基于加速計的無線小車控制系統(tǒng)設(shè)計

word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯摘要本文設(shè)計的是一個基于加速計的無線小車控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計分為上位機(jī)（遙控器）和下位機(jī)（小車）兩部分。上位機(jī)是以單片機(jī)STC89C52為控制芯片，同時包括了加速計模塊、按鍵模塊、液晶顯示模塊和無線通信模塊，通過無線通信模塊來實現(xiàn)與下位機(jī)（小車）之間數(shù)據(jù)的交換。下位機(jī)（小車）同樣是以單片機(jī)STC89C52作為控制芯片，通過無線模塊接收由上位機(jī)傳來的控制信息.加速計首先獲取當(dāng)前需要調(diào)節(jié)的小車的電機(jī)速度值和舵機(jī)的打角值，利用nRF24L01無線發(fā)射，將所需要調(diào)節(jié)的電機(jī)速度值和打角值傳送給小車；并經(jīng)過nRF24L01接收模塊接收該控制信號，再將該信號傳送給小車并使小車的電機(jī)和舵機(jī)作出相應(yīng)的動作，對此時數(shù)據(jù)進(jìn)行實時控制。本次設(shè)計主要由加速計模塊、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊、單片機(jī)處理模塊、液晶顯示模塊、電機(jī)模塊和舵機(jī)模塊7個模塊組成。該無線小車實現(xiàn)的主要功能是：利用加速計獲取當(dāng)前小車所需要調(diào)節(jié)的電機(jī)速度值和舵機(jī)的打角值，通過無線模塊將速度值和打角值傳送給小車，并對此數(shù)據(jù)進(jìn)行實時控制，實現(xiàn)小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；無線傳輸技術(shù)；加速計；小車word文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯AbstractThisdesigniswirelesscarcontrolsystemsbasedonaccelerometer.Thedesignofthesystemhastwoparts,PC(remotecontrol)andlowermachine(thecar).PCadoptsSTC89C52micro-controllerasthemaincontrolship.Itisalsointegratedaccelerometermodule,keymodule,LCDmoduleandthewirelessmodule.WirelessmodulerealizestheexchangeofdatabetweenPCandthelowermachine(thecar).ThecaralsoadoptsSTC89C52micro-controllerasthemaincontrolship.ItreceivescontrolinformationwhichcomesfromthePCbyawirelessmodule.First,accelerometerobtainsthevalueofthevelocityofthemotorandthesteeringangularvelocityvalueswhichneedtoadjustthesteeringofthecar.ItsendsthemtothecarbythenRF24L01wirelesstechnology.ThenthenRF24L01receivermodulereceivestheremotecontrolsignal,thentransmitsthemtothemotorandtheservoofthecarinordertomakethecarappropriateaction.Atthesametime，thisreal-timecontrolofdatashouldbedone.Thedesignismainlycomposedofaccelerometermodule,wirelesstransmittingmodule,wirelessreceivingmodule,singlechipmicroprocessingmodule,LCDmodule,servomotormodules.Thewirelessremotecontrollingofthecarfunctionsareasfollows:theaccelerometerobtainsthevalueofthevelocityofthemotorandthesteeringangularvelocityvalueswhichneedtoadjustthesteeringofthecar.ThentheywillbesendedtothecarbythenRF24L01wirelesstechnology.Andthisdataisinrealtimecontrolandthecarcangoforward,backward,left,andright.Keywords:micro-controller;wirelesstransmissiontechnology;accelerometer;carword文檔可自由復(fù)制編輯word文檔可自由復(fù)制編輯目錄TOC\o"1-3"\h\u16402摘要 ④在進(jìn)行調(diào)試的過程中，小車前進(jìn)時，地面上的積水不慎飛濺到接收部分的焊板下面，導(dǎo)致小車無法行駛，后來通過檢測發(fā)現(xiàn)，L298N驅(qū)動芯片被燒了，在更換芯片后，在背面貼了防水膠帶，防止水花飛濺到小車上導(dǎo)致芯片再次被燒壞。5.4調(diào)試結(jié)果在排除硬件電路接線和軟件編程的問題后，進(jìn)行了軟硬件聯(lián)調(diào)，軟硬件聯(lián)調(diào)之后，有了理想的顯示結(jié)果，顯示結(jié)果如圖5-2所示。改變遙控器的傾斜角度所獲取的加速的信息，小車改變運行方向，加速計的顯示結(jié)果如圖5-3所示。圖5-2硬件顯示結(jié)果圖5-3改變傾斜角后的加速度信息顯示5.5本章小結(jié)繼硬件電路和軟件編程結(jié)束后，對電路板進(jìn)行手工焊接，焊接結(jié)束后對硬件電路進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)，本章針對硬件調(diào)試、軟件調(diào)試的方法進(jìn)行了說明，并針對本次設(shè)計軟、硬件聯(lián)調(diào)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行描述，并能夠及時的檢測出問題，提出了解決方案。第6章結(jié)論本次設(shè)計的是基于加速計的無線小車控制，無線小車是20世紀(jì)科學(xué)家提出的一種新型小車。因為其在軍事、防爆、反恐、偵察、防核化以及污染等惡劣與危險的環(huán)境作業(yè)中有著非常廣闊的應(yīng)用前景，因此成為現(xiàn)代自動化領(lǐng)域一個最為重要的研究熱點。同時本設(shè)計中通過使用加速計使得小車的控制更加人性化，隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，加速計已經(jīng)成為慣性導(dǎo)航與制導(dǎo)、控制檢測設(shè)備的加速度的重要測量元件。本次設(shè)計將系統(tǒng)分為上位機(jī)（遙控器）和下位機(jī)（小車）兩個部分，兩部分均采用STC89C52單片機(jī)作為控制芯片，加速計ADXL345獲取加速度信息，nRF24L01無線發(fā)射模塊將獲取的加速度信息發(fā)送給小車，并將此加速度信息轉(zhuǎn)化為需要調(diào)節(jié)的電機(jī)速度值和舵機(jī)的打角值，將需要調(diào)節(jié)的信息傳送給小車，并對此數(shù)據(jù)進(jìn)行實時控制，驅(qū)動小車行進(jìn)。根據(jù)基于加速計的無線小車設(shè)計的整體的結(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)分別有加速計模塊、無線傳輸模塊、液晶顯示模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、舵機(jī)模塊組成。根據(jù)獲得的加速度信息，發(fā)送操作和控制小車運行的指令的信息，從而控制小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。本次設(shè)計的不足是由于考慮到降低成本，所以采用的是玩具小車改造的無線小車，小車的外殼和機(jī)械機(jī)構(gòu)的牢固性不高，容易在行進(jìn)過程中撞擊到東西導(dǎo)致車身受到破壞。液晶顯示屏顯示的只是是加速計獲取的傾斜角度的信息，沒有將小車的速度信息通過速度編碼器跟無線發(fā)射模塊發(fā)射到液晶顯示屏上顯示出來；沒有設(shè)計出小車具有紅外檢測到障礙物的自動停止功能，若要增加此功能需要在小車的車身上加上紅外感應(yīng)器，將采集到的數(shù)據(jù)傳回控制器，讓控制器控制根據(jù)獲取的信息控制小車的行進(jìn)；本次設(shè)計采用的是51單片機(jī)作為控制芯片，而51單片機(jī)的功能已經(jīng)比較古典，導(dǎo)致小車的行進(jìn)不是很穩(wěn)定，如果改成飛思卡爾單片機(jī)性能將會大大的提高；在移動通信高速發(fā)展的時代，智能手機(jī)的使用已經(jīng)普遍化，而許多智能手機(jī)例如iphone手機(jī)內(nèi)部已經(jīng)內(nèi)置加速計，因此可以利用手機(jī)內(nèi)置加速計與小車進(jìn)行藍(lán)牙通信，通過JAVA程序的編寫，可以控制小車的行駛，從而減少了整體系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計。致謝光陰荏苒，大學(xué)四年的時光轉(zhuǎn)瞬即逝，當(dāng)我完成這篇畢業(yè)論文的同時也標(biāo)志著我即將離開常州工學(xué)院的大門，心中更多的是一絲絲的失落感。在準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計的這半年里，我要誠摯的感謝我的導(dǎo)師張燕紅老師給我的指導(dǎo)與幫助，感謝你百忙之中幫助我一起完成畢設(shè)。從去年年底開始的畢業(yè)設(shè)計課題的篩選，指導(dǎo)我查閱相關(guān)資料，跟我一起探討設(shè)計方案，到幫我檢查論文，對我的論文提出寶貴的意見，一遍遍的指出我論文中存在的問題，循循善誘，自始自終都一直得到您的指導(dǎo)。您那淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度使我受益匪淺。您那兢兢業(yè)業(yè)、一絲不茍的工作作風(fēng)更是深深的印在我的腦海里，是我學(xué)習(xí)的榜樣。既是您帶著我走進(jìn)大學(xué)的大門，融入到新的集體，又是您陪伴著我走過大學(xué)最后的時光，在這最后的半年里，我學(xué)到了許多科研知識，掌握了新的學(xué)習(xí)方法，也懂得了實踐出真知的真理，再次向您表示衷心的感謝。此外，還要我最親愛的母校常州工學(xué)院，謝謝您給了人生中最絢麗的四年，提供給了我一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓我在這里靜下心來學(xué)習(xí)。謝謝大學(xué)四年所有老師的悉心教導(dǎo)和幫助，是你們教會我專業(yè)知識，教會了如何適應(yīng)大學(xué)的學(xué)習(xí)，如何在社會中立足，如何做人。同時也要感謝一起陪伴我走過四年風(fēng)風(fēng)雨雨的室友和朋友，是你們讓我擁有了友情，讓我感受到了大學(xué)生活的溫暖，使我的大學(xué)生活更加充實。最后還要特別感謝所有在我完成畢業(yè)設(shè)計及論文時候給予我?guī)椭呐笥押屯瑢W(xué)，從查閱資料，設(shè)計整體方案，撰寫開題報告到最后的編寫論文，焊接電路，你們都給了我很大的幫助，沒有你們，我的畢業(yè)設(shè)計不可能順利完成。一年一度的畢業(yè)季即將到來，即將離開這個溫馨而又美滿的大學(xué)，我衷心祝愿母校所有老師身體健康，工作順利，合家歡樂，桃李滿天下；同時祝愿我所有的同學(xué)前程似錦，讓我們攜手共創(chuàng)美好的未來！參考文獻(xiàn)[1]孫緒才.L298N在直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].山東淮紡學(xué)院學(xué)報，2009,9(4):1-3.[2]劉鵬.基于nRF24L01的短距離無線通信應(yīng)用[J].信息與電腦(理論版),2012,2:098.[3]郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程:入門提高開發(fā)拓展全攻略[M].電子工業(yè)出版社,2009.[4]劉德勝.基于ADXL345的無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究[D].北京郵電大學(xué),2010:63-68.[5]閆明明,郭濤,龔珊.基于復(fù)合量程加速度計的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計[A].傳感器與微系統(tǒng),2013:68-72.[6]劉志平.基于nRF2401的近距離無線數(shù)據(jù)傳輸[J].應(yīng)用科技.2013,3:55-58.[7]沈勇,蔣文雄,段勇.基于nRF24L01的通用無線通信模塊設(shè)計[J].電子設(shè)計工程,2013,21(18):84-86.[8]林立,張俊亮,曹旭東.基于Proteus和keilC[M].電子工業(yè)出版社.2009:20-22.[9]葉鄭凱,朱建鴻,李琳等.基于單片機(jī)的無線遙控智能小車的設(shè)計與實現(xiàn)[A].計算機(jī)與現(xiàn)代化2012,10:65-67.[10]陳暉,張軍國,李默涵等.基于STC89C52和nRF24L01的智能小車設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2012,35(17):12-15.[11]秦文甫,鐘宜生,梁曉庚.基于DSP的數(shù)字化舵機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].北京:清華大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文,2004,5.[12]梁麗勤,王巖,張寶健.基于Freescale單片機(jī)的智能賽車設(shè)計[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2010(006):114-115.[13]聶茹.基于STC89C52單片機(jī)的無線遙控小車的設(shè)計與實現(xiàn)[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2013(11):91-95.[14]黃建能,楊光杰.無線遙控小車[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2013,35(23):126-128.[15]李興法,尹冠飛.數(shù)字式加速度傳感器ADXL345的原理及應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2010(036):2-2.[16]陳嬋,陳可中.單片機(jī)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2008,31(5):40-42.[17]劉汪,董曉慶.基于單片機(jī)的無線遙控小車[J].科技信息,2013(4):155-155.[18]姜寶華,齊強(qiáng).基于單片機(jī)的無線遙控智能小車的設(shè)計與制作[J].電子世界,2013(3):24-25.[19]朱貴憲.基于單片機(jī)的無線收發(fā)器設(shè)計[J].安陽工學(xué)院學(xué)報,2013(2):59-62.[20]丁媛媛.基于nRF24L01無線雙向通信系統(tǒng)設(shè)計[J].常州工學(xué)院學(xué)報,2012,25(5):24-27.[21]叢林,楊凱,胡文東等.基于nRF24L01和STM32L152RD超低功耗無線通信系統(tǒng)[J].電視技術(shù),2013,37(17):66-69.[22]江武志,許娜芬,普清民.基于nRF24L01的小車自動識別紅綠燈的設(shè)計[J].汽車零部件,2011(10):82-84.[23]王振,胡清,黃杰.基于nRF24L01的無線溫度采集系統(tǒng)設(shè)計[J].電子設(shè)計工程,2009,17(12):24-26.[24]劉靖,陳在平,李其林.基于nRF24L01的無線數(shù)字傳輸系統(tǒng)[J].天津理工大學(xué)學(xué)報,2007,23(3):38-40.[25]莢慶,王代華,張志杰.基于nRF24L01的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2008,7:68-70.