2022年基于安卓蓝牙控制的智能车设计报告.docx

精品学习资源摘要：在科技日益进展地今日，无线遥控地机器人小车在危急环境作业、人员搜集等 应用中可发挥特殊地作用 .智能车作为智能车辆地仿真车，是讨论智能车辆地基础 .介绍了基于蓝牙遥控地多功能智能车 .该设计采纳 STC89C52RC芯片为主掌握器，利用 L298N 芯片驱动直流电机 .同时利用安卓蓝牙无线遥控小车进入蓝牙手动模式，循迹模式和避障模式.在蓝牙模式下小车采纳蓝牙模块利用 Android 平台远程掌握小车地移动；在循迹模式下，采纳红外光对管对黑线检测，判定出黑线位置置，将采集到地路况信息输入STC89C52单片机中，让小车沿着黑线自动行驶；在避障模式下，让小车自由移动，避障模块将使小车不会撞上障碍物 .为了防止小车撞上障碍物，该小车使用了 HS-RS04超声波模块，通过超声波地发射与接受来确定障碍物位置置，防止小车撞上障碍物 .关键词：智能车； 51 单片机；蓝牙通讯；超声波测距；红外检测；欢迎下载精品学习资源目录欢迎下载精品学习资源1 方案比较与论证 11.1 循迹单元方案比较与挑选 11.2 避障单元方案比较与挑选 11.3 无线单元方案与比较 22 硬件电路设计 32.1 总体设计 32.2 单片机模块 32.2.1 STC89C52简介 32.3 电机驱动模块 42.3.1 参数 42.4 电源模块 62.5 蓝牙模块 62.6 循迹模块 72.7 避障模块 73 软件设计 83.1 智能车运动掌握程序 83.1.1 智能车运动掌握程序构思与框架 83.1.2 智能车基础运动设计与实现 113.1.3 串口通讯接口部分 133.1.4 智能车蓝牙手动模式设计与实现 143.1.5 智能车自主循迹模式设计与实现 163.1.6 智能车自动避障模式设计与实现 173.2 Android 蓝牙客户端设计与实现 203.2.1 客户端界面设计 203.2.2 BluetoothCar 类设计 204 系统测试与结论 204.1 硬件电路调试 204.1.1 独立元件地检测 204.1.2 单片机最小系统地调试 214.1.3 电源电路地调试 214.1.4 驱动模块地调试 214.2 软件调试 224.2.1 C语言地调试 224.2.2 JAVA语言地调试 224.3 制作总结 23参考文献 23附录一：原理图 24附录二：源程序 26欢迎下载精品学习资源1 方案比较与论证1.1 循迹单元方案比较与挑选方案一：采纳可见光发光二极管和光敏二极管采纳一般可见光发光管和光敏管组成地发射－接收电路 .其缺点在于易受到环境光源地影响.即便提高发光管亮度也难以抗击外界光地干扰 .方案二：采纳反射式红外发射－接收器采纳反射式红外发射－接收器 .直接用直流电压对发射管进行供电，其优点是实现简洁，对环境光源地抗干扰才能强，在要求不高时可以使用 .结论：依据成本和实现简洁性，以及由于传感器可以在车体地下部，发射、接收距地面都很近，外界光对其地干扰都很小 .在基本不影响成效地前提下，为了简便起见，系统选用了方案二 .1.2 避障单元方案比较与挑选方案一：超声波探测超声波测距对颜色和光照不敏锐，可用于识别透亮及漫反射性地物体，可在黑暗、有灰尘或烟雾地环境当中使用，超声波测距对电磁场及其他电磁干扰不敏锐，可用于电磁干扰强、有毒、有害等恶劣环境中，超声波传感器结构简洁、体积小、成本低、技术难度 小、信息处理简洁牢靠、易于小型化和集成化 .当然超声波测距也有肯定地缺点，比如受温度、气流、材质地影响 .方案二：红外式探测光电对管价格低廉，性能稳固，但探测距离过近（一般不超过 3cm），使得小车必需制动快速 .而我们由于采纳一般直流电机作为原动力，制动距离至少需要 10cm.方案三：雷达探测欢迎下载精品学习资源雷达测距受恶劣天气地影响比较大，且成本比较高，雷达仍必需满意电磁兼容要求 .方案四：使用视频采集处理装置进行探测使用 CCD实时采集小车前进路线上地图像并进行实时传输及处理，这是最精确地障碍物信息采集方案，可以对障碍物进行精确定位和测距 .但是使用视频采集会大大增加小车成本和设计开发难度，而且考虑到我们小车行进转弯地精确度并未达到视频处理地精度，因而使用视频采集在实际应用中是个很大地铺张 .结论：综上所述，再结合我们地设计目标，采纳方案一最符合设计要求 .1.3 无线单元方案与比较无线掌握是为了能够实现对智能车地远程遥控，使小车可以在遥控状态下代替人类完 成一些危急工程 .目前短距离无线数据传输技术主要有两大类，一类是基于 IrDA 红外无线通信技术，另一类是基于 ISM〔Industrial Scientific Medical〕频段射频通信技术 .较为主流地几种通信技术之间既存在着相互竞争，但又在某些实际应用领域内相互补充、相互协作，究 竟挑选何种技术更优越，需要由具体地工作环境来打算 .表 1-3 所示为四种短距离无线通讯技术主要性能参数 .表 1.3 四种短距离无线通讯技术主要性能参数蓝牙技术红外技术WiFi 技术ISM 射频技术通信距离<100m<10m<300m<1000m通信速率<10Mb/s<16Mb/s<11Mb/s<500kb/s通信频率或波长2.4GHz0.75um-24um2.4GHz315、433.868、915 和 2400MHz频率申请否否否否开发难度易难难易模块成本较低很低较低低欢迎下载精品学习资源结论：通过表格可以看出，他们在近距离通讯领域都可以供应牢靠地通信服务，但是同时他们地应用有着各自地技术架构地限制 .在以上地几种中，我最终挑选了蓝牙无线传输方式.2 硬件电路设计2.1 总体设计智能车主要现实远程来掌握智能车地运动 .它要实现三种运动模式 :遥控模式、自主循迹模式、自动壁障模式 .依据上述功能需求和模块化思想，智能车可以分为以下几个主要模块:单片机模块、电源治理模块、无线通讯模块、循迹模块、壁障模块 .其主要结构框图如图 1-1 所示.图 2.1 总体结构框图2.2 单片机模块2.2.1 STC89C52 简介STC89C52是一种带 8K 字节闪耀可编程可擦除只读储备器（ FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memor）y 地低电压，高性能 COMOS8地微处理器 .该器件采纳欢迎下载精品学习资源ATMEL高密度非易失储备器制造技术制造，与工业标准地 MCS-51指令集和输出管脚相兼容.STC89C52特性：通用 I/O 口，复位后为： P1/P2/P3/P4 是准双向口 / 弱上拉（一般8051 传统 I/O 口）； P0 口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需要加上拉电阻； ISP（在系统可编程） /IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口（ RxD/P3.0，TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成；具有 EEPROM功能；具有看门狗自动复位功能；共有 3 个 16 位定时器/ 计数器，其中定时器 0 仍可以当成 2 个八位定时器使用；外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发中断， PowerDown 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒 .图 2.2.1 单片机最小系统原理图2.3 电机驱动模块L298N内部包含 4 个通道规律驱动电路，是一种二相和四相电机地专用驱动器，即内含二个 H 桥地高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准 TTL规律电平信号，可以驱动4V、2V 以下地电机 .2.3.1 参数1. 驱动芯片： L298N 双 H 桥直流电机驱动芯片欢迎下载精品学习资源2. 驱动部分端子供电范畴 Vs：＋ 5V～＋ 35V ；如需要板内取电，就供电范畴 Vs：+7V～ +35V3. 驱动部分峰值电流 Io：2A4. 规律部分端子供电范畴 Vss：＋ 5V～＋ 7V（可板内取电＋ 5V）5. 规律部分工作电流范畴 :0～36mA6. 掌握信号输入电压范畴：低电平：－ 0.3V ≤Vin ≤ 1.5V高电平： 2.3V ≤Vin ≤Vss 7.使能信号输入电压范畴：低电平：－ 0.3 ≤Vin ≤ 1（.5控V 制信号无效）高电平： 2.3V ≤Vin ≤（Vs控s 制信号有效）8.最大功耗： 20W（温度 T＝75℃时）9.储备温度：－ 25℃～＋ 130℃图 2.3.1 驱动模块原理图欢迎下载精品学习资源表 2.3.1 驱动状态编码2.4 电源模块考虑到电路消耗功率较多，最终采纳 11.1v 地锂电池，可以安在小车上，为小车供电 .电机所需电源由锂电池直接供应， 51 单片机最小系统以及其扩展模块由锂电池通过 7805降压至 5V 后供应电源 .电源电路为整个系统供电，包括单片机 STC89C5、2 电机驱动、蓝牙模块、超声波模块及其他外围电路 .电源电路分两个部分：一是接外部电源给电机供电；二是由锂电池作为电源，给系统供电，以确保单片机、电机驱动、蓝牙模块地正常运行.在电源电路给系统供电时，红色指示灯点亮，只是当前供电正常 .2.5 蓝牙模块蓝牙模块支持短距离无线传输，可以通过与蓝牙模块地配对实现对小车地无线掌握.本小车采纳地是 HC-06蓝牙芯片，在 HC-06芯片里已经将蓝牙协议封装好，只需要通过串口通信实现上位机（）与下位机（ 51 单片机）地无线通信 .蓝牙模块中蓝牙芯片地 TXD与 RXD分别于单片机地 RXD与 TXD相接， VCC与单片机电源， GND与单片机 GND相连.HC-06使用 R1114 作为稳压芯片，将单片机供应地 5V 电压转换为 3.3V 地低电压，为蓝牙芯片供电 .蓝牙芯片应用范畴：可用于 GPS导航，水电煤气抄表系统，工业现场掌握，与移动设备无线连接 .欢迎下载精品学习资源2.6 循迹模块地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被安装在小车上 地接收管接收；假如遇到黑线就红外光被吸取，小车上地接收管接收不倒红外光 .单片机就是否反射回来地红外光为依据来确定黑线位置置和小车地行走路线 .红外探测器探测地距离有限，一般最大不应超过 15cm.这里用反射式红外传感器 ST188当. 小车在白色地面行驶时，装在车下地红外发射管发射红外线信号，经白色反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信号，输出端将输出低 电平；当小车行驶到黑线时，红外线信号被黑色吸取后，将输出高电平，从而实现了通过 红线检测信号地功能 .将检测到地信号送到单片机地 I/O 口，当 I/O 口检测到地信号为高电平常，说明红外光被地上地黑线吸取了，说明小车处在黑色地引线上；同理，当 I/O 口检测到地信号为低电平常，说明小车行驶在白色地面上.图 2.6 循迹模块原理图2.7 避障模块本模块使用地是 HC-RS04超声波模块 .只需要在 Trig/TX 管脚输入一个 10US以。