《单片机基础》设计总结报告.docx
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1、 单片机基础课程总结报告 第 22 页单片机基础总结报告避障+蓝牙小车目录1作品简介32设计方案43制作概况44设计总结54.1硬件设计64.2软件设计105调试过程206测试结果217总结218 附录211 作品简介本组作品是超声波避障+蓝牙小车,用到了一个Arduino、一个L298电机、一个HC-SR04超声波、一个HC-05蓝牙、两个红外避障传感器、一个OLED12864显示屏、一个LED。该作品可通过手机端蓝牙串口软件实现自动避障和遥控两个模式的切换,并且在切换时车头LED灯会闪烁。在遥控模式中可实现控制小车的前进、后退、左转、右转、加速、减速。在自动避障模式中小车通过车头的超声波模
2、块 判断前方是否有障碍物,并利用两个红外模块检测两边是否有障碍物,从而决定如何进行避障处理。显示屏模块在小车运动状态发生改变时会显示当前运动状态,并且在自动避障模式下会显示距离前方障碍物的距离。经过测试,小车能够稳定地实现以上的功能。实现以上功能所用到的技术主要是Arduino的基本操作,利用L298电机进行小车的驱动,利用HC-SR04超声波实现测距,利用HC-05蓝牙实现手机与Arduino的通信,利用红外传感器辅助避障,OLED12864显示屏的使用,控制LED灯的亮灭。本小车的两个模式对应着两种不同的应用场景,遥控模式是实现小车和外部的通信,外界可对小车实现精准的控制,自动避障模式更偏
3、向的是小车的自动控制,通过预先设定好的一些情景时小车在实际行进中如果遇到了同样的情景可以做出预想的反应。本项目实现的功能是最基础的,并没有实际的商业用途,但就其已有的功能来看,可以用于车辆的近程控制和自动控制。表1 组员内部工作分工学号姓名负责内容工作量占比备注17373206胡用代码的整体编写、小车的安装与调试40%组长17373184彭尧蓝牙模块、小车外壳制作、撰写总结报告20%组员17373185冯佳琪蓝牙模块、小车外壳制作、准备答辩PPT20%组员16711036王佳星绘制电路图、剪辑小车展示视频20%组员注:以上的分工为每个人主要负责的部分,但在实际过程中每个人对其他人负责的部分都有
4、一定程度的参与。2 设计方案(1)小车的车轮数量方案一:三轮小车方案二:四轮小车最初考虑到电机的驱动能力,设计的是三轮小车。但在后期的测试中发现三轮小车的控制性差,可自主转动的单前轮易受到地面凹凸、摩擦等影响从而脱离蓝牙对小车运动状态的控制。在将小车改进为四轮后,小车的前进、后退基本能够依照直线进行。因此最后选择了方案二。(2)实现测距和避障模块的选择方案一:超声波测距,红外避障方案二:超声波测距和避障,红外辅助左右避障利用车头的超声波实现测距和前方物体的避障。没有使用红外测距是因为红外可测得的距离范围很小,而且精度不高,容易由于距离前方障碍物过近而直接撞上。而采取红外辅助左右避障是因为红外实
5、现避障在代码编写层面更为简单,并且红外的避障是在前方有障碍物时需要根据左右两边是否有障碍物来选择小车的转向,此时尽管小车距离左右障碍物较近,对于小车的正常转弯躲避也不会产生影响。综上,我们选择了方案二。3 制作概况1、9月16号进行了小组第一次讨论,确定了选题、制作材料。明确了将小车的功能分为蓝牙遥控、红外避障、超声波测距、屏幕显示,并进行初步的任务分配。2、第二周进行了理论知识的学习、完成了零件的采购。3、9月22号进行小组第二次讨论,开始进行代码的编写和小车的初步拼装。4、第三周进行小车结构的基本组装,安装底盘、电机驱动、主板等模块,实现项目的底层基础功能。5、第四周安装超声波、蓝牙模块,
6、并根据实际情况将原定的超声波测距改为超声波测距加避障,基本实现了超声波测距和避障以及红外避障。6、第五周实现蓝牙控制小车的前进、后退、左转、右转、停止。7、第六周处理已完成模块存在的问题,使可通过蓝牙稳定实现对小车的控制。8、10月26号进行小组第三次讨论,汇总所有人前几周的工作,处理代码汇总后出现的调试问题,根据选题要求确定作品还有哪些功能需要完善。9、第八、九周着手实现作品的显示功能。10、第十周整体处理作品存在的问题,包括红外避障、显示模块。11、第十一周进行小车的包装,增加了小车换挡的功能。12、第十二周由于小车存在跑不直的问题,将小车由三轮改为四轮,对小车重新进行包装。13、第十三周
7、检查小车的各项功能,对小车的外壳进行细节性的处理。14、第十四周完成电路图、设计报告、展示PPT。4 设计总结首先确定了要做蓝牙遥控小车,并且具有自动避障功能,那么自然地就将项目分成了两大块。而实现遥控以及两个模式的自由切换最为重要的模块是蓝牙模块。在能成功实现手机和小车的通信后,小车大的架构基本搭好,接下来需要做的就是通过手机传来的指令来选择小车需要做出何种反应。按照要求,小车需要能够前进、后退、停止、转弯、加速、减速,这部分通过学习电机的使用就能解决。超声波测距、红外避障、显示屏显示同样均可通过相关模块的学习能够解决。所以从理论上来看该项目是很容易实现的,但在实际操作中,由于外部环境的影响
8、以及各模块之间的参数需要进行协调,所以在制作过程中还是遇到了许多问题的。4.1 硬件设计图1 硬件设计实物连接图 总览图1. arduino uno 开发板模块功能:单片机黑箱核心,烧录程序,通过传感器收取信号,运行代码执行模块功能2. 电源模块 功能:为系统提供电能,使单片机能够正常运作3. 面包板功能:方便杜邦线串并联,此处主要便于各模块VCC与GND的串联4. 步进式直流电驱动模块L298N功能:驱动电机转动,带动车轮运动实现arduino小车的行动。5. OLED12864显示模块功能:显示小车当前模式及传感器当前参数6. 红外测距模块FC-51功能:实现arduino小车的避障功能的
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