1013遥控智能车设计与实现.docx
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1、遥控智能车设计与实现摘要为了探索自然环境极端的地方,为了完成危险性高的工作,如:排爆、侦查等。使 用机器人代替人去实现,已经是世界发展的趋势,既然是代替人去实现,最基本是对机 器人进行远程遥控,其次通过摄像头观察到机器人所能看到的事物。本设计采用STC89C52RC单片机作为核心控制器,主要包括视频传输模块、无线 遥控模块、电源模块、驱动模块和车身载体六个部分。本设计是基于WiFi通信、无线控制的视频小车设计。主控程序是用C51程序编写 的,方便裁剪和修改、调试。本设计可实现如下功能:无线遥控-遥控器通过按键对信 号接收端发送内定编码,信号接收端再将信号转变为髙低电平发送给单片机,单片机相 应
2、发送各种指令,小车进行相应动作。WiFi视频传输模块-通过WiFi视频传输板的路 由器加载的固件程序传输视频到上位机或手机终端。本设计还具有可上下270度旋转的 摄像头,直流电机可灵活方便地对车速进行控制。整个系统在设计中注重低功耗处理和 力求高性价比等细节,电路结构简单,可靠性能高,无论在结构和技术上都具有较好的 实用价值。关健词:智能,单片机,遥控小车Design and Implementation of Remote ControlIntelligent VehicleAbstractIn order to explore the natural environment of extr
3、eme places, in order to complete the high dangerous work, such as: eod. investigation, etc.Using robots instead of people to achieve, is the trend of the development of the world, since it is instead of people to achieve the most basic is to remote control of robots, secondly by viewing the camera t
4、o the robot can see things.STC89C52RC single-chip microcomputer as the core controller is applied in this design, mainly includes the video transmission module, the wireless remote control module, power module, drive module and body carrier six parts.This design is based on the WiFi video communicat
5、ions, wireless control car design.Master control program is written with C51 program for cutting and modify, debugging.This design can achieve the following work: through wireless remote control, remote control button to send the default encoding signal receiver, the signal at the receiving end and
6、sending signals into high and low level MCU, MCU sends various corresponding instructions, the car accordingly.WiFi video transmission module, WiFi video transmission board router load firmware program video to the PC or mobile phone terminals.This design also has the camera can rotate 270 degrees u
7、p and down, de motor can be flexible and easily to control the speed of the car.In the design of the whole system pays attention to details such as low power consumption and strive to cost-effective, circuit structure is simple, reliable performance is high, both in structure and technology has good
8、 practical value.Key words:capacity,MCU, Remote control car目录摘要IABSTRACTn第1章项目概述11.1项目背景11.2项目简介113应用范围2第2章项目实施方案32-1概述32.2开发环境32.3硬件设计32.3.1硬件系统框图323.2原理图设计42.3.3 WiFi模块设计723.4无线遥控模块设计92.4软件设计102.4.1软件开发环境介绍102.4.2 软件流程图11第3章项目实施过程123.1硬件实现过程123.2软件实现过程123.3调试过程163.3.1硬件调试163.3.2软件调试163.3.3综合调试17第4
9、章项目成果194.1硬件成果物194.1.1整车实物图194.1.2无线遥控实物图204.1.3WiFi模块实物图204.2软件成果物21第5章结论22参考文献24致谢25附录26ITn项目概述为了探索自然环境极端的地方,为了完成危险性高的工作,如:排爆、侦査等。使 用机器人代替人去实现,已经是世界发展的趋势,既然是代替人去实现,最基本是对机 器人进行远程遥控,其次通过摄像头观察到机器人所能看到的事物。1.1项目背景随着计算机技术、控制技术、信息技术的快速发展,工业的生产和管理进入了自动 化、信息化和智能化时代,智能化已经成为时代发展的需要。在柔性自动化生产线、智 能仓储管理及物流配送等领域,
10、世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设 计。智能车辆在原有车辆系统的基础上增加了一些智能化技术设备:一、计算机处理系 统主要完成对来自摄像机所获取的图像的预处理、增强、分析、识别等工作二、摄像机 用来获得道路图像信息三、传感器设备车速传感器用来获得当前车速障碍物传感器用来 获得前方、侧方、后方障碍物等信息。智能车辆技术按功能可分为三层即智能感知/预警 系统、车辆驾驶系统和全自动操作系统团。1.2项目简介根据当前时代发展需要,本项目确定方案如下:设计三个模块PCB板主控制 板模块、电源模块、驱动模块以及两个成品PCB模块视频传输模块和无线遥控模 块。其基本原理如下:当遥控器有按键按下,
11、输出的数据信号为解码后的高电平信号, 发给无线遥控模块。无线遥控模块通过连接的IO 口把信号给主板的单片机,再给驱动 一个信号(10正转,01反转,00或11停止),其中各个模块的电压均可以由电源模块 给电。本设计以STC89C52RC为主芯片,通过P2 口控制L298N电机驱动,来驱动两对电 机。有电机的正转与反转来完成小车的前进、后退,左转、右转等功能的基本动作。本 设计使用成品的WiFi视频传输板,此传输板内部有4M Flash, 64M RAM并且将需要的 程序固件已刷好。引岀串口和电源,电源5V适用,电源板电源芯片是LM2576-5.0,主 板和WiFi视频传输板都使用5V电源供电;
12、WiFi视频传输板串口是TTL信号可以直接 和单片机连接,单片机选择使用STC89C52RC,波特率是9600:上位机控制命令通过 WiFi通信传输给WiFi视频传输板,控制命令通过WiFi视频传输板内部程序转换为TTL 信号从而控制单片机,主控代码是用C51程序编写的,有如下特点:方便裁剪、修改、 调试。这些指令再通过单片机控制驱动板,驱动板的驱动芯片选用L298N,直流电机驱 动采用双向PWM控制技术,可灵活方便地对车速进行控制,结合电机的不同运作可以 自由控制移动方向。WiFi视频传输板路内部程序支持USB摄像头,可以直接传输视频 至上位机程序,但是WiFi视频传输板不支持热插拔。本项目
13、我还加了拓展功能:用红外遥控器控制小车的前进、后退、左转、右转实现 遥控小车,还有使用1602显示小车行驶状态。此次研究的目的主要是对我们加强专业知识和专业技能综合应用能力的培训。学会 分析问题,解决问题,掌握系统工程设计的方法,培养实践动手能力和创新精神,并为 今后从事相关领域的研究及技能工作奠定良好的基础。通过此次项目研究要了解STC89C52RC单片机的结构,熟悉Keil开发环境的使用 方法,掌握直流电机的控制,电路设计,PCB设计等问题的解决方案,提高面对一个研 究项目时的分析能力和解决问题的能力。通过构建智能小车系统,培养设计并实现自动 控制系统的能力。在实践过程中,熟悉以单片机为核
14、心控制芯片,设计小车的驱动等外 围电路,灵活应用模拟电路等相关学科的理论知识,联系实际电路设计的具体实现方法, 达到理论与实践的统一。在此过程中,加深对控制理论的理解和认识。1.3应用范围由于遥控部分是基于无线通信、视频部分基于WiFi传输,所以在使用范围上有一 定限制。WiFi最大通信范围是100米左右,所以适合开发高端遥控玩具、室内遥控工 具等低端产品。但是通过WiFi热点的使用,使用范围将是不可估量的,比如在另一个 城市里使用互联网控制本地的一台带有WiFi通信功能的电脑,从而控制本地的WiFi机 器人,这样灵活的使用将不被WiFi本身的通信范围所限制。所以应用范围也得到扩大, 比如远程
15、手术、远程拆弹、远程勘探等高级应用领域。第2章项目实施方案2.1概述根据当前时代发展需要,本项目确定方案如下:设计三个模块PCB板主控制 板模块、电源模块、驱动模块以及两个成品PCB模块视频传输模块和无线遥控模 块。其基本原理如下:当遥控器有按键按下,输出的数据信号为解码后的高电平信号, 发给无线遥控模块。无线遥控模块通过连接的IO 口把信号给主板的单片机,再给驱动 一个信号(10正转,01反转,00或11停止),其中各个模块的电压均可以由电源模块 给电。本设计以STC89C52RC为主芯片,通过P2 口控制L298N电机驱动,来驱动两对电 机。有电机的正转与反转来完成小车的前进、后退,左转、
16、右转等功能的基本动作。本 设计使用成品的WiFi视频传输板,此传输板内部有4M Flash, 64M RAM并且将需要的 程序固件已刷好。引出串口和电源,电源5V适用,电源板电源芯片是LM2576-5.0,主 板和WiFi视频传输板都使用5V电源供电;WiFi视频传输板串口是TTL信号可以直接 和单片机连接,单片机选择使用STC89C52RC,波特率是9600:上位机控制命令通过 WiFi通信传输给WiFi视频传输板,控制命令通过WiFi视频传输板内部程序转换为TTL 信号从而控制单片机,主控代码是用C51程序编写的,有如下特点:方便裁剪、修改、 调试。这些指令再通过单片机控制驱动板,驱动板的
17、驱动芯片选用L298N,直流电机驱 动采用双向PWM控制技术,可灵活方便地对车速进行控制,结合电机的不同运作可以 自由控制移动方向。WiFi视频传输板路内部程序支持USB摄像头,可以直接传输视频 至上位机程序,但是WiFi视频传输板不支持热插拔。2.2开发环境硬件开发环境:315M-433M频率无线遥控器模块、WiFi视频传输板、单片机、笔 记本电脑、串口下载线、万用表等。软件开发环境 Altium designer, KeiluVision 4. STC-Isp-v3.8a.上位机遥控程序等。2.3硬件设计2.3.1硬件系统框图本设计的主要硬件分为上位控制端模块,WiFi视频传输模块,单片机
18、控制模块和 机械及驱动模块。上位控制端模块的硬件构成较简单,是以市面成品为主,如带有WiFi 通信功能的电脑和支持安卓系统的智能手机,该模块能够进行上位机程序控制和接收视 频传输:WiFi路由器通信模块也是以成品为主,包括完成刷机的本项目WiFi视频模块 中的路由器和USB摄像头,USB摄像头可以直接接到WiFi视频传输板上,该模块用于 转码上位机操作命令,将10进制数据转换为2进制数据,再传输给单片机,同时把摄 像头采集到的视频通过WiFi通信传输到上位机控制端上:单片机控制模块是主要的自 制部分,以STC单片机主板为主,LM2576开关型降压稳压器的电源板为辅,该模块能 够支持单片机最小工
19、作系统,并且通过程序的优化实现更多的控制功能,以及为其他硬 件部分提供5V的稳压电源:机械及驱动模块,主要包括L298驱动板和4个直流电机, 该模块通过单片机的控制信号控制各个电机的工作细节,结合直流电机的特点从而达到 向任意方向行进。硬件系统框图如图2.1所示。图2.1硬件系统框图2.3.2原理图设计本设计采用Altium Designer软件进行硬件电路设计.Allium Designer是原Protel软 件开发商Altium公司推岀的一体化的电子产品开发系统。这套软件通过把時理图设计、 电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输岀等技术的完 美融合,为设计者提供
20、了全新的设计解决方案,使设计者可以轻松进行设计,熟练使用 这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。电路设计自动化EDA (Electronic Design Automation)指的就是将电路设计中各种工作交由计算机来协助完成。如电路原 理图(Schematic)的绘制、印刷电路板(PCB)文件的制作、执行电路仿真 (Simulation)等设计工作。本设计主要电路有主板电路、串口电路、电源电路和驱动 电路。(1)主板电路设计主板电路采用单片机最小系统,单片机选择用STC89C52RC4H-PDIP40。工作电压 5.5V3.4V,程序空间为8K, RAM为512byte,工作频率可到4
21、0MHz工业级,4TC +85C。PDIP:双列直插封装40脚。89C52还有一个定时器2,比51的多一个。良好的工作范围和资源能够满足基本需求。下载程序用MAX232电平转换芯片。预留电源 推针,IO 口排针以备扩展。晶振用11.0592,便于串口及其他使用分频(串口通信时比较容易分频成常见的波 特率。11.0592MHz = 192*57600 = 384*28800 = 576* 19200 = 1152*9600)复位采用上电 复位和按键复位,便于使用。主板电路主要包括单片机,晶振电路,复位电路,电源和地,使用内部存储器(EA 接髙电平)。晶振电路是保证单片机能正常工作,不会出现时间上
22、的误差。复位电路可 以在单片机不能正常工作时恢复到初始状态。主板以单片机STC89C52RC为中心,并且有多个外扩排针,下载程序用MAX232 电平转换芯片。主板原理图如图2.2所示。XT AL I XT AUP2.1/A93枷P2.4/A12 FAB3AH图2.2主板原理图(2)串口电路设计由于电脑串口是标准RS232串口,最高电压+15V或者-15V。而单片机通常是TTL 电平,最高不超过5V。所以连接时必须做电平转换,即标准RS232转TTL电平。因此 本串口电路中采用MAX232电平转换芯片把电脑的串口 RS232电平信号转换为TTL电 平信号。本电路设计中的104均为去耦电容,用在电
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- 关 键 词:
- 1013 遥控 智能 设计 实现
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