無線智能遙控小車--電子設(shè)計試驗報告

1、*大學電子設(shè)計之無線遙控智能小車班級:作者:*指導老師:*1引言1.1 編寫目的本概要設(shè)計說明書是針對電子設(shè)計的課程要求而編寫。目的是對該項目進行總體設(shè)計，在明確系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上劃分系統(tǒng)的功能模塊，進行系統(tǒng)開發(fā)的分工，明確各模塊的接口，為進行后面的詳細設(shè)計和實現(xiàn)做準備。滿足無線遙控愛好者對智能小車的設(shè)計要求，想通過這份概要設(shè)計給愛好者一個好的設(shè)計思路，設(shè)計方法進行參考。本概要設(shè)計說明書的預期讀者為本項目小組成員以及無線遙控愛好者。1.2 背景a.實踐題目的名稱：無線遙控智能小車b.項目的任務提出者：*,*,*c.項目的開發(fā)者：*,*,*d.面向用戶：所有無線遙控愛好者，對智能小車感興趣，想借此

2、提高動手能力的用戶。鑒于電子設(shè)計課程要求，需要一份設(shè)計實品，加之小組成員對智能小車有著獨特的愛好，所以這次設(shè)計選擇了遙控智能小車作為電子設(shè)計的題目。2總體設(shè)計需求規(guī)定所設(shè)計智能小車功能：主要功能：無線遙控，避障；附加功能：超聲波測距、速度調(diào)節(jié)、液晶顯示、音樂、流水燈和散熱系統(tǒng)。通過無線串口對小車進行無線遙控，可以在遙控，避障這兩個主要功能之間自由切換。遙控時，通過遙控器上的按鈕可以方便靈活地控制小車前進，后退,左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)等。避障時，利用紅外傳感器探測障礙物，從而達到避障的目的。小車安裝了超聲波傳感器，可以進行距離測量，如果距離過近，蜂鳴器發(fā)出警報，并將距離等數(shù)據(jù)實時傳到液晶屏上顯示。通過按鈕同

3、時控制一些其他功能，如音樂，風扇和流水燈等。運行環(huán)境最好是室內(nèi)平地基本設(shè)計概念和處理流程整體框圖:所需器件小車模型（三輪，帶電機）ATMAGE16單片機最小系統(tǒng)（3個，小車上兩個一個負責接受無線，控制電機，另外一個則是負責其他功能，最后一個遙控器上的）直流電機驅(qū)動模塊，采用兩個LM298驅(qū)動模塊分別控制兩個電機傳感器模塊，采用紅外傳感器2個，超聲波傳感器兩個無線串口模塊電源模塊（5V,12v）按鍵模塊，用于無線遙控小車LCD1602液晶一塊電機一個蜂鳴器一個鋰電池一塊南孚電池若干節(jié)發(fā)光二級管若干鍵盤（8個按鈕）3接口設(shè)計用戶接口小車主要有避障和遙控兩種模式，通過控制小車上的一個模式選擇開關(guān)，手

4、動遙控時自動模式無效，同樣小車處于自動狀態(tài)時，手動遙控無效。無線手動遙控小車有一控制鍵盤，基于atmega16有向前，向后，左拐，右拐四個鍵，可以控制小車。當小車處于自動避障模式，通過紅外線蔽障躲避障礙物，小車處于自動運行狀態(tài)。另外通過遙控器上的其他按鈕可實現(xiàn)一些其他功能例如音樂，風扇和流水燈等。內(nèi)部接口電機模塊同小車上的最小系統(tǒng)一起，通過無線模塊將遙控板和小車系統(tǒng)聯(lián)系起來，在小車系統(tǒng)上核心無疑是MCU構(gòu)成，通過此將小車各個功能聯(lián)系起來。4運行設(shè)計4.1運行模塊組合說明對系統(tǒng)施加不同的外界運行控制時所引起的各種不同的運行模塊組合，說明每種運行所歷經(jīng)的內(nèi)部模塊和支持軟件。1）無線遙控，當小車置于

5、無線遙控時，小車主要是通過無線模塊進行控制。通過手上的控制鍵，當一個控制鍵被按下，產(chǎn)生低電平，當手中的單片機檢測到低電平發(fā)出通過無線模塊發(fā)送相應信號，這時小車上的無線模塊接受到信號，通過小車上的ATmeta16識別信號,對電機模塊產(chǎn)生相應的信號，從而對電機產(chǎn)生控制，達到相應的控制。2）蔽障時，這時小車當處于自動運行狀態(tài)時，通過紅外線檢車小車前方是否有障礙物，當遇到障礙物，紅外開關(guān)檢測到，產(chǎn)生相應信號，告訴單片機，有單片機根據(jù)相應程序算法判斷轉(zhuǎn)向，同時告訴電機模塊，產(chǎn)生相應信號，從而控制電機轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生相應的狀態(tài)。3）電源模塊只負責給各個部分供電。5硬件設(shè)計一、電源轉(zhuǎn)換模塊電池供電電壓為7.4V,

6、而需要的電壓為5V和3.3v,分別使用了常用的5V穩(wěn)壓芯片7805和常用的3.3V穩(wěn)壓芯片ASM11177805的最大輸出電流為1.5A,遠遠超過系統(tǒng)所需的電流，且只需接兩個電容即可穩(wěn)定工作，在系統(tǒng)工作時，7805上的壓降為2.4V系統(tǒng)最大的大流不超過400MA7805上的功耗不超過1W戰(zhàn)省略了散熱器，節(jié)省了整車的空間。AMS1117I為低功耗的MSP43斷電，可以十分寬松的為其供電，保證其正常工作。本次小車設(shè)計中，使用的就是這樣是一個電壓轉(zhuǎn)換模塊。、電機驅(qū)動模塊電路圖如下：十5職L298NVSSvsOUT1OUT2OUT3OUT4ISEHASENBJC5-iooiif0,urAB口1234H

7、MXIXIffIITEEGL298N能夠提供高達2A的電流，能夠滿足本系統(tǒng)中電機的功耗，圖中D1D8使用1N4001,作用是防止電機中因電磁感應產(chǎn)生的電流倒灌，燒壞L298N,圖中6腳和11腳位使能端，當輸入高時，輸入腳5,7,10,12才對輸出腳2,3,13,14有控制作用，其中5腳、7腳和10腳、12腳分別可以控制電機B和A的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，邏輯功能如下表：一Ini縮H聯(lián)/OXx停止I1o逐H101I11M停1Q08If三、無線通信模塊小車中的無線遙控使用的是無線串口XL02-232AP10XL02-232AP1是UART接口半雙工無線傳輸模塊，可以工作在433MHz公用頻段。它可以用于

8、點對點通信，使用簡單，在對串口的編程時，只要記住其為半雙工通信方式，時刻注意收發(fā)的來回時序就可以了。XL02-232AP1模塊正常工作時默認在數(shù)據(jù)接收狀態(tài)。性能參數(shù):300米傳輸距離工作頻率在428.8435.1MHz,（默認433.92MHZ）可設(shè)置ID:范圍065535默認ID:12345用口速率1.2K-115.2KBPS.（默認9.6KBPS）數(shù)據(jù)格式8N1方便快捷的參數(shù)設(shè)置天線Ri濾波罌紅色發(fā)射指示燈屏蔽罩XL02-232接單片機示意圖:電源的使用:XL02-232AP1無線透明傳輸模塊使用的是直流電源，工作電壓為+5V,最大工作電流不超過60mA,電源可以和別的設(shè)備公用，但要注意電

9、源的質(zhì)量和接地的可靠性，如可以的話盡量不要用開關(guān)電源，用紋波系數(shù)小的線性電源，如必須用的請注意開關(guān)電源的開關(guān)頻率不要對模塊產(chǎn)生干擾，為防止靜電或強電擊穿，在系統(tǒng)設(shè)備中使用時，需要可靠的接地。四、紅外傳感器模塊在避障模塊中使用的是紅外傳感器E18-D80NK。E18-D80NK是一種集發(fā)射與接收于一體的光電傳感器，發(fā)射光經(jīng)過調(diào)制后發(fā)出，接收頭對反射光進行解調(diào)輸出。有效的避免了可見光的干擾。透鏡的使用，也使得這款傳感器最遠可以檢測80厘米距離的問題（由于紅外光的特性，不同顏色的物體，能探測的最大距離也有不同；白色物體最遠，黑色物體最近）。檢測障礙物的距離可以根據(jù)要求通過尾部的電位器旋鈕進行調(diào)節(jié)。技

10、術(shù)參數(shù)：1、輸出電流DC/SCR/繼電器Controloutput:100mA/5V供電2、消耗電流DC25mA3、響應時間PflI.MJCO-DO11I)BKLKBJTLKinerni4lku11JKAftLSklSTMsLuAIGD4P4.UAREFM；NDAVI(ur-基當(I斗fU獨kkUDLD2JJ3i3*MHRXDUTODJ?7M1冏IM尸msJ聲母20仃廠*inME11XJ1_MfcKJiTUbhBl(ThPKVNOlPUJ4A1NI但回EPB5MOSI；!|卜7，1aMMPimStKi.WLLmFAO.wcirpA?$ADOkPA24AlJCJIPJU31KlgiGCiA)HM

11、IBCPJmnnsc；I|TXiPC2!IlMSlIVJ“g職?|TDhPC5(Toscnpc*DIIMS小車在設(shè)計過程中，一共用了3個最小系統(tǒng)模塊，一個用于遙控器，另外兩個供小車上各個模塊的使用。七、附加功能部分(1)音樂(2)液晶顯小(3)變速調(diào)節(jié)(4)流水燈(5)風扇音樂我們用的是單片機MCU3的P36端口的控制蜂鳴器，其原理大概如下：首先要讓單片機出一定頻率的波形(理論上最好是正弦波，實際上用方波也能湊合)，因為音符的差別就是頻率的差別，網(wǎng)上有音符頻率對照表，可以參考。這里我們在晚上找到相依的兩首歌曲(新年好和兩只老虎)，再做微修改下，大部分的程序數(shù)組已經(jīng)寫好，我們主要控制何時播放，程

12、序其實已經(jīng)寫好，但實現(xiàn)時用到單片機之間相互通信，實現(xiàn)過程中剛開始還行，隨著程序的復雜，這部分功能也遇到了一些小問題，所以就沒演示液晶顯示這里應用了1602液晶作為顯示屏，由單片機MCU3的PB作為數(shù)據(jù)口，PD4,PD5,PD6分另I作為控制口在程序上模塊化，運用寫指令voidwrite_com(ucharcom),寫數(shù)據(jù)voidwrite_dat(uchardat),初始化voidinit_1602(),顯示數(shù)字voidwrite_num(uintx)四個；函數(shù)，在將來的調(diào)用上極大的方位顯示過程。一變速調(diào)節(jié)這里我們使用的是功能鍵0x08進行控制有兩個LDE小燈作為指示，小車速度有個最大值，有個

13、最小值，在調(diào)節(jié)過程中是循環(huán)的，他會由最大速度變到最小速度，當達到最小速度又返回到最大速度，這時兩個LED小燈同時亮。通過按鍵控制變量speed,每次按動speed時其值做相應的增加如speed+=2Q又通過speed來控制電機PWM波的產(chǎn)生頻率，從而達到控制速度。流水燈首先要說明一點的是流水燈是獨立小車的一個其他功能，它是4*4點陣式16個LED燈組成，由八個輸出端口控制，這里我們使用單片機receive的PC口進行控制，其實原理很簡單，只要低四位端口有輸出高電平，高四位有輸出低電平，就會有相應的LED燈亮。風扇設(shè)計靈感來自于是進行電源模塊的散熱而，其實原理就是控制電機使其轉(zhuǎn)動，電路圖有一個三

14、極管放大電路，通過按鍵進行控制風扇的開關(guān)，相對應的端口是單片機receive的PB0口控制。八、硬件電路圖1單片機send電路圖和接口:包括ATMEGA16最小系統(tǒng)，無線發(fā)送模塊，八個獨立按鍵912.RESEI此。但CLPCUSOaXTAL1PC2HCKXTAL2PC3/TMSPCXTDOPWADCCPC5/TDIPA1XADC1PC6H0SC1PA2MDC2PC7HOSC2POADC3PM曲DC*PD（麻耶pa5/adc5rennxDPA6DC6PDJAMTOPA7X7PD3則門PD4/QC他PBCUTO/XCKPDS/OCtAPB1/T1P網(wǎng)CPIPB2TAJMMNT2PD7XJC2PBW

15、閨陽JOCOPB4/STPB5JWSIPB6MS0AREFPB7/SCKAVCCM；天浸X.戰(zhàn)模塊總/:、/:.：1S一前1B12/B23fffi4fbiE，州_IL_15._u_2L.-30L:小車遙控器電路系統(tǒng)一一二y2單片機receive電路圖和接口:包括ATMEGA16最小系統(tǒng)，無線接受模塊，紅外對管，小車電機模塊，一個電機，點陣流水燈，電源模塊。小車紅外圉觸PCOStLPCIDAmiPC2TKXTA12pcan-usPC炳?？赑ADADCDPCSTDIPAuwcirc&TosciPAWDC2FC7/TOSC2PASfcgPAWOCiPOtWtXDPA5RDC5PD1/TXDPAfiK

16、DCEPD2/1N7IPATflDCTpmm即KCIBPBCHTUCK口口5OC稿PB附1PD6O1PB評IN訓IT2PDTDC2PB3RIN1ACDpoyssPB5M09IHUMUiyjftjRtrP8油CK幀cIo口21LjLq_2L凌z-z,2_1L晤，腑冰車接收系統(tǒng)電路圖流水燈矩陣adaibjiejibi2單片機MU3電路圖和接口:包括ATMEGA16最小系統(tǒng)，超聲波，1602液晶，蜂鳴器超商螃中NI1_S_S_3_RI一|D支$B5-RESETPCtKCLKOAXTAL1PC3TCKXTAL2PGJTIISPCiffDOpmocDPCSTTDIMlfflDCiPCSTOSC1P儂K2

17、pcTmsca口哪網(wǎng)PAijftDCiPNWXDPflSOCSPOVDCDPU31NTQPATMVCTP&MNT1PDUDCIBFBOTOKCKPD5OC1APB1/T1PMMCP1PD2miNMmFOTJDC2PBIN1CDP8婿PBS/MDSIPRMIISDMIFFBTSCKwccBTE1-LCD1.ATLIBGA16.LUQ16Lt：山。仁加川七O“比-TiR2:m：-V：小車附加單片機電F七、小車硬件展示遙控器:控制小車前進，控制小車左轉(zhuǎn)“控制小車右轉(zhuǎn)功能鍵；調(diào)速，功能鍵；流水燈，功能鍵：風扇q切換鍵:避障“控制小車后退+小車車體部分:電機，風扇”最小系統(tǒng)+超聲波傳感器紅外傳感器，5軟

18、件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計說明再進行微機控制系統(tǒng)設(shè)計時，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實際需要設(shè)計應用程序。因此，軟件設(shè)計在微機控制系統(tǒng)設(shè)計中占重要地位。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。為了完成上述任務，在進行軟件設(shè)計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。所謂“模塊”，實際上就是所完成一定功能，相對獨立的程序段，這種程序設(shè)計方法叫模塊程序設(shè)計法。模塊程序設(shè)計法的主要優(yōu)點是：1、單個模塊比起一個完整的程序易編寫及調(diào)用；2、模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務在不同條件下調(diào)用；3、模塊程序允許設(shè)計者分割任務和利用已有程序，為設(shè)計者提供方便。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，有

19、主程序、避障子程序、無線用口子程序、調(diào)速子程序、超聲波子程序構(gòu)成。主程序流程圖:單片end廣單片怫嬴e無線傳存送到引線模塊（接收）按例按鍵鼓鍵.按健小車向左小車向右向右轉(zhuǎn)向左轉(zhuǎn)控制電機模塊,直走小車前進小車后建流水燈風扇進入檢測全方是否有物體占流水燈I風扇電模塊之間控制向右轉(zhuǎn)向左轉(zhuǎn)有物企變量peed有線傳輸部分主函數(shù)：單片機receivevoidmain()(/init_1602();NUM=0;uchari;/位口果接收到新的數(shù)據(jù)清收到新數(shù)據(jù)標志位/數(shù)組下標變量歸零RFLAG=1;Uart_init(9600);while(1)(DDRB&=BIT(5);PORTB&=BIT(5);DDRB

20、&=BIT(6);if(RFLAG)(RFLAG=1;NUM=0;LED_R_OFF;LED_L_OFF;初始化開發(fā)板初始化串口，設(shè)置波特率單片機MCU3主函數(shù)intmain()(DDRD|=BIT(0);/JIANPANPORTD|=BIT(0);DDRA&=BIT(0);PORTA&=BIT(0);DDRA&=BIT(6);/對音樂的設(shè)置DDRA&=BIT(1);DDRA&=BIT(2);DDRA&=BIT(4);volatilelongS1=0;init_1602();DDRC|=0X30;write_word();init_1602();while(1)(Delayms(100);S1

21、=chaoshengbo();write_num(S1);if(S1150)fengmi(80);/隨距離可變化報警聲/if(S1100)DDRA|=BIT(4);PORTA|=BIT(4);發(fā)送PA1信號if(PA1_PRESS)fengmi(500);部分子模塊流程圖如下1無線模塊流程圖：風扇2避障程序流程圖:工作分工（具體分配與合作）:這次電子設(shè)計的工作主要是包括了兩個方面：硬件和軟件。（一）硬件：包括了小車整體框架的設(shè)計和安裝，這個部分主要由我們?nèi)齻€人共同完成。然后再具體到電路板的焊接，小車雙核最小系統(tǒng)板、電源轉(zhuǎn)換電路等是由*焊制，發(fā)射系統(tǒng)的最小系統(tǒng)和鍵盤等開關(guān)電路由*焊制，流水燈、液

22、晶、蜂鳴器、開關(guān)等電路由*焊制。（二）軟件：程序代碼還是非常龐大的，然后大致分工如下：無線模塊及小車智能壁障、散熱電扇等部分由*編寫；超聲波測距模塊和音樂程序、液晶顯示、報警模式等由*編寫；小車電機、流水燈、減速控制、按鍵發(fā)射模塊等程序由*編寫。心得體會（*）首先，很感謝這次電子設(shè)計課程，不僅讓我學習到了很多東西，也讓我完成了童年時的小小的愿望一一擁有一輛無線的遙控小車。小時候看到這種無線車就覺得好新奇，多想擁有一輛。在讀大學后，隨著專業(yè)課的學習以及參加一些機器人比賽后，我漸漸有了想做一輛遙控車的愿望。然后，正好這次電子設(shè)計吧，我們終于有機會來制作這樣一輛小車了。然后，先說一下這次電子設(shè)計的大致制作流程：.我們確定了大致要完成小車的幾大功能，比如無線遙控，調(diào)速，小車行進，超聲波測距，紅外感應，液晶顯示等等。.確定可行性，三個人詳細討論，結(jié)合制作時間和資金等個方面，覺得是可行的，然后說干就干唄。.收集和購買材料，包括無線模塊，紅外模塊，其他材料都是以前使用過的。.電路焊制，從最小系統(tǒng)到各種電路都由我們親自焊接。.編寫程序，這是最辛苦最復雜最有含金量的工作，大致從3月初開始我們每天晚上自習后回到寢