1、北京电子科技职业学院汽车工程学院毕业论文 北京电子科技职业学院 毕业设计论文 论文题目： 多功能遥控小车 蓝牙智能遥控小车 系部 汽车制造技术系 专业 机电一体化 班级 10机电 5（ 4） 学生姓名 程飞 学号 2013410533 指导教师 李金义 2014年 12月 1 日 北京电子科技职业学院汽车工程学院毕业论文 摘要 无线遥控的机器人小车在危险环境作业、人员搜集等应用中可发挥特殊的作用。本次毕业设计选择基于蓝牙遥控的多功能智能小车为对象。设计了该系统的硬件电路原理图和 PCB 图，控制系统以 STC12C5A60S2 单片机为主控芯片，采用 L293D 为电机驱动芯片、蓝牙无线遥控模
2、块、红外光电传感器模块、超声波发射与接收模块等构成外围扩展电路。将自制的控制电路、控制程序和四轮小车机械结构相结合，制作多功能机器人小车。实验调试实现了智能小车的蓝牙无线遥控、自动避障、自动循迹等功能。 关键词 :单片机 ；蓝牙遥控 ； PWM 调速；光电传感 器 北京电子科技职业学院汽车工程学院毕业论文 Abstract the robot wireless remote control can play a special role in the dangerous environment of operation, personnel collection application. Th
3、e graduation design,selection of multifunctional intelligent vehicle based on Bluetooth remote control as the object. The design of hardware circuit principle diagram and PCB diagram of the system, a control system based on STC12C5A60S2 MCU as the main control chip,using L293D as the motor drive c h
4、ip, Bluetooth wireless rem ote c ontrol m odule, the infrared photoelectric sensor module, ultrasonic transmitter and receiver modules etc. the peripheral expansion circuit. Combining the control circuit, the control program and made four wheel mechanical structure, fabrication of multifunctional ro
5、bot. The experimental debugging Bluetooth wireless remote control, smart car automaticobstacle a v o i d a n c e , a u t o m a t i c t r a c k i n g a n d o t h e r f u n c t i o n s . 北京电子科技职业学院汽车工程学院毕业论文 目录 毕业设计论文 . 3 2.1 总体方案设计 . 4 2.2 无线模块设计 . 5 2.3 显示模块设计 . 6 2.4 测速模块设计 . 7 2.5 调速模块设计 . 9 2.6 循
6、迹模块设计 . 10 2.7 避障模块设计 . 11 3、 智能车机结构分析 . 11 3.1 底板设计 . 12 3.2 电机与底板的连接支架设计 . 13 3.3 整体装配图 . 14 4、 控制系统电路设计 . 15 4.1 MCU的选型 . 15 4.2 电机驱动电路设计 . 17 4.3 显示电路设计 . 20 4.4 蓝牙模块设计 . 22 4.5 电源电路设计 . 24 4.6 PCB图设计 . 25 5、 蓝牙遥控小车程序设计 . 27 5.1 主程序设计 . 28 5.2 电脑端蓝牙控制软件的设置 . 29 5.3 蓝牙模块参数设置 . 31 5.6 红外循迹程序设计 . 3
7、2 6、 调试结果分析 . 33 北京电子科技职业学院汽车工程学院毕业论文 6.1 各模块功能调试 . 33 6.2 总结 . 36 致谢 . 37 参考文献 . 38 北京电子科技职业学院汽车工程学院毕业论文 1 前言 随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。 遥控小车起源于美国，由于政府对无线遥控小车研发的资助以及相关资助的推动作用，日本、美国、德国等工业大国在遥控小车技术上占据着明显优势。我国的无线遥控小车研究工作始于 20世纪中后期，在国家的 863、 973 等技术发展计划的重点支持下，国内已大范围地进行无线遥控小车的研究。 全国电子大赛和省内电子大赛几乎 每次都有
8、智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究， 但是与国际先进 还存在一定的差距。 可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的。设计的智能电动小车能够 实现无线遥控，串口通讯，实时检测速度，避障碍等功能 。 无线遥控实现方法包括蓝牙、红外、 射频几种，其中蓝牙技术具有一定优势，目前在信息家电方面应用正在铺设 。各种家电共用遥控，并可组网与公众互联网相接，共享有用信息。目前蓝牙技术实现无线遥控的短板在于传输距离短和芯片价格高方面。 但 随着科技发展，这些问题正在逐步得以解决。 无线遥控机器人有着广阔的应用前景。 根据题目的要求 绘制电路原理图和 PCB 图，制作电路板；在 Ke
9、il C 编 译环境下编写控制程序并调试 ，确定如下方案：在 蓝牙无线遥控的基础上，加装光电红外传感器、光敏电阻、温度传感器 ，实现对电动车的速度、位置、运行状况 、运行环境的实时监测 ，并将测量数据传送至单片机进 行处理，然后由单片机根据所检测到的各种数据，对电动车经行对应的控制并将计算出的数据送至上位机显示，实现真正的实时监控。 本次设计可以对电动车的运动状态进行实时监控 ，可满足对系统的各项要求。本设计 采用 STC 系列中的 STC12C5A60S2 单片机。以单片机为控制核心，利用传感器检测道路上的 各种信息，控制电动汽车的无线遥控、自动避障、 自动寻迹 、寻光、自动测温等 功能。
10、北京电子科技职业学院汽车工程学院毕业论文 2 1、绪论 （一）智能小车的作用和意义 自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。 随着科学技术的发展，机器人的感系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的 CCD 已能做到自动聚焦。但 CCD 传感器的价格、体积和使
11、用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航一种实用有效的方法。 机器人要实现避障功能就必须要感知 障碍物，避障控制系统是基于自动导引小车（ AVG auto-guide vehicle）系统，基于它的智能小车实现自动避开障碍，选择正确的行进路线。使用传感器感知障碍并作出判断和相应的执行动作。 该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、 CPU、执行部分。基于上述要求，传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求
12、粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的 CCD 传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。智能小车的执行部分，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和 速度。单片机驱动直流电机一般有两种方案：第一，勿需占用单片机资源，直接选择有 PWM 功能的单片机，这样可以实现精确调速；第二，可以由软件模拟 PWM 输出调制，需要占用单片机资源，难以精确调速，但单片机型号的选择余地较大。考虑到实际情况，本文选择第二种方案。 CPU 使用 STC89C52 单片机，配合软件编程实现。 （二）智能小车的现状 现智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入
13、库、避崖等基本功能，这几节的电子设计大赛北京电子科技职业学院汽车工程学院毕业论文 3 智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。我此次的设计主要实现循迹避障这两个功能。 北京电子科技职业学院汽车工程学院毕业论文 4 2、 方案比较与论证 本次毕业设计主要是针对 无线 遥控智能车 进行分析、 设计 和制作。本次设计以 STC12C5A60S2 单片机为主控芯片，实现了智能车的无级调速功能、 蓝牙 遥控功能、自动避障功能、速度检测功能、光线检测功能、距离检测功能等。 2.1 总体方案设计 M C U 控 制 器蓝 牙 传 输 模 块驱 动 模 块显 示 模 块避 障 模
14、块测 速 模 块循 迹 模 块图 2.1 系统原理框图 本小车是以 STC12C5A60S2 为主控制器。开始由电脑或者手机发送蓝牙无线信号来启动并复位小车，由超声波传感器 或 红外光电传感器 进行障碍检测，通过单片机控制小车行驶、显示、避障和调速。智能车使用 4WD 驱动，以提高整车运动的平稳性； 在 智能 车进驶过程中，采用双极式 H 型 PWM 脉宽调制技术实现快速、平稳地的调速； 通过超声波传感器和红外光电传感器 实现自动避障，自动循迹等功能 ； 通过透射式光电传感器计量轮子旋转的圈数（也就是脉冲数）实现速度检测功能；最后通过蓝牙无线传输功能将智能车的 行驶 信息实时地传送给上位机，以
15、实现实时监控功能 。 当然也可通过蓝牙无线遥控来控制小车的行驶状态。这就是本设计的总体设计思路。 北京电子科技职业学院汽车工程学院毕业论文 5 2.2 无线模块设计 无线控制是为了能够实现对智能车的远程遥控，使小车可以在遥控状态下 代替人类完成一些危险项目 。 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。较为主流的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、相互配合，究竟选择何种技术更优越，需要由具体的工作环境来决定。表 2.1 所示
16、为四种短距离无线通讯技术主要性能参数。 表 2.1 几种典型无线传输方案比较 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 2.4GHz 0.75um-24um 2.4GHz 315、 433.868、 915 和2400MHz 频率申请 否 否 否 否 开发难易 难 易 难 易 模块成本 高 很低 较低 低 方案： 通过 表格可以看出 ，他们在近距离通讯领域都可以提供可靠的通信服务，但是同时他们的应用有着各自的技术架构的限制。 在以上的几种中，我最终选择了蓝牙无线传输方式 。
