基于Android的藍牙遙控小車設計說明

./成績評定表學生XX班級學號專業(yè)電子信息科學與技術(shù)課程設計題目基于Android的藍牙小車評語組長簽字：成績?nèi)掌?015年3月日課程設計任務書學院信息科學與工程學院專業(yè)電子信息科學與技術(shù)學生XX班級學號課程設計題目基于Android的藍牙小車實踐教學要求與任務:基于Android的藍牙小車的設計功能：1.能夠?qū)崿F(xiàn)藍牙連接。2.能通過手機藍牙客戶端操控小車前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止。工作計劃與進度安排:2015年3月23日:布置任務,查找資料2015年3月24-25日:畫電路原理圖、焊接硬件2015年3月26-27日:編程調(diào)試,撰寫報告2015年3月28日:驗收答辯指導2015年3月日專業(yè)負責人：2015年3月日學院教學副院長：2015年3月日摘要闡述一種通過手機藍牙遙控小車行走的軟、硬件設計。手機藍牙作為客戶端,小車上的藍牙模塊HC-05作為服務端?？蛻舳瞬捎肊clipse開發(fā)環(huán)境,J2ME編程,服務端采用單片機控制。雙方通過串口仿真協(xié)議進行通信,單片機驅(qū)動直流電機控制小車行動。實驗結(jié)果表明,小車可以接收手機遙控信號并靈活地進行前行、倒退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止等功能。關(guān)鍵詞：89c52,hc-05,遙控小車,Andriod目錄1引言11.1課題設計目的與意義1設計的目的1設計的意義22方案比較與論證22.1無線單元方案與比較23硬件電路設計43.1總體設計43.2單片機模塊43.2.1STC89C52簡介43.2.2L298N驅(qū)動模塊與原理介紹53.2.3藍牙模塊64軟件設計74.1智能車運動控制程序74.2Android藍牙客戶端設計與實現(xiàn)84.2.1客戶端界面設計94.2.2BluetoothCar類設計94.2.3單片機C語言代碼95實驗結(jié)果與分析156心得體會16參考文獻16.1引言1.1課題設計目的與意義1.1.1設計的目的遙控小車起源于美國,由于政府對無線遙控小車研發(fā)的資助以與相關(guān)資助的推動作用,日本、美國、德國等工業(yè)大國在遙控小車技術(shù)上占據(jù)著明顯優(yōu)勢。我國的無線遙控小車研究工作始于20世紀中后期,在國家的863、973等技術(shù)發(fā)展計劃的重點支持下,國內(nèi)已大X圍地進行無線遙控小車的研究。在研發(fā)應用方面取得了重要發(fā)展,但是與國際先進還存在一定的差距。無線遙控實現(xiàn)方法包括藍牙、紅外、射頻幾種,其中藍牙技術(shù)具有一定優(yōu)勢。目前在信息家電方面應用正在鋪。遙控小車起源于美國,由于政府對無線遙控小車研發(fā)的資助以與相關(guān)資助的推動作用,日本、美國、德國等工業(yè)大國在遙控小車技術(shù)上占據(jù)著明顯優(yōu)勢。我國的無線遙控小車研究工作始于20世紀中后期,在國家的863、973等技術(shù)發(fā)展計劃的重點支持下,國內(nèi)已大X圍地進行無線遙控小車的研究。在研發(fā)應用方面取得了重要發(fā)展,但是與國際先進還存在一定的差距。無線遙控實現(xiàn)方法包括藍牙、紅外、射頻幾種,其中藍牙技術(shù)具有一定優(yōu)勢。目前在信息家電方面應用正在鋪開。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。目前藍牙技術(shù)實現(xiàn)無線遙控的短板在于傳輸距離短和芯片價格高方面。隨著科技發(fā)展,這些問題正在逐步得以解決。無線遙控機器人有著廣闊的應用前景,但是目前國內(nèi)的無線系統(tǒng)在傳輸可靠性、傳輸速度、抗干擾能力等方面仍有不足,亟待提高。1.1.2設計的意義隨著家用電器的越來越普與和人們生活節(jié)奏的加快,人們對電器的依賴性進一步提高,對電器的功能要求也進一步增大。現(xiàn)有每個普通家庭中的遙控器包括空調(diào)遙控器、電視遙控器、DVD遙控器、汽車遙控器、門窗遙控器等,門類繁多且不通用,而另一方面,手機已成為人人必備的工具,如果可以用我們必備的手機去遙控所有這些家用電器,可擺脫將來對專用紅外遙控面板的依賴,一機在手,萬物盡在掌握之中。因此,本論文先設計一種手機對智能遙控車的控制方案,利用本系統(tǒng)的控制模塊可擴展至對所有家電的控制。2方案比較與論證2.1無線單元方案與比較無線控制是為了能夠?qū)崿F(xiàn)對智能車的遠程遙控,使小車可以在遙控狀態(tài)下代替人類完成一些危險項目。目前短距離無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)主要有兩大類,一類是基于IrDA紅外無線通信技術(shù),另一類是基于ISM<IndustrialScientificMedical>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爭,但又在某些實際應用領域內(nèi)相互補充、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)境來決定。表1-3所示為四種短距離無線通訊技術(shù)主要性能參數(shù)。藍牙技術(shù)紅外技術(shù)WiFi技術(shù)ISM射頻技術(shù)通信距離<100m<10m<300m<1000m通信速率

<10Mb/s<16Mb/s<16Mb/s<500kb/s通信頻率或波長2.4GHz0.75um-24um2.4GHz315、433.868、915和2400MHz頻率申請

否否否否開發(fā)難度易難難易模塊成本較低很低較低低結(jié)論：通過表格可以看出,他們在近距離通訊領域都可以提供可靠的通信服務,但是同時他們的應用有著各自的技術(shù)架構(gòu)的限制。在以上的幾種中,我最終選擇了藍牙無線傳輸方式。3硬件電路設計3.1總體設計智能車主要現(xiàn)實遠程來控制智能車的運動。其主要模塊為:單片機模塊、無線通訊模塊、電機驅(qū)動模塊。其主要結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示?？傮w仿真電路圖：3.2單片機模塊3.2.1STC89C52簡介STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器〔FPEROM-FlashProgramableandErasableReadOnlyMemory〕的低電壓,高性能COMOS8的微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。STC89C52特性：通用I/O口,復位后為：P1/P2/P3/P4是準雙向口/弱上拉〔普通8051傳統(tǒng)I/O口〕；P0口是開漏輸出,作為總線擴展用時,不用加上拉電阻,作為I/O口用時,需要加上拉電阻；ISP〔在系統(tǒng)可編程〕/IAP〔在應用可編程〕,無需專用編程器,無需專用仿真器可通過串口〔RxD/P3.0,TxD/P3.1〕直接下載用戶程序,數(shù)秒即可完成；具有EEPROM功能；具有看門狗自動復位功能；共有3個16位定時器/計數(shù)器,其中定時器0還可以當成2個八位定時器使用；外部中斷4路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。單片機最小系統(tǒng)原理圖3.2.2L298N驅(qū)動模塊與原理介紹藍牙小車采用直流電機的驅(qū)動采用L298N驅(qū)動模塊,其原理圖如下：L298N驅(qū)動模塊原理圖L298N驅(qū)動模塊采用ST公司原裝全新的L298N芯片,采用SMT工藝穩(wěn)定性高,采用高質(zhì)量鋁點解電容,使電路溫度工作。可以直接驅(qū)動兩路3-16V直流電機,并提供了5V輸出接口〔輸入最低只要6V〕,可以給5V單片機電路供電〔低紋波系數(shù)〕,支持3.3VMCUARM控制,可以方便的控制電流電機速度和方向,是智能小車必備利器。驅(qū)動狀態(tài)編碼3.2.3藍牙模塊藍牙模塊支持短距離無線傳輸,可以通過手機與藍牙模塊的配對實現(xiàn)對小車的無線控制。本小車采用的是HC-05藍牙芯片,在HC-05芯片里已經(jīng)將藍牙協(xié)議封裝好,只需要通過串口通信實現(xiàn)上位機〔手機〕與下位機〔51單片機〕的無線通信。藍牙模塊中藍牙芯片的TXD與RXD分別于單片機的RXD與TXD相接,VCC與單片機電源,GND與單片機GND相連。HC-05使用R1114作為穩(wěn)壓芯片,將單片機提供的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V的低電壓,為藍牙芯片供電。藍牙芯片應用X圍：可用于GPS導航,水電煤氣抄表系統(tǒng),工業(yè)現(xiàn)場控制,與移動設備無線連接。4軟件設計4.1智能車運動控制程序在本次設計中,主程序主要是在單片機的控制下,對藍牙模塊輸入的信息進行存儲分析,來控制電機驅(qū)動,以達到控制小車的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。在這個過程中,單片機首先進行初始化,包括設置單片機各個端口的方向,各個變量的初始化,以與單片機振蕩頻率的校準等。單片機定時對藍牙模塊串口讀數(shù)據(jù),如果串口的數(shù)據(jù)讀出,則對讀出的數(shù)據(jù)進行分析,讀出的數(shù)據(jù)如果為0x01、0x02、0x03、0x04、0x05則分別對應小車的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止。主程序流程圖4.2Android藍牙客戶端設計與實現(xiàn)藍牙客戶端是用戶控制智能車的一種手段。智能車藍牙控制客戶端是基于Android平臺開發(fā)的應用程序?？蛻舳诉x擇在Eclipse和AndroidSDK組合下使用Java語言進行開發(fā)。客戶端的開發(fā)主要涉與到客戶端界面的設計和功能代碼的編寫。4.2.1客戶端界面設計根據(jù)智能車的實際情況,客戶端選擇設計成類似賽車類游戲的界面。界面通過XML來標記和存儲資源。4.2.2BluetoothCar類設計BluetoothCar類主要實現(xiàn)訪問安卓手機藍牙設備和發(fā)送智能車運動指令。4.2.3單片機C語言代碼#include<reg51.h>#include<intrins.h>unsignedinttmp;unsignedintc=0;sbitEN_left_wheel=P2^0;sbitEN_right_wheel=P2^1;sbitleft_wheel_go_ahead=P2^2;sbitleft_wheel_go_back=P2^3;sbitright_wheel_go_ahead=P2^4;sbitright_wheel_go_back=P2^5;voidinit<>;voidctrl<>;voidturn_left<>;voidturn_right<>;voidgo_ahead<>;voidgo_back<>;voidstop<>;voidmain<>{ init<>; while<1>{ if<RI==1>{ RI=0; tmp=SBUF; ctrl<>; } }}voidinit<>{ ES=0; SCON=0x50; TMOD=0x20; TH1=0xFD; TL1=0xFD; PCON&=0x71; TR1=1; TI=1; RI=0; ES=1; EN_left_wheel=1; EN_right_wheel=1; left_wheel_go_ahead=0; left_wheel_go_back=0; right_wheel_go_ahead=0; right_wheel_go_back=0;}voidctrl<>{ switch<tmp>{ case0x01: turn_left<>; break; case0x02: turn_right<>; break; case0x03: go_ahead<>; break; case0x04: go_back<>; break; case0x05: stop<>; default: break; }}voidturn_left<>{ left_wheel_go_ahead=0; left_wheel_go_back=1; right_wheel_go_ahead=1; right_wheel_go_back=0;}voidturn_right<>{ left_wheel_go_ahead=1; left_wheel_go_back=0; right_wheel_go_ahead=0; right_wheel_go_back=1;}voidgo_ahead<>{ left_wheel_go_ahead=1; left_wheel_go_back=0; right_wheel_go_ahead=1; right_wheel_go_back=0;}voidgo_back<>{ left_wheel_go_ahead=0; left_wheel_go_back=1; right_wheel_go_ahead=0; right_wheel_go_back=1;}voidstop<>{ left_wheel_go_ahead=0; left_wheel_go_back=0; right_wheel_go_ahead=0; right_wheel_go_back=0;}5實驗結(jié)果與分析用Keil編寫程序編譯運行通過后,通過串行下載口把BluetoothCar.hex文件下載到單片機中,通過手機客戶端發(fā)送信息,藍牙小車實現(xiàn)前進,后退,左轉(zhuǎn),右轉(zhuǎn),停止功能。實物連接圖如下：以上是藍牙小車靜止時的圖片,當手機客戶端按下前進按鈕后,小車兩個輪子都前進；當手機客戶端按下后退按鈕時,小車兩個輪子都后退；當手機客戶端按下左轉(zhuǎn)按鈕后,小車做輪后退右輪前進；當手機客戶端按下右轉(zhuǎn)按鈕時,小車左輪前進右輪后退。6心得體會通過這一次做藍牙小車,我收獲了很多。開始對單片機串口通信不夠了解,在使用HC-05芯片后,對SBUF寄存器有了深入了解。實踐出真知,通過親自動手制作,使我們掌握的知識不再是紙