基于安卓手机控制的智能小车的设计

基于安卓手机控制的智能小车的设计摘 要：21 世纪是信息化世纪，随着物联网兴起，安卓手机以其独有的优势，为我们提供很多优质便捷的服务。此次设计我们研究的是用我们的安卓手机来操控智能小车，使小车实现前进、后退、左转、右转等功能，提供了一种遥控玩具车设计的新方法。系统是以 STC89C52 作为控制中心，客户端为蓝牙手机，服务端为车子上的蓝牙模块，串口是进行通信的通道，小车在接收到手机发送的蓝牙信号之后，可以进行简单的一些动作。本文介绍了基于安卓手机控制的智能小车要实现的功能，首先阐述了课题研究的背景、目的、意义以及主要的任务，接着阐述了系统方案的设计，硬件和软件两个方面的设计，再到后来的测试方案与测试结果，同时，对使用的一些元器件及原理进行了相应的介绍，然后对此设计进行了设计归纳与展望。关键词：Android 手机； 蓝牙； 智能小车； AT89C52 单片机1The design of the smart car based on android mobile phonesAbstract：21st century is the era of information,with the emergence and prosperity of Internet,the Android Mobile phone offers us more premium and convenience services with its unique advantages.This design of our research is to control the car with android phone,make the car forward,backward,turn left,turn right,and other function, provides a new method for designing the remote control toy car.This system is based on STC89C52 as control center,the client for the mobile phone,the server for the bluetooth module on the car,the channels of communication is through serial port,the car after receive the bluetooth signal sent by a mobile phone,can conduct some simple movement.This chapter presents how to realized the android phone to control the smart car to realize some actions.First of all,the research background purpose,significance and the main tasks are expounded.Secondly,this paper discusses the system scheme and the design of software and hardware.Finally,summarizes the test scheme and results,meanwhile,the use of the components and principles for the corresponding introduction,at the same time,this design has carried on the summary and outlook.Keywords：Android mobile phone; Bluetooth; Intelligent car; AT89C52 single chip microcomputer目 录前言 .1第一章 绪论 .21.1 课题背景 .21.2 课题研究的目的及意义 .21.3 系统设计主要任务 .2第二章 系统方案设计 .42.1 主控芯片的论证选择 .42.2 电源模块的论证选择 .42.3 电机驱动模块的选择 .52.4 蓝牙模块的选择 .5第三章 硬件电路的设计 .73.1 单片机最小系统的设计 .73.1.1 单片机 AT89C52.83.1.2 时钟电路 .93.1.3 复位电路 .93.1.4 EA/VPP(31 脚) .93.2 电机驱动电路的设计 .103.2.1 L298N 型驱动器的原理 .103.2.2 L298N 的引脚说明 .103.2.3 电机驱动电路原理图 .113.3 蓝牙模块电路的设计 .11第四章 软件设计 .13第五章 系统的调试 .145.1 测试方案 .145.2 硬件电路的测试 .145.2.1 单片机最小系统的调试 .145.2.2 电源电路的调试 .15I5.2.3 电机驱动模块的调试 .155.3 软件测试 .155.4 系统的整体调试 .15第六章 设计总结及展望 .17参考文献 .18附录 1 系统设计程序 .19附录 2 实物图 .21111110前言在中国，安卓手机已经非常普遍，普及率非常高，通过移动设备实现远程控制已经是人们追求和探索的一个方向。玩具遥控小车是人们常见的一种玩具，它有自己的遥控器，但是当遥控器出现故障不能用时很难找到与其型号匹配的遥控器。而现在的手机使用非常普遍，如果用手机这个平台，通过编程，可以非常方便的实现一个硬件平台控制多种小车的遥控器，由此，会给人们的生活带来很多的便利 3。手机蓝牙技术它是一种非常先进的无线的网络技术，其具有生产价格不高，抗干扰性能好，建立连接方便，功耗量小等特点。蓝牙它能够短距离通信，因此，我们能够用手机上的蓝牙来操控咱们的玩具小车。现在，有很多生产生活用到了蓝牙技术，比如蓝牙耳机，无线鼠标，键盘，打印机等等数据传输大量采用蓝牙传输技术。现在人们家中有越来越多的电器，人们对电器的依赖性也增加了，电器功能的需求也将增加。家庭里的遥控器越来越多，如电视遥控器，dvd 遥控器，空调遥控器，车门窗遥控器等等，由于遥控器太多，也会带来一些麻烦 4，手机是现在人们的生活中必不可少的工具，如果可以用手机去代替这些红外遥控面板遥控器，可以给人们的生活带来很多的便利，真正的实现一机在手，万物尽在掌握之中。因此，对智能小车的操控我们选用安卓手机，也就相当于把安卓手机作为操控小车的遥控器，用蓝牙进行配对的形式创立专用信道，抗干扰能力和和数据传输的实时性都得到了有效控制，本系统的模块可以扩展到所有的家用电器的控制，因此具有较高的实用价值和研究价值。1第一章 绪论1.1 课题背景蒸汽机一个提升人类进入工业时代的发明，网络信息技术的出现深刻地烙印在人类文明的辉煌历史中，电子信息技术的发展，控制技术的日益提高，加快了社会信息化，使人们的生活、工作和通讯的关系越来越密不可分。信息化改变着人们的生活习惯，对传统的家居也提出了更多的挑战，人们更加注重舒适、安全性高、美观和方便的生活环境，拥有先进的通讯设备，信息终端是完整的，自动、智能的家电等等，使人们对家居的智能的追求已经成为一种趋势。而近些年国内外都对家居智能化进行了一些研究，并出现了一些成果。智能家居的发展，美欧一些国家一直处在领先的位置，许多知名企业美国微软公司及摩托罗拉公司，陆续开始智能家居的研究和开发 5。智能家居的发展我国的比较晚，但国内很多公司也正在研究更为符合市场的新产品，以解决当前智能化产品使用比较复杂、实用性比较差、价格比较高等欠缺的地方。而蓝牙技术作为一种先进的无线网络传输技术，它具有抗干扰性能比较好，建立连接比较灵活，成本比较低，功耗较小等优点。鉴于此，本文采用安卓手机作为遥控器，通过安卓手机与小车内的无线蓝牙模块建立连接，对小车进行实时控制，可以对智能家居的控制系统提供一定的参考价值。1.2 课题研究的目的及意义21 世纪是信息化的世纪，随着物联网的兴起，安卓手机以其独有的优势，正在我们的生活中扮演着越来越重要的角色，安卓手机正在为我们提供更加优质便捷的服务。该设计平台用的是安卓手机，利用几个硬件模块，以达到可以操控小车进行简单的几个功能，提供了遥控玩具车设计的一个新想法，同时，控制模块能够扩展到对所有的电器进行操控，能够为智能家居未来的远程控制的设计提供参考，从而为人们提供更加优质、舒适、安全、便利的生活环境。1.3 系统设计主要任务本系统以单片机（STC89C52）为系统的控制中心，客户端利用手机蓝牙，2服务端利用小车上的蓝牙模块 HC-06，双方通过串口进行通信。文章主要介绍了 STC89C52 的基本理论，以及与所设计的电路相关的各个元器件，重点介绍了系统的硬件电路设计和软件编程以及怎样利用单片机控制模块单元。当小车停下来，运动模式可以通过手机蓝牙控制，此方法对智能小车的设计特别适用。手机已经是大家生活中必需的工具，若我们所有的这些家用电器都能够使用我们的手机去遥控，那会是多么方便的事儿。3第二章 系统方案设计经过反复查找资料，最终确定了系统的整体结构，此次设计采用 AT89C52单片机为核心，通过安卓手机，来操控小车的前进和后退、左转和右转等，单片机控制电机的驱动进而来操控电机的正转和反转，从而使小车能够进行某种动作。电源把 5V 的直流电提供给单片机，给 L298N 接两个外部电压，分别提供给电机和 L298N 芯片。HC-06 是蓝牙接收模块，通过蓝牙连接手机终端，接收从手机端发来的指令，然后把接收到的指令传递给单片机，单片机来分析传来的指令的不同，执行相应的程序，再操控电机达成某种行径。2.1 主控芯片的论证选择单片机芯片选型时要考虑一些问题，如：芯片包含的功能或数量要比设计的需要稍大，技术指标要考虑在内，同时，要考虑它的安全性，是否可靠，能不能安全运行，对其厂商进行筛选，除此之外，也要考虑其可开发性。综合以上考虑问题，有以下两个方案。第一个方案： 进行主要控制的芯片选用 STC89C52。此芯片功耗低，使用5V 电压供电，资源比较丰富，具有 8 位数据处理能力，32 位 I/O 口，其内部拥有 3 个 16 位定时/计数器，4 个外部中断，具备 8K 字节的 Flash, 其内存具备512 个字节。此芯片能够满足本设计的要求，且此芯片价格较低，性价比较高。第二个方案：进行主要控制的芯片选用 STC12C5A60S2。其运算速度快且具有交流和直流相互转换的功能，但是在价格上比传统单片机要贵。综合价格，实用性等方面因素，因 STC89C52 具有更高的性价比，且能够满足本次设计的要求，因此选择方案一。2.2 电源模块的论证选择要让系统能够正常的工作，就需要给单片机还有电机的驱动一个 5V 的直流电。方案一：使变压器降压，整流桥整流后，同时 7805 即三端稳压集成电路稳定电压之后给单片机及各个模块提供电源。变压器比较重，但是它的电路比较稳定，适宜长时间供电 6。交流电供电正常时就可以给系统正常供电，当交流4电断电，系统将停止工作，然后时钟此时停止，通过重新供电，系统才可以重新启动开始工作，从而导致原先设置的数据丢失，因此此方案不适用，存在漏洞。方案二：使用 7.2V 锂电池作为电压源，通过电源模块降压后给单片机及其他模块供电。干电池供电可以使系统稳定，且时钟不受交变电流的影响。由于干电池使用时间较短，且电压下降较快，会导致电源不稳定，影响系统正常运行。锂电池具有存储电量大、放电平稳等优点，可以循环使用，节约资源，更有利于节约成本。综合考虑选择方案二。2.3 电机驱动模块的选择方案一：使用三极管等元件焊接 H 桥电路，用 H 桥电路对电机的正反转进行控制。由于电机启动时电流较大，在电机运行过程中极易烧到三极管，导致系统没有办法工作。方案二：驱动芯片我们选用 L298N 进行驱动，采用的是逻辑电平控制电机运行。芯片采用四路输入与四路输出，两路使能端，能同时控制两部直流电机7。此芯片操作简单，可靠性高。L298N 模块，它能够使电机进行正转和反转还有调速，发动的性能比较不错，同时，发动时转矩比较大，能够同时使两台直流电机驱动；比较适宜机器人的设计还有智能小车的设计。综合考虑，选择方案二。2.4 蓝牙模块的选择此次设计的智能小车是通过手机发送指令给咱们安装在小车上的蓝牙模块。在模块功能上，蓝牙串行端口 HC-03 和串口 HC-05，串口模块 HC-04 和串口模块 HC-06 在功用上可以兼容 8。HC-04 和 HC-06 面世的比较早，对于使用者来说，在主机和从机之间是不能够自主转换的，而且只有几个基本的功能。由于这次设计我们只需要实现一个简单的通信，所以我们选择 HC-06 蓝牙模块。该HC-06 模块只记最后一次配对的从机，而且只对其配对。蓝牙是一种短距离无线通信设备，应用蓝牙设备能够方便的进行数据的传输，解决了数据传输数据之间必须依赖线缆的问题