遥控智能小车单片机课设.doc

课 程 设 计 任 务 书一设计目的通过此课题的研究学习，可以是自己学到的知识应用到实际中去，对单片机的控制方法有了进一步了解。另外，通过此次设计， 可以提高自己的动手能力。二、设计任务设计并制作了一个智能电动车，其行驶路线满足所需的要求。三、具体要求 1、基本要求 (1)制作一个长不小于25cm，宽不小于20cm，高度不限的小车。重量不少于1500g（包括电池，重量不足要加配重），车身支撑轮不超过4个。（不允许直接购买现成的车模） (2)制作一个无线遥控（可以购买现成的无线数据通信模块，但不允许购买现成的无线遥控），通过遥控可以控制小车前进，转弯。转弯要亮左右灯（可以人工用遥控控制灯的亮灭） 2、发挥部分 (1)遥控使用摇杆电阻（游戏手柄中的摇杆），不允许使用按键开关来控制。刹车、左右灯可以使用按键开关。(2)加入倒车功能，倒车要亮倒车灯。摘 要为了达到设计的要求，我们使用了MSP430F149为车上主控制芯片，STC12C5A为遥控控制芯片。无线传输使用了315M无线传输模块，该模块采用了PT2262/PT2272进行编解码，拥有6位数据端管脚；遥控采用了摇杆电位器，将电位器滑动端的电压与参考电压比较，得到摇杆的位置，通过单片机编码，传输给小车上的单片机，小车上的单片机通过解码来控制小车的行驶及各种动作；电机驱动使用了L298N，通过单片机输出的PWM波来控制小车行驶的速度、小车行驶的方向；小车系统使用12V可充电锂电池进行供电，遥控使用9V的碳性电池进行供电，传输距离可达，抗干扰能力强，系统可靠稳定。目录1、方案设计与论证 51.1系统方案 51.2方案论证 52、原理分析与硬件电路图8 2.1电源转换部分8 2.2电机驱动部分8 2.3无线通信部分9 2.4遥控部分113、软件设计124、系统测试与误差分析135、参考文献146、附件141、方案设计与论证解码芯片1.1系统方案按键编码芯片MCU比较器摇杆电位器整车、电池及系统供电部分指示灯电机驱动部分1.2方案论证MCU 1）MCU选择方案一 控制部分的核心采用传统的数字逻辑芯片来实现。系统共有启动、加速前进、后退、限速前进及后退等几个状态。且各个状态保持或转移的条件依赖与外部传感器（光传感器、霍尔传感器、超声传感器）送来的信号。由于外部传感器器较多，需要较多的传感器接口电路。系统的逻辑状态以及相互更是复杂，用纯粹的数字电路或者小规模的可编程逻辑电路实现该系统有一定的困难，且一般的可编程逻辑器件体积较其他的单片机都较大，且成本较高。方案二 该小车可看成一个自动控制系统，这样的系统用单片机来实现比较合适。MSP为超低功耗的单片机，对与整个系统的长时间运行十分有利；同时MSPS的丰富可以进行很多的扩展，同时它可以输出PWM波，对于电机的控制极其方便。显然方案二具有较好的可选择性，实际系统采用的MSPS为主控制器。2）电源选择由于该系统由电池供电，且要给干扰很大的电机供电，功耗也不能太高。该电路中功耗较大是电动机和CPU。方案一使用DCDC变换的开关电源稳压芯片，效率高，输出电压稳定，但是开关电源固有的频率会对整个系统的稳定造成极大的影响，对于传感器的稳定性影响也较大方案二使用DCDC变换的线性稳压电源芯片，效率较低，输出电压较稳定，对其他器件的影响较小或者几乎没有，考虑到系统的稳定性比功耗更重要，我们选择了方案二。3）电机驱动选择该系统采用PWM方式对电机进行控制，由于MSP430的驱动能力有限，需加驱动级。方案一 使用集成电机驱动芯片L298N，该芯片采用桥是驱动电路，内不包含4通道逻辑驱动电路，可以直接驱动两个直流电机，并且体积较小，需要接的外部器件也比较小，因此板子可以做的比较小，方便在小车上安装与使用。L298N内部电路如下:方案二 用分立元件搭建驱动电路，这样做电路的参数选择性较大，可以提供更高的驱动能力，但电路板需要占用较大的面积，并且本系统中队驱动电流的要求不是太高，L298N完全可以满足，因此本系统中采用择方案一。2、原理分析与硬件电路图2.1电源转换部分电池供电电压为7.4，需要的电压为V和3.3，分别使用了常用的V稳压芯片7805和常用的3.3稳压芯片ASM1117。7805的最大输出电流为1.5，远远超过系统所需的电流，且只需接两个电容即可稳定工作，在系统工作时，7805上的压降为2.4系统最大的大流不超过400MA，7805上的功耗不超过W故省略了散热器，节省了整车的空间。AMS1117仅为低功耗的MSP430供电，可以十分宽松的为其供电，保证其正常工作。2.2电机驱动部分采用如图所示电路L298N能够提供高达2A的电流，能够满足本系统中电机的功耗，图中D1D8使用1N4001，作用是防止电机中因电磁感应产生的电流倒灌，烧坏L298N，图中6脚和11脚位使能端，当输入高时，输入脚5,7,10,12才对输出脚2,3,13,14有控制作用，其中5脚、7脚和10脚、12脚分别可以控制电机B和A的正转、反转和停止，逻辑功能如下表：2.3无线通信部分通信采用PT2262/2272，其中PT2262为无线发送芯片，PT2272解码输出。编码芯片 PT2262 发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT 脚输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直发送，编码芯片也会连续发射。当发射机没有数据发送时，PT2262 不接通电源，其17 脚为低电平，所以315MHz 的高频发射电路不工作，当有数据发送时，PT2262 得电工作，其第17 脚输出经调制的串行数据信号，当17 脚为高电平期间315MHz 的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17 脚为低平期间315MHz 的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262 的17 脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK 调制）相当于调制度为100的调幅。2.4遥控部分经测试摇杆电位器在具有8个方向，分别为左、右、前、后、左前、左后、右前、右后。由于摇杆电位器并非绝对的对称故分压仅接近与0.5Vcc，故我们使用了比较器，将输出的电压与参考电压进行比较获得较稳定的输出给单片机。遥控的整个样式采用了游戏手柄的样式，更具娱乐性。3、软件设计系统初始化Msp430f149循环检测接收信息控制车辆运行小车接收部分：适当时刻改变车灯状态遥控部分：检测摇杆输出结果检测按键情况STC12C5A60S2系统初始化将信息编码后发给无线模块4、系统测试与误差分析小车遥控测试测试组测试数据实际数据误差测试组测试数据实际数据误差1前前07左后左后02后后08右前右前03左左09右后右后04右右010按键1按键105左前左前011按键2按键206按键3按键3012按键4按键40测试过程准确无误，运行正常。 （无其他干扰状况）5、参考文献msp430系列16位超低功耗单片机原理与应用 清华大学出版社51单片机C语言教程 郭天祥 电子工业出版社6、附件元器件明细表：名称数量作用315M无线收发模块1无线通信摇杆电位器1遥控LM3391比较器电阻若干-电容若干-780525V稳压AMS1117133V稳压L298N1电机驱动二极管8电机驱动MSP430F1491主控制器STC12C5A1遥控控制器按钮4遥控控制键程序/*- LCD模块 -*/void LCDInit(void);/LCD初始化void SetWriteCmd(void);/设置写命令模式void SetReadCmd(void);/设置读命令模式void SetWriteData(void);/设置写数据模式void WriteCmd(char cmd);/写命令void WriteData(char ddata);/写数据void ExecuteCmd(void);/执行命令void SetXY(char x,char y);/定位显示地址void DisplaySingleChar(char x,char y,char cchar);/显示单个字符void DisplayString(char x,char y,char *str); /显示一段字符串void Delay(unsigned int time);/延时主程序void DelayUs(unsigned int time);/延时子程序bit IsBusy(void);/判断忙标志函数void DisplayTime(void);/显示时间void DisplayAVGSpeed(void);/显示平均速度void DisplayDistance(void);/显示路程/*- 测速/测距/测时模块 -*/ void INTInit(void); /所有中断初始化void SpeedINT(void); /测速中断void ComputeTime(void);void ComputeSpeedANDDistance(void);/计算速度和距离/*- 控速模块 -*/void CtrSpeedINT(void); /控速中断void Time0INT(void); void Time1INT(void); /控速单位时间中断void Clock0_Init(void);/时钟中断初始化void Clock1_Init(void); /时钟中断初始化void CtrSpeed(void);/*-主函数 -*/void main() P01=0;P02=0;P03=0;P04=0;P31=1;/单片机复位，背光开Delay(40);/延时等待LCD启动LCDInit();/初始化LCDDisplayString(0x0,0, Starting. );DisplayString(0x0,1,Designed By 202);Delay(300);WriteCmd(LCD_CLS);EA=1; /开总中断EX0=1;/开INT0中断IT0=1;/INTO边沿触发EX1=1; /开INT1中断IT1=1; /INT1边沿触发SelectedAll=False; /开始模式和速度选择/*- 模式选择 -*/DisplayString(0x0,0,Choose The Mode );DisplayString(0x0,1,you want. );Delay(50);WriteCmd(LCD_CLS);IsSelectingMode=True;while(1) WriteCmd(LCD_CLS);DisplayString(0x0,0, Line Mode );DisplayString(0x0,1,Next Yes);Delay(300);/延时消除抖动while (1) /不断检测中断，直到按确定键或是NEXT键if (Next=True)/如果按Next键则直接跳出break;if (ModeSelected=True)/如果按确定键则设置模式为Line并跳出SelectedMode=Line;break;/如果什么键都没有按下，那么一直显示等待if (ModeSelected=True)/按下了确定键，退出模式选择IsSelectingMode=False;break;if (Next=True)/按下了Next键，显示下一个菜单项Next=False;WriteCmd(LCD_CLS);DisplayString(0x0,0, Curve Mode );DisplayString(0x0,1,Next Yes);Delay(300);/延时消除抖动while(1)/不断检测中断，直到按确定键或是Next键 if (Next=True)/如果再一次按下Next键，则跳出break;if (ModeSelected=True)/如果按下确定键，则设置模式为Curve，并跳出SelectedMode=Curve;break; if (ModeSelected=True) /按下了确定键，退出模式选择IsSelectingMode=False;break;if (Next=True)/再一次按下了Next键，则循环模式选择Next=False;WriteCmd(LCD_CLS);DisplayString(0x0,0, AutoMode );DisplayString(0x0,1,Next Yes);Delay(300); /延时消除抖动while(1)if (Next=True)break;if (ModeSelected=True)AutoMode=1;break;if (ModeSelected=True)IsSelectingMode=False;break;if (Next=True)Next=False;continue;Delay(50);WriteCmd(LCD_CLS); 指导老师评语课程设计成绩指导老师201 年 月 日袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈