基于nRF905单片机控制的遥控车_毕业设计论文(24页).doc
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1、-基于nRF905单片机控制的遥控车_毕业设计论文-第 18 页届别 2013 届 学号 200914240144毕业设计基于nRF905单片机控制的遥控车姓 名 郭雪平 系 别 物理与电子信息工程系专 业 电气工程及其自动化 指导教师 李欣茂 职 称 讲师 完成时间 2013年5月10号 目录摘 要IABSTRACTII1. 遥控车的课题背景与发展趋势11.1 课题背景11.2 发展趋势11.3 无线遥控的应用范围21.4 系统设计方案22 硬件系统设计32.1硬件组成32.2小车主体模块32.3信息产生模块32.4信息的发送与接收模块42.5电机驱动模块52.6 单片机最小系统62.7 电
2、源模块电路63 系统的软件设计73.1 C语言简介73.2 主控程序流程图83.2 发送模块程序流程图93.3 接收模块程序流程图103.4 系统的仿真123.5系统检测与调试13总 结14参考文献15致 谢16附录一:17附录二:18实物图:28摘 要 随着电子技术的飞速发展,新型大规模遥控集成电路的不断出现,使得遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机,智能化程度大大提高。近年来,遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。无线电遥控技术的诞生,起源于无线电通信技术,最初的构想是无线电报技术的
3、建立,真空电子管的发明使得无线电技术的应用和普及很快应用在民用和军用等各个领域。自从爱迪生发明电灯以来,人类对照明电器的开启和关断控制主要使用手动机械开关。随着无线电的发展,从上个世纪60年代开始,相继出现了无线电遥控的小车。 本次设计的无线遥控车系统以STC89C52单片机为核心。主要是有发射部分、接收部分和电机控制三部分组成。无线模块nRF905通过发射频率为433MHz的无线波段来发送控制信号,通过STC89C52单片机的解码,实现控制信号的输出。电机驱动电路接到控制信号后,经过驱动芯片L298进行控制小车的电机动作。主要是有发射部分、接收部分和电机控制三部分组成。发送和接收部分是采用专
4、用的nRF905无线模块进行数据的传输和控制的。关键词:单片机;无线模块; 驱动ABSTRACT With the rapid development of electronic technology, the appearance of new large-scale remote control integrated circuit, remote control technology has a rapid development. The center of the remote control device control unit has been from the early s
5、eparation of components, integrated circuit gradually developed to the present single chip microcomputer, intelligent degree is greatly increased. In recent years, remote control technology in industrial production, household appliances, security and Peoples Daily life more and more widely used. The
6、 birth of the wireless remote control technology, originated in the radio communication technology, the original idea is the establishment of a wireless telegraphy, the invention of the vacuum tube makes the application and popularity of radio technology quickly applied in civilian and military and
7、other fields. Since Thomas Edison invented the electric light, human being turned on and off control of lighting is mainly use the manual mechanical switch. With the development of the radio, from last century 60 s, there appeared the wireless remote control car.The design of the wireless remote con
8、trol car system to STC89C52 single-chip microcomputer as the core. Main is transmitting part, receiving part and motor control in three parts. NRF905 wireless module through the transmission frequency to 433 MHZ wireless band to send control signal, through the STC89C52 microcontroller decoding, for
9、 the control signal output. Motor driver circuit to control signal, after a driver chip L298 motor to control the car. Main is transmitting part, receiving part and motor control in three parts. Send and receive part adopts special nRF905 wireless module for data transmission and control.Key words:
10、single chip microcomputer ; nRF905 wireless module; Driver 1. 遥控车的课题背景与发展趋势1.1 课题背景 无线通信主要包括微波通信和卫星通信。微波是一种无线电波,它传送的距离一般只有几十千米。但微波的频带很宽,通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。无线通信(Wireless Communication)是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式,近些年信息通信领域中,发展最快、应用最广的就是无线通信技术
11、。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信。nRF905采用Nordic公司的VLSI ShockBurst技术。ShockBurst技术使nRF905能够提供高速的数据传输,而不需要昂贵的高速MCU来进行数据处理/时钟覆盖。通过将与RF协议有关的高速信号处理放到芯片内,nRF905提供给应用的微控制器一个SPI接口,速率由微控制器自己设定的接口速度决定。nRF905通过ShockBurst工作模式在RF以最大速率进行连接时降低数字应用部分的速度来降低在应用中的平均电流消耗。在ShockBurst RX模式中,地址匹配AM和数据准备就绪DR信号通知MCU一个有效的地
12、址和数据包已经各自接收完成。在ShockBurst TX模式中,nRF905自动产生前导码和CRC校验码,数据准备就绪DR信号通知MCU数据传输已经完成。总之,这意味着降低MCU的存储器需求也就是说降低MCU成本,又同时缩短软件开发时间。而且在433MHz的频段它是可以免费的使用,最高的共工作速率达到50kbps,高效的GFSK调制,抗干扰能力强,特别适合工业控制场合。1.2 发展趋势 无线通信技术是近几年来比较流行的一种通信技术,他具有稳定性强、传输速率高、功耗低等优点。具有广泛的应用背景。选择此课题的目的在于通过学习和实践,了解并应用无线遥控技术。随着人们物质生活水平的提高,人们对精神生活
13、的追求也愈加强烈,对信息的渴求已成为了人们必不可少的需要,更加简捷与新颖的信息传递方式无疑会给人们带来耳目一新的感受。而我们以前小时候耍的那种没有遥控装置的小车现在都已经过时了,现在市面上卖得大多都是带遥控装置的小车。而现代工具务求简捷化、便携化,因此,摇控装置的到来,必将会给人们带来一种新的感受方式。现在通过应用最先进的无线数据传输技术可以免去繁琐的设计和安装工作了。工业的数据无线调制解调器可以双向传输数字、模拟、串行和CAN数据,传输距离可达到300m。这种数据无线调制解调器的数据传输是在DECT和433Hz的基础上实现的。采用微调控制装置可以快速和灵活地实现满足客户特定要求的应用。成套配
14、置的无线调制解调器可以灵活和安全地实现许多各种不同应用领域的数据传输任务。无线遥控系统和数据无线传输系统是无线通信在工业界和大工业环境中的广泛运用。在厂房公用设施方面如工业用门、门形框架、升降柜、照明和平台的控制等。在工业中如机器控制、装置控制、转运装置、压力机控制、地面和空中传送系统、动态仓储等。在建筑和道路修建以及农业方面也可通过无线遥控系统使工作能够更安全。1.3 无线遥控的应用范围 无线遥控,顾名思义,就是一种用来远程控制机器的装置。现代的遥控器,主要是由集成电路电板和用来产生不同讯息的按钮所组成。时至今日,无线遥控器已经在生活中得到了越来越多的应用,给人们带来了极大的便利。而现在无线
15、遥控技术越来越多的运用在我们的生活当中,随着科技的进步无线遥控器也扩展到了许多种类,简单来说常见的有2种,一种是家电常用的红外遥控模式(IR Remote Control),另一种是防盗报警设备、门窗遥控、汽车遥控等等常用的无线电遥控模式(RF Remote Control)。常用的无线电遥控系统一般分发射和接收两个部分。 无线电遥控器与红外遥控器的区别:红外遥控和无线遥控是对不同的载波来说的,红外遥控器是用红外线来传送控制信号的,它的特点是有方向性、不能有阻挡、距离一般不超过7米、不受电磁干扰,电视机遥控器就是红外遥控器;无线电遥控器是用无线电波来传送控制信号的,它的特点是无方向性、可以不“
16、面对面”控制、距离远(可达数十米,甚至数公里)、容易受电磁干扰。在需要远距离穿透或者无方向性控制领域,比如工业控制等等,使用无线电遥控器较易解决。 无线遥控技术可应用于各种相应的机械或者电子设备,去完成各种操作,如闭合电路、移动手柄、开动电机,之后再由这些机械进行需要的操作。作为一种与红外遥控器相补充的遥控器种类,在车库门、电动门、道闸遥控控制、防盗报警器、工业控制以及无线智能家居领域得到了广泛的应用,当然我们的无线遥控车也正是运用的这种技术。1.4 系统设计方案本系统打算用任意一种市面上的小车主体架,其中包括两个轮子,两个电机,一个万向轮,用一片L298就可以驱动电机运转。无线模块方面,我选
17、择nRF905这个无线收发器,通过单片机的控制来实现数据的传输。在系统设计之初,我打算分成两个部分来实现系统的设计,第一:先单片机控制L298实现小车的前进、后退、左转、右转;第二:通过按键发送信号,由单片机和nRF905无线收发器一起处理数据,达到驱动小车的前进、后退、左转、右转功能。2 硬件系统设计2.1硬件组成 系统主要由五大模块构成:小车模块、控制信息产生模块、控制信息发送模块、控制信息接收模块、驱动模块。结构框图如图1所示。 本项目主要的硬件模块有:键盘、发送主控制板、发射器、电源、接收主控模块、接收模块、电机驱动模块及小车车模部分。 小车主体模块信息产生模块信息接收模块信息发送模块
18、电机驱动模块图1 系统模块组成2.2小车主体模块小车模块就是这个系统的主体部分,它主要由一块小车底板,两个小车车轮,两个直流电机,一个万向轮组成。因为系统对这一部分的要求不是很高,所以一般合格的元器件通过组装之后都可以满足要求。而且对这一部分的要求就是只要直流电机能够驱动两个轮子转动就可以了。2.3信息产生模块这里所说的信息产生模块就是这个系统的控制信号,它具体是由四个按键组成的,通过控制四个按键状态,单片机执行相应的指令,从而驱动电机的运转。当控制前进的按键按下时,小车就前进;当控制后退的按键按下时,下车就后退;当控制小车左转的键按下是,小车就向左转;当控制小车向右转的键按下时,小车就向右转
19、动。2.4信息的发送与接收模块2.4.1nRF905无线收发器 这一模块主要控制信号的发送与接收,其职能主要由nRF905来完成。 nRF905可以自动完成处理字头和CRC(循环冗余码校验)的工作,使用SPI接口与微控制器通信,配置非常方便,其功耗非常低,以-10dBm的输出功率发射时电流只有11mA,在接收模式时电流为12.5mA。 nRF905单片无线收发器工作由一个完全集成的频率调制器,一个带解调器的接收器,一个功率放大器,一个晶体震荡器和一个调节器组成。ShockBurst工作模式的特点是自动产生前导码和CRC,可以很容易通过SPI接口进行编程配置。nRF905管脚原理图如图2所示。图
20、2 nRF905引脚图2.4.1nRF905的优点无线遥控车对于控制芯片的实时性,稳定性,快速性,准确性都达到了一个很高的要求,介于本设计对于主控芯片的要求都不是很高的情况下,我选择了STC89C52这款单片机。它的内部资源也比较丰富,性能全面而且适用性强,能覆盖多种应需求。当前遥控器模型一般都采用连线、红外、无线这三种方式来进行对被控制器的控制。连线遥控式的遥控器它的遥控器和被控制端通过导线直接连接起来,但缺点很明显,由于是由到导线直接连接,这就很容易引起导线的缠绕,打结,连接,最突出的是它的受到导长度的制约,不能进行远距离的遥控。 红外遥控器的特点是通过遥控器发射红外光进传送,红外线在介质
21、中传播会产生衰减,特别在金属中传播衰减很大,它的穿透力有限。另外由于其存在定向性的问题,并且它不能穿透物体,而且在使用红外线传送信号时,容易受到照明光和外来杂波的影响和干扰,所以不适合这个项目开发的要求。 无线遥控方式遥控器和接受器两端通过无线电波传送控制信息。但是市面上那种简单的无线遥控,它的无线遥控方式很容易受到其它的无线电波的干扰,因此必须采用抗干扰能力强的无线发射装置来提高系统的稳定性。 因此,在这里我选择nRF905无线发送与接收模块,以此来提高系统的稳定性。2.5电机驱动模块2.5.1电机驱动芯片L298 L298芯片内集成有达林顿管组成的H型的功率变换桥电路的恒压恒流桥式2A驱动
22、芯片。无线小车系统只需要通过单片机的相应管脚输出0或则1两个电平信号就可以控制电机的正反转了,也就是当驱动芯片的OUTPUT1和OUTPUT3输出为1高电平,OUTPUT2和OUTPUT4输出为低电平是,电机就可以正转了;当输出OUTPUT1和OUTPUT3为低电平,当OUTPUT2和OUTPUT4输出为高电平时,电机就可以反转了;当OUTPUT1输出高电平,其余三个管脚都输出低电平是,电机就可以右转了;当OUT3输出为高电平,其余三个管脚低电平时,电机就可以左转了。图3电机驱动模块2.5.2 L298的优点如果采用继电器对电动机的开和关进行控制,通过开关的切换对电机的速度进行调整。这个方案的
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