手机蓝牙遥控小车设计

南 阳 理 工 学 院本科生毕业设计(论文)学 院： 电子与电气工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学 生： 指导教师： 完成日期 2016 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）手机蓝牙遥控小车设计Design of Bluetooth Mobile Phone Remote Control of Smart Car总 计： 29 页表 格： 6 个插 图： 16 幅南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计（论文）手机蓝牙遥控小车设计Design of Bluetooth Mobile Phone Remote Control of Smart Car学 院： 电子与电气工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师（职称）： 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 南阳理工学院Nanyang Institute of Technology手机蓝牙遥控小车设计I手机蓝牙遥控小车设计电气工程及其自动化专业 摘 要本课题选用单片机 STC89C52RC 作为整个控制系统的核心和数据处理中心，利用 Keil 编程软件进行单片机程序的编写，通过安装于手机上的蓝牙通讯客户端对单片机进行相关指令的发送。小车硬件采用模块化设计，整个系统由单片机最小系统模块、蓝牙模块、电动机模块、电机驱动模块、电源模块等组成，各个模块之间通过相互配合，实现手机客户端对小车运动状态的遥控。在对系统软、硬件进行相关调试后，小车能够接收手机发送的遥控信号，并实现前进、倒退、左转、右转、加速、减速和停止的功能。关键词蓝牙模块；遥控；电源模块；客户端Design of Bluetooth Mobile Phone Remote Control of Smart CarElectrical Engineering and Automation Specialty ZHANG FanAbstract: Design of Bluetooth mobile phone remote control of smart car was completed using STC89C52RC as control core and data processing center. It was programmed by Keil programming software and through the installation of the client on the phone to send the relevant instructions to achieve the remote control of the car. The car designed by modular and consists of the microcontroller unit minimum system module, Bluetooth module, motor module, motor drive module, power module and other components. Through mutual cooperation between the various modules, the mobile phone client to achieve the status of the remote control of the car. In the system software, hardware for the relevant debugging, the car can receive the remote control signal form phone, and to achieve forward, backward, left, right, right, acceleration, deceleration and stop function.Key words: Bluetooth module ; remote control ; power module ; client手机蓝牙遥控小车设计II目 录1 引言.11.1 国外研究现状 .11.2 国内研究现状 .12 设计方案分析.12.1 设计要求 .12.2 设计构思 .23 系统硬件设计.23.1 单片机最小系统 .23.1.1 单片机芯片的选择.23.1.2 单片机芯片的简介.33.1.3 单片机最小系统的组成.33.2 蓝牙模块 .43.2.1 蓝牙模块的选择.43.2.1 蓝牙模块的简介.53.2.3 蓝牙模块参数的设置.63.3 电动机模块 .73.3.1 电动机的选择.73.3.2 直流电机的简介.73.4 电机驱动模块 .83.4.1 电机驱动模块的选择.83.4.2 电机驱动模块的简介.83.4.3 电机驱动模块的连接.93.5 电源模块 .103.5.1 电源的选择.103.5.2 稳压模块的简介.113.6 系统框图 .113.7 遥控小车结构分析 .123.7.1 底板结构.123.7. 2 底板配件.133.7. 3 整体装配.144 系统软件设计.14手机蓝牙遥控小车设计III4.1 单片机程序设计 .144.1.1 程序设计内容.144.1.2 I/0 端口的设置 .154.1.3 初始化程序设计.164.1.4 串口通讯程序的设计.174.1.5 指令处理程序的设计.174.1.6 方向控制程序的设计.174.1.7 PWM 调速程序的设计 .184.2 手机客户端参数设置 .195 系统整体调试.205.1 调试方案 .205.2 硬件调试 .205.3 软件调试 .20结束语.21参考文献.22附录一.23附录二.24致谢.29手机蓝牙遥控小车设计11 引言1.1 国外研究现状现代的无线遥控小车技术起源于美国，其实是第二次世界大战的产物。由于战事的需求，尤其是需要各种不同于人类直接操作的机器，用于排雷、布雷、收集情报等。在此基础上需要智能遥控机器，随着技术的发展，出现了各种功能的小型遥控小车。利用遥控小车排雷和布雷，执行各种危险的任务 1。随着技术的沉淀，现代遥控技术到达了相当的高度。尤其是西方发达国家的遥控小车技术一直处于世界的前列。这些国家一直都在大力发展这项技术。由此衍生出其他更高级的控制方式。军用技术转化为民用技术，用于造福人们。在国外，由于政府的支持下，民间研究机构和各个实验室的不断探索和研究之下，智能汽车技术已经相当成熟。因为物联网在当今的快速发展，智能交通系统在国外已经得到了广泛的推广。美国是发展较好的国家之一，美国在上世纪六七十年代就开始了智能交通系统的研究。随后美国就开始了智能化车辆方面的研究，逐步走向智能交通体系的发展。日本是世界上应用智能交通系统最为广泛的国家。美国、德国、日本等科技大国在智能汽车技术方面一直处于世界的前列。在汽车的性能及智能化水平上，西方发达国家一直处于先进水平。1.2 国内研究现状 由于我国的智能交通系统研究与起步较晚，所以一直都是在向发达国家学习，在引进、改善和吸收的基础上逐渐发展起来。随着国家政府和企业对智能系统方面的重视，国内已大范围地进行无线遥控汽车的研究，一些实验室及研究所对智能交通领域都有研究。我国智能交通系统的研究开始于九十年代，到了 21 世纪我国的智能交通系统协调指导小组及办公室成立。经过二十多年的发展，我国的技术跟发达国家的差距正在逐步减小，在一些大中型城市已经开始应用智能交通系统。由于中国的智能交通领域起步比较晚，虽然在研发应用方面取得了重要发展，但是与国际上的发达国家还存在一定的差距。我国的技术跟发达国家的差距正在逐步减小，虽然现在的发展还不完善，但是目前我国科技能力不断进步和经济实力的不断强大，为智能交通系统的研发和完善提供了技术支撑和资金保证，有助于推动科学技术的发展。2 设计方案分析2.1 设计要求设计手机蓝牙遥控小车需要在设计过程中熟悉各个元器件的功能，对单片机和安卓系统有一定的了解,知道单片机及其它模块各个引脚的功能和电路结构，掌握单片机手机蓝牙遥控小车设计2定时器和串口通信的使用方法。熟悉电焊和电机驱动，能够熟练使用万用表对小车的硬件电路进行检测。有一定的软件开发能力，能够运用 C 语言进行单片机的基本编程，具有熟练使用 Keil 软件的能力，对手机蓝牙遥控小车的设计方案了如指掌。要求小车可以实现在手机蓝牙的遥控下左右转、前后运动、和调速的功能。2.2 设计构思查阅其他同学之前的制造经验和方案，根据 2.1 设计要求，通过查阅资料进行方案论证和选择，可以确定出该系统的整体构成。本设计是以单片机为核心，通过小车蓝牙模块和手机蓝牙的通讯来实现数据指令的传递，单片机对数据处理，最后给电机驱动模块输出高低电平，从而来控制电机驱动模块的输出端。智能小车使用四轮驱动，以提高整车运动的平稳性。利用单片机进行 PWM 脉宽调制，以实现小车的加速和减速。手机蓝牙遥控小车通过蓝牙接收模块，手机客户端，单片机芯片，在驱动电机的拖动下，使小车实现各个功能。整个系统的小车硬件可以分为七个部分，分别为单片机最小系统、手机、蓝牙模块、电机驱动模块、小车底板、电动机模块、电源模块。蓝牙模块为小车进行通讯，接收手机蓝牙传递过来的数据，单片机最小系统接收信号之后，分析信号并在输出引脚产生高低电平，给电机驱动模块发出指令，电机驱动模块根据输入引脚的状态控制电机的旋转，用电源模块为各个模块供电。小车底板作为整个设备的载体。手机则是在整个系统中起到遥控小车的作用。各个硬件共同组成蓝牙遥控小车。设计构思结构如图 1 所示。手 机客 户 端 电 机 驱动 模 块单 片 机 电 机蓝 牙模 块图 1 设计构思结构图3 系统硬件设计3.1 单片机最小系统3.1.1 单片机芯片的选择单片机芯片选择时的原则：（1）单片机选购时需要实际功能和数量比设计构想中的多一些，在保证所需要的功能外，尽可能有足够的引脚供给本次设计分配，方便在设计的时候更换和填补更重手机蓝牙遥控小车设计3要的功能。（2) 单片机在选择上要方便耐用，保证单片机的使用寿命尽可能的长，程序可以多次的写入。（3）单片机在可开发性上要有可靠的保证，以便于开发不同功能。结合单片机芯片选择时的原则，本次设计的单片机芯片采用 STC89C52RC。该芯片是实验室使用比较广泛的一种单片机芯片，多用于直流电机、步进电机的控制中，可以用 C 语言和汇编语言进行程序编写。具有写入程序简单方便、可以多次写入的特点，试验过程中便于反复调试。STC89C52RC 芯片的价格也比较便宜，是本这次设计比较合适的选择。3.1.2 单片机芯片的简介STC89C52RC 从功能的角度看，主要包括以下部分 2：（1）一个 8 位的微处理器 CPU。（2）8KB 的 Flash 存储器。（3）512B 的 RAM。（4）片内振荡电路和时钟发生器，只需外面连接晶振或输入振荡信号。（5）4 个 8 位 I/O 端口。（6）有一中断控制器。（7）3 个 16 位的定时器/计数器。（8）有一个可寻址 64KB 外部数据存储器。3.1.3 单片机最小系统的组成单片机最小系统, 它由一系列元件组成，也是单片机正常工作的最低配置。在最小系统的基础上可以增设其它模块，扩展其它功能。通过单片机最小系统板方便单片机的放置和拆除，便于各个模块之间的连接。单片机最小系统由 STC89C52RC 芯片、电阻、电容、晶振、按钮和其他电子元器件共同够成的。单片机的最小系统包括：复位系统、时钟系统、和电源系统 3。三个系统的介绍如下：（1）复位系统: 单片机第 9 引脚 RST，高电平有效，在时钟电路工作后，当外部电路使 RST 端口出现 2 个机器周期以上的高电平，系统内部复位，程序从头开始运行。（2）时钟系统：本次设计采用内部方式为单片机提供时钟信号。18 引脚 XTAL1和 19 引脚 XTAL2 两端接晶振的两端。（3）电源系统：电源系统的引脚为 40 引脚 VCC 和 20 引脚 GND，供电电压为直手机蓝牙遥控小车设计4流 5.5V3.3V。单片机最小系统原理如图 2 所示。图 2 单片机最小系统原理图此次 STC89C52RC 单片机使用的晶振选用 11.0592MHz。它与 STC89C52RC 的反相放大器构成振荡器。电容 C2，C3，选择 30pF。C1 选择 10uF。其它各处所用到的电阻均采用阻值为 10K 的电阻，D1 为一个发光二极管。3.2 蓝牙模块3.2.1 蓝牙模块的选择蓝牙模块主要是为了实现上位机与下位机的数据传输，通信方法有两种，一种方法是并行通信，另一种方法是串行通信。单位信息的各位数据同时传递的通讯方法称为并行通