基于arm平台的无线遥控小车设计报告

高级职业技能实训课程设计报告课题名称基于ARM平台的智能遥控小车专业电子信息工程技术班级电子B1512班姓名同组人指导教师2017-11-02目录1.设计题目、要求及分工....................................................................................31.1设计题目............................................................................................................31.2设计要求............................................................................................................31.3分工....................................................................................................................32.设计方案..........................................................................................................33.硬件电路设计...................................................................................................43.1硬件系统整体分析.............................................................................................43.2各模块功能介绍.................................................................................................43.2.1L298N驱动模块................................................................................................43.2.2NRF24L01无线通信模块................................................................................53.2.3STM32处理器....................................................................................................53.2.4液晶屏显示模块...............................................................................................63.2.5显示屏与微控制器通信方式.........................................................................63.2.6本章小结............................................................................................................74.软件系统的分析与设计....................................................................................75.调试结果记录及分析........................................................................................95.1作品编译环境.....................................................................................................95.2结果记录及分析...............................................................................................105.2.1电阻式触摸屏调试记录..................................................................................105.2.22.4G无线通信模块调试记录........................................................................105.2.3直流电机调试记录..........................................................................................10参考文献.............................................................................................................11附录1..................................................................................................................12附录2..................................................................................................................2131.设计题目、要求及分工1.1设计题目本课程设计题目是基于ARM平台的智能遥控小车。在嵌入式高速发展，ARM独占一席的今天，熟练运用ARM对于电科大学生至为重要。1.2设计要求由无线通信NRF24L01发射装置、STM32F103微处理器和电阻式触摸屏构成的遥控装置向主体小车发送信息,控制小车的运行。由无线通信NRF24l01接收装置、STM32F103微处理器、L298N直流电机驱动、直流电机组合的智能小车接收遥控装置信息来达到主机遥控从机的目的。1.3分工在本次设计中，张荣俊同学主要负责软件的设计与分析，赖庆鹏同学和汤青红同学负责硬件电路的设计以及课程报告的撰写，最后由我们三个人共同交流分析，对整个系统以及设计报告进行了优化和改良。2.设计方案方案一：采用STC89C52单片机作为主控芯片，ESPP8266WIFI模块作无线通信、以及采用继电器对电动机进行控制,通过切换电动机的开关来调整小车的速度。该方案的优点是电路相对比较简单,但是它的缺点也比较多，如：ESP8266WiFi模块通信协议较为复杂，而继电器的响应时间偏慢,寿命较短,容易损坏,可靠性也不是很高。故决定放弃此方案。方案二：采用STM32F103系列单片机作为主控芯片，NRF24L01模块作无线通信、以及专用的电机驱动芯片L298N来控制直流减速电机，L298N芯片是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，通过单片机的IO口输出电平来改变芯片控制端的输入电平，即可以实现对电机进行正转、反转和停止操作。用该芯片作为电机驱动，驱动能力大、操作方便、稳定性好、性能优良。故决定采用该方案。3.硬件电路设计3.1硬件系统整体分析智能小车的硬件系统主要由电源模块、MCU、电阻式触摸屏模块、电机驱动、直流电机、2.4G无线通信模块、车架等组成。其硬件系统框图如下：图3.1硬件系统主机框图图3.2硬件系统从机框图3.2各模块功能介绍3.2.1L298N驱动模块L298N是SGS公司的产品,比较常见的是15脚Multiwattt封装的L298N,内部包含4通道逻辑驱动电路。可以方便的驱动两个直流电机,或一个两相步进电机。L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4.5~7V电压。4脚VS接电源电压,VS电压范围为+2.5~46V。输出电流可达2.5A,可驱动电感性负载。1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻,形成电流传感信号。L298N可驱动2个电动机,OUT1,OUT2和OUT3,OUT4之间可分别接电机。电源模块电源模块液晶显示模块液晶显示模块MCUMCU无线发送模块无线发送模块MCUMCU无线接收模块模块无线接收电机驱动模块电机驱动模块直流电机电源模块电源模块图3.3L298N驱动模块原理图图3.4L298N驱动模块实物正面图图3.5L298N驱动模块实物背面图3.2.2NRF24L01无线通信模块本设计无线通信用到了NRF24L01模块，2.4G通信是无线通信技术的一种,因为其工作在2.400GHz~2.4835GHz频段之间,所以被称为2.4G无线通信技术。是市面上主要无线技术(包括Bluetooth、27M、2.4G)之一。多应用于无线键盘鼠标,四轴飞行器。特点:低电压,高效率,低成本,双向高速数据传输,特小体积(不需要外接天线),具有快速跳频,前向纠错,校验等功能,其工作在全球免费开放的ISM频段,无需许可证。图3.62.4G模块实物图3.2.3STM32处理器STM32F103系列处理器是32位ARM微控制器,此系列控制芯片是意法半导体公司生产,是Cortex-M3内核,该系列控制芯片按片内F1ash容量大小可分为三大类:小容量、中容量、大容量。ARM32位的Cortex-M3最高72MHz工作频率支持串行单线调试(SWD)和JTAG接口调试模式,3个USART接口,Vbat为RTC和后备寄存器供电,2个SPI接口。其价格低,功能强大。3.2.4液晶屏显示模块市场上的主流显示屏主要有TFT、OLED、12864、诺基亚5510。12864、诺基亚5510显示分辨率不高,故不适合在本设计中使用。OLED虽然分辨率高、且又自带背光,具有极高的市场使用率。但是OLED不能触摸,不适合在人机交互界面中使用。所以本作品选择TFT液晶显示屏。市场上的TFT显示屏分为2种,一种是电阻式显示屏,还有一种是电容式显示屏。图3.7电阻式显示屏实物图图3.8电阻式显示屏背部图3.2.5显示屏与微控制器通信方式IL9341简介:26万色TFT液晶显示驱动器,支持320×240分辨率,172800字节显存(320*240*2),使用FSMC方式模拟8080接口,FSMC可用于STM32微处理器控制NORFLASH、PSRAM、和NANDFLASH存储芯片。在这里使用NORIPSRAM模式控制LCD,主要用到以下几种信号线。各信号线与信号方向和功能如下表3-1所示。表3-1FSMC引脚说明FSMC信号名信号方向功能CLK输出时钟（同步突发模式使用）A[25:0]输出地址总线D[15：0]输入/输出双向数据总线NE[x]输出片选，x=1...4NOE输出输出使能NWE输出写使能NWAIT输入NOR内存要求FSMC等待的信号3.2.6本章小结本章首先介绍了智能小车硬件系统框架，然后对硬件系统框架中各个模块在系统设计中担当的具体角色与其性能进行了分析与介绍。在此基础上对智能小车的硬件进行了组装，智能车整体外形如下图。图3.9智能车外形图4.软件系统的分析与设计本文研究智能小车的软件系统主要有：系统初始化；电阻式触摸屏的显示和