0405设计报告

1、单片机原理课程设计报告蓝牙串口通信遥控小车系统设计报告班级：13电科 队号：4 成员姓名：邓梅凤范力琴1. 摘要： 该系统以STC89C52单片机作为主控制器，产生PWM档，经过L298N双H桥直流电机驱动芯片让车轮转动，使小车行使。由手机蓝牙键盘控制将小车进行方向变换和换档，然后经蓝牙模块传送到单片机的主控芯片，通过单片机的主控芯片，对蓝牙模块采集到的信号进行分析和处理，并传送给驱动模块，进行相应执行操作，采集的信号最终由LCD1602显示。此外系统还可以通过按键随时控制PWM大小，使小车实现寻迹行使，并有音乐、鸣笛、双闪灯、光强感应及超声波测距避障功能，以便进行智能行使。关键字: 单片机、

2、电机驱动模块、蓝牙模块，LCD1602目录1系统方案论证及方案选择 2 本系统软硬件设计 2.1单元硬件电路设计 2.1.1 MCU最小系统及外围电路 2.1.2 光强传感器信号采集电路设计 2.1.3 直流电机驱动设计 2.1.4 超声波测距模块 2.1.5 DS1302时间显示 2.1.6 蓝牙模块 2.1.7 LCD1602液晶显示 2.2 软件部分设计 2.2.1 PWM调速 2.2.2 STC89C52单片机的设计 2.2.3 LCD1602液晶显示部分的设计 2.2.4 蜂鸣器播放音乐设计3. 系统连调及测试 3.1指标测试和测试结果4.结论参考文献附录1 原器件清单附录2电路原理

3、图及印制板图附录3程序1. 系统方案论证及方案选择1.1 总体设计方案题目要求设计一个蓝牙串口通信遥控小车系统，通过对马达转速的控制，调节小车运行车速的大小，从而改变PWM档位，并能通过功能键实时改变其车速的大小。设计主要由主控单片机STC89C52驱动直流电机，使电机工作，带动车轮的转动。在手机蓝牙软件与蓝牙模块进行对接后，由手机蓝牙将指令信号发给蓝牙模块，功能实现通过驱动模块进行传输，单片机对采集到的数据进行分析与处理，最后时间,光感应强度和避障的距离信号显示在LCD1602上,驱动模块进行相应操作，当手机按下所设定功能键后，会分别进行相应功能的实现。图一1.2方案论证与选择1.2.1 设

4、计要求及思路 题目要求设计一个蓝牙串口通信遥控小车系统，通过对马达转速的控制，调节小车运行车速的大小，从而改变PWM档位，并能通过功能键实时改变其车速的大小。设计主要由主控单片机STC89C52驱动直流电机，使电机工作，带动车轮的转动。在手机蓝牙软件与蓝牙模块进行对接后，由手机蓝牙将指令信号发给蓝牙模块，功能实现通过驱动模块进行传输，单片机对采集到的数据进行分析与处理，最后时间,光感应强度和避障的距离信号显示在LCD1602上,驱动模块进行相应操作，当手机按下所设定功能键后，会分别进行相应功能的实现。1.2.2 方案论证与选择 风扇转速控制系统的方案论证与选择 方案：以普通单片机为核心，配以外

5、围电路。 1，采用AT89C52单片机，单片机模拟产生PWM调速，通过驱动模块。如： L298N双H桥直流电机驱动芯片，控制信号通过蓝牙模块、主控芯片、驱动模块、超声波测距等，实现信号采集。再配以LCD液晶、LED灯、光敏电阻、蜂鸣器等实现控制信息以及数字信息的显示。2，目前比较流行直流电机驱动及速度控制采用专用驱动芯片及大功率的晶体组成的H桥实现。控制方式采用Pwm。Pwm信号由STC89C52单片机的产生。 3，显示部分有多种选择，如数码管、Lcd、点阵屏等，根据本题的特点，我们采用LCD1602来实现控制信息及测量数据的显示。4，各模块接线图具体如下图所示：蓝牙+5V GND P30 P

6、31电机驱动 P32 P33 P34 P35P32P33P34P357.4V电源5，手机蓝牙软件如下图所示：abcdefghsxyz2. 本系统软硬件设计3. 系统主要7.48.2V的锂电池或者供电，由单片机51单片机将蓝牙指令转化为小车的运动信号，产生PWM脉宽调制信号，通过大功率的场效应管驱动直流电机，对小车的转速进行控制，并产生转向灯信号。采用光敏传感器记录光强度，并用DS1302记录小车的行驶时间，同时将单片机处理结果在显示在LCD1602上。利用超声波模块进行小车测距，并进行避障处理。4. 题目要求，我们的设计分硬件、软件两部分。2.1 单元硬件电路设计 2.1.1 MCU最小系统及

7、外围方案 以普通单片机为核心，加上两直流电机驱动小车、供电铝电池、蓝牙设备和超声波设备等做出一蓝牙串口通信遥控小车，实现前进、后退、转弯、换档、临时停车播放音乐，记录小车运行时间等功能。电机驱动直接采用单片机自身的PWM来驱动。其原理图如下所示：图四2.1.2 光感传感器信号采集电路设计 DS1302实时时钟具有能计算2100年之前的秒、分、时、日、日期、星期、月、年的能力，还有闰年调整的能力。DS1302内部含有31个字节静态RAM，可提供用户访问。它采用串行数据传送方式，使得管脚数量最少，简单SPI 3线接口。时钟或RAM数据的读/写有两种传送方式：单字节传送和多字节传送方式。DS1302

8、内部有一个318的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。 电路如下图。图七2.1.3 直流电机驱动设计 此模块是为智能小车、直流电机、步进电机等自动机械装置提供一种电压驱动的解决方案。使用LM2596稳压芯片和L298N控制芯片原件组成，可提供稳定电压和大电流输出。此系统提供稳定的电压输出的功能极大地满足客户各种自动化、智能化的小型系统的应用。主要参数：1. 驱动芯片：L298N双H桥直流电机驱动芯片2. 逻辑部分端子供电范围VCC：+5V+12V（可板内取电+

9、5V）3. 控制部分工作电流范围：036mA2. 控制部分输入电压范围低电平：0.3Vin1.5V（控制信号无效） 高电平：2.3VVinVCC控制信号有效） 3. 最大功耗：20W（温度T75时） 4. 存储温度：25130 5. 驱动板尺寸:60mm*60mm*27mm 6. 驱动板重量：40g 7. 其他扩展：控制方向指示灯、逻辑部分板内取电接口。模块测试：该驱动板可驱动2路直流电机，使能端ENA、ENB为高电平时有效，控制方式及直流电机状态表如下所示： ENA/ENBA1/B1A2/B2电机状态0XX停止100制动101反转110正转111制动若要对直流电机进行PWM调速，需设置IN1

10、和IN2，确定电机的转动方向，然后对使能ENA或者ENB端输出PWM脉冲，即可实现调速。注意当使能信号为0时，电机处于自由停止状态；当使能信号为1，且IN1和IN2为00或11时，电机处于制动状态，阻止电机转动。Vcc短路帽插上以后，驱动板+5V端口可以提供+5V电压。即可以给单片机供电。说明：1. 具有信号指示灯2. 转速可通过控制占空比调节电机速度3. 可以同时控制两个电机4. 可实现正反转5. 可以给单片机输出+5V电压6. 使能端口默认为高电平（+5V）原理图如下：214 超声波测距模块 超声波测距是借助于超声脉波回波渡越时间法来实现的，设超声波脉冲由传感器发出到接收所经历的时间为t，

11、超声波在空气中的传播速度为c，则从传感器到目测物体的距离为D=ct/2。基本原理：经发射器发射出长约6mm,频率为40KHZ的超声波信号，此信号被物体发射回来由接收头接收，接收头实质上是一种压电效应的换能器，它接收到信号后产生mv级的微弱电压信号。电路如下图。2.1.5 DS1302时间显示DS1302实时时钟具有能计算2100年之前的秒、分、时、日、日期、星期、月、年的能力，还有闰年调整的能力。DS1302内部含有31个字节静态RAM，可提供用户访问。它采用串行数据传送方式，使得管脚数量最少，简单SPI 3线接口。时钟或RAM数据的读/写有两种传送方式：单字节传送和多字节传送方式。DS130

12、2内部有一个318的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。 电路如下图。2.1.6 蓝牙模块蓝牙转串口主要用途：1.可当作是一根串口线使用，无线收发数据。2.智能小车的蓝牙遥控(可以用电脑蓝牙遥控，也可用带蓝牙的手机遥控)。3.工业无线控制，无线数据收发.4.PDA无线数据采集5.无线抄表6.笔记本电脑或者台式电脑增加蓝牙适配器7.GPS导航系统8.给STC等带串口烧写程序功能的单片机无线更新程序蓝牙串口主机模块和从机模块是一样的，只有4针引脚输出：第1针：+5

13、V供电端第2针：数据发送端（可接单片机或者其他带有串口的芯片的RXD端）第3针：数据接收端（可接单片机或者其他带有串口的芯片的TXD端）第4针：地线GND使用方法： 用蓝牙串口主机和蓝牙串口从机配对使用，直接将主机和从机通电之后主机和从机会自动连接，配对之后就直接当作是一根串口线使用，无需再做其他操作2.1.7 LCD1602液晶显示 本系统采用LCD1602屏作为本系统的显示器，本系统采用串口通信，采用较少的单片机管脚。液晶显示及树状目录分页是本系统设计的一大特色。 根据本题目要求，我们设计了人性化的开机及操作界面。我们程序设计采用了C语言进行设计，我们都知道C语言基于过程的，但我们树状目录

14、采用类似C+语言的面向对象的变成思路。操作非常简单直观。 我们的显示部分的另一特色是充分发挥了单片机的定时器功能作用，把按键扫描、信息更新、菜单控制等都放到了定时器的中断里，使得控制、数据更新、按键响应及时准确。其电路如下：图五2.2 软件部分2.2.1 PWM调速 本系统设计采用L298N双H桥直流电机驱动模块进行设计，由使能左ENA和使能右ENB进行PWM调速，根据弯道和小车情况，我们将档位tmp分为五档。路线比较曲折时用最慢的一档。全速时ENA =ENB=1，所占占空比为百分之百。进行档位切换时设置一个中间变量pwm_tmp，即程序中的（pwm_tmp=pwm; pwm=1; pwm=p

15、wm_tmp;）实现档位的切换。 2.2.2 STC89C52单片机的设计 STC89C52单片机集成了两路可编程计数器阵列，可用于软件定时器、外部中断的捕捉以及脉宽调制（PWM）输出。根据本题所需，我们采用他的脉宽调制输出，产生相应的PWM，用以进行电机的驱动。其产生过程如下所述：先对与其相关的寄存器和端口进行初始化，然后选择其工作模式和时钟源频率，并对捕获寄存器进行设定，因PWM的输出频率受其占空比影响，而占空比于其捕获寄存器有关。最后将其按照相应的功能输出显示在LCD1602即可。2.2.3 LCD1602液晶显示的设计 根据显示屏显示的特性，所以只能把所有需要显示的功能及测试到的数据进

16、行整合在一个总共16位的屏幕上。第一行我们组设计为中间空一格的显示参数分别为欢迎词HELLO，光照感应强度，档位和超声波测距检测到的距离。第二行显示从小车开始启动的时间以及到达终点后所存储的当时时间定格的瞬间的时间点。 2.2.4 蜂鸣器播放音乐的设计 因为此次功能比较多，超声波测距，蓝牙，PWM调速各用一个中断后导致中断不够用，所以音乐函数采用不需要使用中断的代码格式，让蜂鸣器直接读取所要执行的音乐代码。3. 系统测试 指标测试和测试结果详情见附录3附录1主要元器件清单单片机 STC89C52 1个直流电机 L298N双H桥 1个驱动芯片 LM2596稳压芯片和L298N控制芯片 各1片蓝牙模块 1块液晶显示 LCD1602 1个超声波测距模块 1块附录2 电路原理图及印制电路板图附录3项目序号功能测试是否实现硬件设计与制作1小车底盘机械组装 是251最小系统板器件购买、焊接与制作 是351最小系统板+电机驱动模块+蓝牙模块+小车底盘总装 是单元功能程序设计1短促鸣笛（路口 ） 是2左右转向灯（