基于51單片機藍牙遙控紅外循跡小車的設計與制作

湖南商務職業(yè)技術學院畢業(yè)設計

目錄

1產(chǎn)品功能分析...........................................................................................................1

2設計方案遴選...........................................................................................................1

2.1單片機的選擇...............................................................................................1

2.2通訊方式的選擇...........................................................................................2

2.3系統(tǒng)框圖設計...............................................................................................3

3產(chǎn)品硬件設計...........................................................................................................4

3.1STC89C52RC單片機核心電路設計..............................................................4

3.2電機電路設計...............................................................................................4

4產(chǎn)品軟件設計...........................................................................................................5

4.1主程序流程圖...............................................................................................5

4.2小車子程序設計...........................................................................................5

4.3上位機（APP程序設計）............................................................................6

4.4產(chǎn)品程序清單................................................................................................9

5產(chǎn)品使用說明...........................................................................................................9

5.1產(chǎn)品裝配圖...................................................................................................9

5.2產(chǎn)品調(diào)試......................................................................................................11

5.3產(chǎn)品使用說明.............................................................................................11

6、產(chǎn)品設計技術標準...............................................................................................11

參考資料.....................................................................................................................11

附錄1元器件清單............................................................................................12

附錄2電路原理圖............................................................................................14

附錄3PCB設計圖.............................................................................................15

附錄4產(chǎn)品實物圖............................................................................................16

附錄5主程序代碼............................................................................................16

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基于51單片機藍牙遙控紅外循跡小車的設計與制作

1產(chǎn)品功能分析

藍牙和其他功能主要基于跟蹤51單片機在某些特殊環(huán)境中特別重要。硬

件控制由STC89C52單芯片微型計算機控制。紅外障礙物用于完成軌跡和障礙

物，并將相關信號發(fā)送到一臺芯片微型計算機。在對單芯片控制系統(tǒng)的分析和

判斷之后，控制驅(qū)動芯片驅(qū)動器直流電動機以實現(xiàn)前，后，左，右，以實現(xiàn)汽

車。軟件以更好的移植C語言描述，并且通過移動藍牙應用程序控制智能汽

車。通過多次測試，小車車可以是無線遙控和跟蹤功能

2設計方案遴選

在進行硬件電路搭建前必須選擇好合適的零部件，以發(fā)揮器件的基本功能。

2.1單片機的選擇

選項1：使用MSP430單芯片機

MSP四百三十是美國德州儀器有限公司(TI)的RISC混合信號處理器。MSP

四百三十產(chǎn)品系統(tǒng)為電池的實際應用創(chuàng)造了終極解決方案。而作為混合信息與

大數(shù)據(jù)設計領域的主要倡導者，TI設計了MSP430，可使芯片制造工程師在實

現(xiàn)獨特的低功耗設計的同時模擬信號、傳感器與大數(shù)據(jù)組件。

MSP四百三十的主要優(yōu)點：剩余0.1UARAM；0.8UA的實時時鐘系統(tǒng)；啟用

二百五十UA/MIPS；高性能仿真儀；系統(tǒng)的內(nèi)部可編程快閃存儲器，允許用戶

自由更改程序、修改字段并記錄信息等。但MSP四百三十的pin驅(qū)動功能比較

弱，更適合于低功耗。但是，從功耗的方面考慮，處理機使用的效率基本上沒

有問題。MSP四百三十使用的主頻比較小，處理速度較慢。該芯片在要求提高

插針效率的前提下通過單片機實現(xiàn)驅(qū)動功能。因此，在本系統(tǒng)中使用MSP430

不支持系統(tǒng)控制。

選項2：使用AT89S51單片機

AT八十九S五十一，是一種具有八K可編程多功能單晶片技術的低功耗性

能高性能CMOS八位嵌入式微控制器。采用了Atmel的高密度無斜率存儲器工藝

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設計并制造，與八十C五十一等工業(yè)產(chǎn)品的接口技術與引腳完全相容。膠片上

的單芯片能夠用作系統(tǒng)編程程序存儲器。這對普通程序設計者來說相當好。而

通過SMART八的CPU和單芯片編程閃存，AT89S51為許多嵌入式的應用系統(tǒng)提供

了高敏捷和超高效的解決方案。

AT八十九S五十一具有了以下的標準特性：8K字節(jié)FlaSh、256字節(jié)數(shù)據(jù)

RAM、32個I/O接口線、dogfixingmachine、2個數(shù)據(jù)指針、3x16-1位定

時器/計數(shù)器、以及1個6-WayLevel2inquiryStructuredoll串行接口工

作，芯塊由晶振時鐘電路實現(xiàn)。此外，AT89S51還可低于零Hz的靜態(tài)邏輯程序

工作，并同時支援以下二種軟件和可選的電源模塊。在自由模式下可以暫停CPU

工作，并啟動顯示RAM、定時器/計數(shù)器、串行端口和中斷。中斷時，RAM的內(nèi)

容就會保留下來，但振蕩器時間就會凍結，所以所有工作都會中斷，直到下一

次中斷或硬件修復。

選擇方案：總結：本系統(tǒng)使用控制器通過以上方案比較選擇第二種方案，

然后使用AT89S51作為控制器。本設計控制器采用這種方案是因為單片機成本

低、操作方便。

2.2通訊方式的選擇

方案一：WiFi

在無線局域網(wǎng)中的標準定義是為“無線相容性認證”，雖然實質(zhì)上是一種商

業(yè)認證，但同時也是一種無線連接的方法，原先通過網(wǎng)線連接電腦，而現(xiàn)在也

大多是通過無線電波來連網(wǎng);典型的就是這種無線路由器，因此一般這種無線路

由器的電波覆蓋的任何有效范圍內(nèi)，都可以通過與Wi-Fi的相連進行互聯(lián)，但

如果無線路由器連接在了同一條ADSL網(wǎng)絡或者別的互聯(lián)網(wǎng)專線上，也就可以稱

之為“熱點”。

方案二：藍牙

一種無線技術，允許設備在短距離內(nèi)（通常在10米以內(nèi)）進行通信?？梢?/p>

在手機、PDA、無線耳機、筆記型電腦，及其相關計算機外部設備等各類電子產(chǎn)

品之間，以無線方式發(fā)送消息。通過“藍牙”的應用技術，可以有效提高移動

通信與終端設備之間的通信品質(zhì)，它成功地促進了電子產(chǎn)品與互聯(lián)網(wǎng)間的通信，

進而使消息傳遞得更快速、更高效，也打開了現(xiàn)代無線通信的全新大門。藍牙

技術采用了分布式的網(wǎng)絡架構、快速跳頻技術和最短時間內(nèi)分組技術，同時支

援點對點和點對多點通信，并工作在最常見的2.4GHzISM（工程、科學、醫(yī)療）

頻段上。其最高數(shù)據(jù)傳輸速度為1Mbps，并通過時分零點五雙工傳輸方式，進行

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了全雙工傳輸。

與藍牙和WiFi比較，藍牙很大地方便了移動通訊設備間的聯(lián)系，也簡化

了移動通訊設備上的信息，使傳輸?shù)酶行?、更方便。由于其應用范圍廣，價

格實惠。我選擇藍牙是因為WiFi模塊比藍牙模塊更昂貴和復雜。

2.3系統(tǒng)框圖設計

手機控制端

藍牙通訊模塊

STC89C52

循跡模塊電機驅(qū)動模塊

小車

電源模塊

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3產(chǎn)品硬件設計

3.1STC89C52RC單片機核心電路設計

智能小車通過由單片機或STC89C52RC微電腦實現(xiàn)的智能操控，自動開啟

并復位車輛。當系統(tǒng)偵測到藍牙信息時，通過信號進入了相應的駕駛模式。在

運動中，紅外光電管檢測，而小車由單片機控制，通過接收到的信號脈沖控制

發(fā)動機，提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。

3.2電機電路設計

該設計使用L298N電機專用驅(qū)動器電路來控制兩個12V直流電機。

其中L298N是ST公司的產(chǎn)品。更受歡迎的是采用15針多瓦封裝的

L298N，其中包括四個邏輯驅(qū)動器通道?？蓡为毑捎枚_直流電機或二臺二相

電機或四相電機，最大輸出電流可達50V，最大輸出電流也可直接使用電源控

制，對信號進行控制發(fā)送時通過單片微型機上的IO接口，即可很簡易的對輸

出電流進行控制。如L二百九十八N所采用的TTL邏輯門輸出信號，VSS可以

連接至四點五V或七V。四ftVS為接電流源，Vs的接電流范圍為二點五

~46V。L298N芯片的電流范圍可為二點五A，以控制驅(qū)動負載。

L二百九十八N是一種高壓電流的全橋控制嵌入式集成電路，帶有兩個H

橋，可以來驅(qū)動直流電機和步進電機。采用的邏輯電平信號控制可以直接連接

到各個芯片引腳。有二個有源控制連接器，所以即使沒有輸入的許可也無法更

改功能。而在L二百九十八N則有一個邏輯源的接口，在較低電壓時也會使用

一個邏輯電路。

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4產(chǎn)品軟件設計

本產(chǎn)品采用C語言，KEIL編程環(huán)境，上位機采用中文可視化編程易語音進行

編譯。

4.1主程序流程圖

從小車運行開始，經(jīng)過初始化，在藍牙初始化，通過判斷藍牙是否連接和是否

檢測到黑線在開始功能運行。

4.2小車子程序設計

根據(jù)小車的總體設計和本系統(tǒng)的功能思路，小車必須實現(xiàn)循跡功能，軟硬

件必須同時滿足要求才能滿足正常要求。硬件設計成功的基礎，是指軟件設計

人員必須實現(xiàn)下面二個軟件設計功能的作用：最后，車輛可以沿著指定的路徑

順利前進。1.循跡模塊：尋線過程中，根據(jù)在尋黑線過程中是否出現(xiàn)了黑線的

信號，將信息反饋到單片機，然后再讓單片機計算到對應的數(shù)值來。單片機可

以完成一定的工作。

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2、電機驅(qū)動模塊：主要用于控制兩臺直流電機實現(xiàn)前進、轉(zhuǎn)向、停車等功

能。根據(jù)小車的規(guī)定路線，小車的行駛方向和速度會不斷變化，最終完成

trace功能。根據(jù)汽車定義的路線，汽車的行駛方向和速度不斷變化，最終完

成跟蹤功能。

4.3上位機（APP程序設計）

上位機采用中文可視化編程易語音編程，其簡潔明了，便于操作。

事件主窗口.創(chuàng)建完畢()

如果藍牙1.是否存在()=假則

彈出提示("沒有找到藍牙設備！")

結束程序()

否則

藍牙1.開啟藍牙()

藍牙1.置工作模式(2)

按鈕2.標題="搜索藍牙"

結束如果

結束事件

事件按鈕2.被單擊()

如果按鈕2.標題="斷開鏈接"則

按鈕2.標題="搜索藍牙"

結束如果

如果按鈕2.標題="搜索藍牙"則

藍牙1.搜索設備()

列表框1.到頂層()

列表框1.可視=真

否則

藍牙1.斷開連接()

按鈕2.標題="連接藍牙"

標簽2.字體顏色=黑色

結束如果

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結束事件

事件藍牙1.發(fā)現(xiàn)設備(設備名稱為文本型,設備地址為文本型,是否已

配對為邏輯型)

列表框1.添加項目(設備地址&"-"&是否已配對&"-"&設備名

稱)

結束事件

事件列表框1.在表項中單擊(項目索引為整數(shù)型)

變量列表內(nèi)容為文本型

變量地址信息為文本型()

列表內(nèi)容=列表框1.取項目內(nèi)容(項目索引)

地址信息=分割文本(列表內(nèi)容,"-")

彈出提示("正在連接"&地址信息(2))

藍牙1.連接設備(地址信息(0))

結束事件

事件藍牙1.連接結果(連接結果為邏輯型,設備名稱為文本型,設備地址為

文本型,連接模式為整數(shù)型)

如果連接結果=真則

彈出提示("藍牙連接成功")

按鈕2.標題="斷開連接"

列表框1.可視=假

標簽2.標題="已連接"&設備名稱

標簽2.字體顏色=紅色

標簽2.字體大小=15

否則

彈出提示("連接失敗")

結束如果

結束事件

事件按鈕3.被按下(橫坐標為整數(shù)型,縱坐標為整數(shù)型)

7

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藍牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進制到字節(jié)集("31"))

結束事件

事件按鈕3.被彈出(橫坐標為整數(shù)型,縱坐標為整數(shù)型)

藍牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進制到字節(jié)集("35"))

結束事件

事件按鈕4.被按下(橫坐標為整數(shù)型,縱坐標為整數(shù)型)

藍牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進制到字節(jié)集("32"))

結束事件

事件按鈕4.當被彈起時(橫坐標為整數(shù)型,縱坐標為整數(shù)型)

藍牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進制到字節(jié)集("35"))

結束事件

事件按鈕5.被按下(橫坐標為整數(shù)型,縱坐標為整數(shù)型)

藍牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進制到字節(jié)集("33"))

結束事件

事件按鈕5.被彈出(橫坐標為整數(shù)型,縱坐標為整數(shù)型)

藍牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進制到字節(jié)集("35"))

結束事件

事件按鈕6.被按下(橫坐標為整數(shù)型,縱坐標為整數(shù)型)

藍牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進制到字節(jié)集("34"))

結束事件

事件按鈕6.當被彈出時(橫坐標為整數(shù)型,縱坐標為整數(shù)型)

藍牙1.傳送數(shù)據(jù)(十六進制到字節(jié)集("35"))

結束事件

事件按鈕7.被按下(橫坐標為整數(shù)型,縱坐標為整數(shù)型)

藍牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進制到字節(jié)集("36"))

結束事件

事件按鈕7.當被彈起時(橫坐標為整數(shù)型,縱坐標為整數(shù)型)

藍牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進制到字節(jié)集("35"))

8

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結束事件

事件按鈕8.被按下(橫坐標為整數(shù)型,縱坐標為整數(shù)型)

藍牙1.傳送數(shù)據(jù)(十六進制到字節(jié)集("37"))

結束事件

事件按鈕8.被彈出(橫坐標為整數(shù)型,縱坐標為整數(shù)型)

藍牙1.傳送數(shù)據(jù)(十六進制到字節(jié)集("35"))

結束事件

4.4產(chǎn)品程序清單

QA11.h小車控制

Mian.c主

程序

lanya.h藍牙初始化控制

5產(chǎn)品使用說明

5.1產(chǎn)品裝配圖

產(chǎn)品由51控制板，電池盒，L298N電機驅(qū)動板，紅外循跡模塊，兩個直

流電機，萬向輪組裝而成。

裝配圖如下：

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L298N電電池盒

機驅(qū)動板

51控制

板

紅外循

跡模塊

萬向輪

電機

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5.2產(chǎn)品調(diào)試

確認單片機已牢固連接，檢查連接的所有點，并確認電源調(diào)用不會受到阻

礙。

1、檢查電源線和接地線

2、產(chǎn)品電氣檢查

3、將編譯程序刻錄到一臺單片機上。

5.3產(chǎn)品使用說明

1.連接電源并打開電源開關。

2.檢查藍牙是否正常。

3.連接到藍牙和遙控車輛。

4.輸入循跡模式。

5.啟動跟蹤并查看黑線。

6、產(chǎn)品設計技術標準

[1]J-STD-001E電氣與電子組件之間的接地要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E電子組件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21電子元器件與電路板的返料&回修

[4]GB/T11457-2006信息技術軟件工程術語；

[5]根據(jù)GB/T8566-2007信息技術軟件生存周期過程規(guī)范；

[6]GB/T8567-2006的計算機軟件文檔編寫標準。

參考資料

[1]吳林編著.智能循跡小車主題型號工作的回顧[J].循跡小車技術與應用，

2001:6-9.

[2]王守中編著．51單片機開發(fā)入門與典型實例.第1版.人民郵電出版社，

2007:103-108

[3]陳曉莉，張俊濤．KEILC51單片機仿真器的設計.第二版.陜西科技大學

出版社，2006:19－20．

[4]李全利，遲榮強編著．單片機原理及接口技術.第1版.高等教育出版社，

2004:14-191

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附錄1元器件清單

鄧陽《基于51單片機藍牙遙控循跡的設計與制作》元器件清單

序號名稱型號規(guī)代號數(shù)量備注

格

1C51控制板1

2L289電機驅(qū)1

動

3循跡模塊1

4藍牙模塊1

5usb轉(zhuǎn)接口1

6電源按鍵SW11

7減速馬達2

8開關Key1,ke2

y2

9晶振11.0592R381

MZ

10電阻1K；10KR1~R88

1151單片機STC89C5X11

2RC

12LED燈led1,2綠

led2色；

黃色

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13蜂鳴器DC5VLs11

14電容30pF,10C1,C2,C3

0pF3

15NPN管S9015Q11

16輪胎2

17萬向輪1

18電池盒1

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附錄2電路原理圖

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附錄3PCB設計圖

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附錄4產(chǎn)品實物圖

附錄5主程序代碼

//左left右right

#include<reg52.h>

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#include<QA11.h>

#include<lanya.h>

sbitLeft_1_led=P3^3;

sbitRight_1_led=P3^2;

unsignedcharpwm_val_left=0;

unsignedcharpwm_val_right=0;

unsignedcharpush_val_left=8;

unsignedcharpush_val_right=8;

unsignedcharn;

bitRight_PWM_ON=1;

bitLeft_PWM_ON=1;

voiddelay(unsignedintxms)

{

unsignedinti,j;

for(i=xms;i>0;i--)

for(j=112;j>0;j--);

}

voidrun(void)

{

push_val_left=8;

push_val_right=8;

Left_go;

Right_go;

}

voidleftrun(void)

{

push_val_left=8;

push_val_right=8;

Left_go;

Right_Stop;

}

voidrightrun(void)

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{

push_val_left=8;

push_val_right=8;

Right_go;

Left_Stop;

}

voidback(void)

{

push_val_left=8;

push_val_right=8;

Right_back;

Left_back;

}

voidStop(void)

{

Right_Stop;

Left_Stop;

}

voidpwm_out_left_moto(void)

{

if(Left_PWM_ON)

{

if(pwm_val_left<=push_val_left)

{

EN1=1;

}

else

{

EN1=0;

}

if(pwm_val_left>=20)

pwm_val_left=0;

}

else

{

EN1=0;

}

}

voidpwm_out_right_moto(void)

{

if(Right_PWM_ON)

{

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if(pwm_val_right<=push_val_right)

{

EN2=1;

}

else

{

EN2=0;

}

if(pwm_val_right>=20)

pwm_val_right=0;

}

else

{

EN2=0;