(L7组最终修改)工程技术综合实践项目设计报告-L7组-基于蓝牙控制的智能车 (1).doc

工程技术综合实践项目设计报告（电类）项目名称： 基于蓝牙控制的智能车 指导教师： 戴世通 周国玲 戚东辉 蔡文婷 项目成员： 贾航辉、赵全、杨濛雨、张锴 西安理工大学工程训练中心 年 月 日 目录工程技术综合实践课程任务书1项目组成员及分工2概述31 总体设计31.1 系统功能及技术指标 功能：蓝牙遥控小车。 技术指标：31.2 系统构成31.3主要设备及元器件选型31.4系统核心处理策略62 详细设计62.1功能划分 62.2 PCB设计72.3系统硬件资源清单83.软件设计93.1 软件功能模块93.2 源程序（见附录1）104 结构设计105 调试与测试105.1 调试105.2 测试105.3 调试测试后发现的不足106结论107 感想11附录1 小车源程序12装置总造价表15工程技术综合实践课程任务书项目名称基于蓝牙控制的智能车项目组号L7教师组组长戴世通电-指导教师戴世通 周国玲 戚东辉 蔡文婷项目组学生人数4项目内容：（包括功能描述、完成内容、技术要求、工艺要求等）功能描述：用手机终端作为遥控器，使用蓝牙技术与小车通讯，进而控制小车的运动。完成内容：项目管理；成本核算与记录；文档收集整理；项目分析与调研；确定项目方案；元器件选择与购买；硬件电路设计；PCB设计与制作；元器件安装与调试；编程与调试；壳体设计与制作；产品装配与调试。技术要求：产品基于AVR单片机，通过手机蓝牙和车载蓝牙实现数据的传输。 通过 ICCAVR编程。车模要求：舵机控制转向，可适当添加减震装置。通过手控和重力感应两种模式进行控制。工艺要求：（1）线路板各元件布局均匀、整齐、紧凑，尽量减小和缩短各元件之间的引线和连接。（2）线路板焊盘、线、过孔的尺寸、间距符合标准，线拐弯处不得出现尖角。 （3）产品外形美观大方，便于操作使用。涉及知识： （1）AVR单片机编程，涉及ATmega16的PWM和串口通讯。 （2）舵机的使用。 （3）BTS7960电机驱动芯片的驱动电路。 （4）PCB原理图和封装的绘制项目组成员及工作任务分配（序号1为项目组长）序号班 级姓 名工作内容联系方式1自121贾航辉编写程序，整车的装配与调试。180667029242自121赵全电路的设计及PCB的绘制。182920920743自121杨濛雨线路板的焊接，工艺美化。136692772544自121张锴查阅资料收集文档，采购。1357242836456课程指导组审批意见年 月 日项目组成员及分工序 号姓 名学 号班 级工 作 内 容备注1贾航辉3120413021自121编写程序，设计电路，装配与调试。2赵全3120413017自121PCB绘制。3杨濛雨3120413014自121线路板的焊接，工艺美化。4张锴3120413012自121查阅资料收集文档。概述 本产品基于AVR ATmega16单片机，用手机终端作为遥控器，使用蓝牙技术与小车通讯，通过PWM调速控制小车速度，舵机转向，控制小车飞快移动。1 总体设计1.1 系统功能及技术指标功能：蓝牙遥控小车。技术指标： （1）线路板各元件布局均匀、整齐、紧凑，尽量减小和缩短各元件之间的引线和连接。 （2）线路板焊盘、线、过孔的尺寸、间距符合标准，线拐弯处不得出现尖角。 （3）产品外形美观大方，便于操作使用。1.2 系统构成ATmega16蓝牙 电机驱动舵机 图1-1 系统构成图1.3主要设备及元器件选型 （1）ATmega16单片机，价格便宜，能输出4路相位正确的PWM波。简单易学。ATmega16 有如下特点:16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512 字节EEPROM，1K 字节SRAM，32 个通用I/O 口线，32 个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG 接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/ 计数器(T/C),片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益(TQFP封装) 的ADC ，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。图1-2 Mega16引脚图（2）HC-06蓝牙模块，有效控制距离15米。 图1-3 蓝牙模块（3）舵机，用于小车转向，方便灵活，比差速效果好很多。 舵机选用MG995型舵机，优点是价格便宜，金属齿轮，耐用度高。 图1-4 MG995舵机舵机的伺服系统由可变宽度的脉冲来进行控制，控制线是用来传送脉冲的。脉冲的参数有最小值，最大值，和频率。一般而言，舵机的基准信号都是周期为20ms，宽度为1.5ms。这个基准信号定义的位置为中间位置。舵机有最大转动角度，中间位置的定义就是从这个位置到最大角度与最小角度的量完全一样。最重要的一点是，不同舵机的最大转动角度可能不相同，但是其中间位置的脉冲宽度是一定的，那就是1.5ms。如下图：图1-5 舵机控制波形图当舵机接收到一个小于1.5ms的脉冲，输出轴会以中间位置为标准，逆时针旋转一定角度。接收到的脉冲大于1.5ms情况相反。（4）BTS7960驱动芯片+360H电机，驱动能力强，提高小车的速度1.4系统核心处理策略手机APP软件通过蓝牙发送数据给单片机，单片机通过读取串口接收的不同数据做出相应的动作。蓝牙模块与手机之间通讯波特率为9600.手机发送相应的ASCII码,单片机通过蓝牙接收，A、B、C、D分别对应前后左右。其中左右转向即当单片机接收到CD信号时，通过PD7口（OC2）输出50HZ，不同占空比的PWM波控制舵机转向。同时，指令123分别用于电机调速。1.5其他小车材质为亚克力板 。2 详细设计ATmega16蓝牙 电机驱动舵机2.1功能划分图2-1 功能模块图2.12系统原理图及元器件清单 图2-2 系统原理图2.2 PCB设计 图2-3 PCB-2D视图图2-4 PCB-3D视图2.3系统硬件资源清单序号名称规格型号数量1AVR 单片机DIP-40直插Mega-1612单片机底座锁紧座13自锁开关6脚14复位开关15蓝牙模块HC-0616BTS7960贴片277805稳压IC187806稳压IC19整车模一套亚克力板110充电电池组1表2-1 硬件资源清单备注：电阻，电容，杜邦线等原件不一一列出。3.软件设计3.1 软件功能模块开始初始化A输入指令指令 输出结束BCDE123前后左右清除 PWM输出 图3-1 程序流程图3.2 源程序（见附录1）4 结构设计 考虑到车模整体的美观，和后轮间距，最终决定做出10cm*10cm的PCB板。把电池放于下边以降低小车重心。由于联轴器与传动轴之间靠塑料机米固定连接，为了加强整体强度，在这些容易滑脱的地方通过AB胶粘合。5 调试与测试5.1 调试舵机PWM调试（1）舵机调中，实时改变舵机输入PWM的占空比，确定舵机归中的的占空比大小。（2）确定舵机的左极限，右极限。电机PWM调试 电机驱动使用两片BTS7960搭成全桥驱动电路，可通过大电流。给两片BTS7960输入不同占空比20K的PWM波.观察电机转速，设置3个速度档位，最快速度不超过普通人奔跑速度。最终确定最大速度为20K占空比40%的PWM输入。组装调试。舵机的左右摆角为左右极限时，前轮胎会卡在车体上。所以通过程序控制左右摆角为合适角度。5.2 测试 实测效果良好，可达到预期目标。速度，操作灵活性，有效控制距离都达预期目标。5.3 调试测试后发现的不足（1）PCB板可以全换为贴片元件，能减小一半的板子面积。（2）超出有效控制距离后失控，应该设置为失控后停车。（3）受车体本身材料限制，为防止损坏车体，最大速度不能很大。 6结论 小车达到系统设计要求，可通过手机蓝牙实时控制PWM波调速。转向灵活、轻巧，控制简单。可在手动控制和重力感应控制之间切换。最大速度设置为50%占空比，已经超越人的跑步速度。考虑到车体为亚克力板材质，速度不再提高。由于此次PCB的绘制是第一次，难免出现许多问题。电容的引脚距离比实物小了些，误将串口与IO口连在了一起。不过在后期都一一校正。这里要感谢戴老师在PCB绘制方面的指点。7 感想 发现无处不在，这辆小车是在无意中产生的。当时在调飞思卡尔，用车上的蓝牙向电脑，发送数据观测车的状态。突然想既然能发送数据，他也就能收数据，通过串口调试助手向蓝牙发送相应数据，果然可以控制小车。后期使用的手机的串口APP，蓝牙小车就这样诞生了。小车适合小孩玩耍使用，轻便灵活。造价低。性能高。 附录1 小车源程序# include # define uint unsigned intuint i;void delay_100ms( uint k ) while( k0 ) for( i=42; i0; i- ); k-; /*串口初始化*/void uart_init() UCSRA=0x02; /异步正常模式 UCSRB=0x18; /允许发送接受中断和使能 UCSRC=0x06; /8位数据 UBRRH=0x00; UBRRL=12; /波特率位9600 void chushi() PORTD = 0b11111111; DDRD = 0b11111110; PORTB = 0b11111111; DDRB = 0b11111111;void init_pwm() TCCR1A = 0b10100010;/10100010 TCCR1B = 0b00011001; ICR1 = 100; /1199周期 中值91 左极限 40 有极限150 OCR1A = 00; OCR1B = 00; TCCR2=0x6c; OCR2=21;void main() char num; double n,j;chushi(); init_pwm();uart_init(); while (1) /16 21 28 num=UDR;if(num=1) OCR1A = 20; OCR1B = 10; else if(num=2) OCR1A = 30; OCR1B = 10; else if(num=3) OCR1A = 100; OCR1B = 0; switch(num) caseC: OCR2=16; OCR1A = 30; OCR1B = 10; break; caseD: OCR2=26; OCR1A = 30; OCR1B = 10; break; caseA: OCR2=21; OCR1A = 30; OCR1B = 10; break; caseE: OCR2=21; OCR1A = 00; OCR1B = 00; bre