完善。這兩個(gè)月的設(shè)計(jì)是對(duì)過(guò)去所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過(guò)程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　由于自身水平有限，設(shè)計(jì)

112、中一定存在很多不足之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1. 何立民,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M],,92京：航天航空大學(xué)出版社，44～57 </p><p>　　2. 李廣弟,單片機(jī)基礎(chǔ)[M],北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2001年 </p&

113、gt;<p>　　3. 何希才,新型實(shí)用電子電路400例[M],電子工業(yè)出版社,2000年 </p><p>　　4. 趙負(fù)圖,傳感器集成電路手冊(cè),第一版[M],化學(xué)工業(yè)出版社,2004年 </p><p>　　5. 張毅剛,彭喜元,新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì),第一版[M],哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2003年,24～27,410～416&#