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２1.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、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３2本系统软硬件设计2.1单元硬件电路设计2.1.1MCU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2.1.5DS1302时间显示2.1.6蓝牙模块2.1.7LCD1602液晶显示2.2软件部分设计2.2.1PWM调速2.2.2STC89C52单片机的设计2.2.3LCD1602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４附录2电路原理图及印制板图附录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。STC89C52主控芯片最小系统手机蓝牙功能按键液晶显示超声波测距光强感应蓝牙模块H桥双驱动模块蜂鸣器鸣笛及播放音乐PWM换档图一1.2方案论证与选择５1.2.1设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：６蓝牙+5VGNDP30P31电机驱动P32P33P34P35P32P33P34P357.4V电源７5，手机蓝牙软件如下图所示：二.本系统软硬件设计三.系统主要7.4~8.2V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abcdefghsxyz８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。四.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2.1.1MCU最小系统及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：图四９2.1.2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SPI3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内部有一个31×8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。VCC21x12x23GND4RET5IO6SCLK7VCC18U6DS1302BT1BATTERYX1XTAL123J3CON3123416151413RL14.7KVCCTSCLKTSCLKTIOTIOTRSTTRSTLED91302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。１０[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+5V）3.控制部分工作电流范围：0~36mA2.控制部分输入电压范围低电平：－0.3≤Vin≤1.5V（控制信号无效）高电平：2.3V≤Vin≤VCC控制信号有效）3.最大功耗：20W（温度T＝75℃时）4.存储温度：－25℃～＋130℃5.驱动板尺寸:60mm*60mm*27mm6.驱动板重量：40g7.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]：１１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：１２2．14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，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。123456ABCD654321DCBA标题图号修订尺寸B日期:21-Mar-2014第张共张文件:E:\桌面\公司\原理图\贴片驱动+LM2596\两直流电机驱动贴片+LM2596\两直流电机驱动加步进电机+LM2596.ddb制图人:sensingA1OUT12OUT23Vs4IN15enableA6IN27GND8Vss9IN310enableB11IN412OUT313OUT414sensingB15U1L298ND9SS34D10SS34D11SS34D12SS34D13SS34D14SS34D15SS34D16SS34VCCOUTA1OUTA2OUTB1OUTB2VCC+5V12J7DC-MOTO12J6DC-MOTO12J5DC-MOTO12J4DC-MOTOOUTA1OUTA2OUTA1OUTA2OUTB1OUTB2OUTB1OUTB2D2D1LED*2D3D4LED*2R322KR422KOUTA1OUTA2OUTB2OUTB1+5V12345678J1CON8A1A2B1B2A1A2B1B2ENAENAENBENB12345J2CON5VCCOUTA1OUTA2OUTB1OUTB2C1680uFC2220uFVIN1OUTPUT2GND3FEEDBACK4ON/OFF5IC1LM2596D61N5824L1470+5VVCCS1R522KD5LED123J3HEADER3+5VGNDB2B1A2A1ENB/PWMBENA/PWMA+5V12JP11234567J810K*7+5V１３2.1.5DS1302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SPI3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内部有一个31×8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。１４VCC21x12x23GND4RET5IO6SCLK7VCC18U6DS1302BT1BATTERYX1XTAL123J3CON3123416151413RL14.7KVCCTSCLKTSCLKTIOTIOTRSTTRSTLED913022.1.6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１５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：+5V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2.1.7LCD1602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：GND1VCC2VL3RS4RW5EN6D07D18D29D310D411D512D613D714BL+15BL-16U6LCD1602VCCVCCVCCVOP