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2011年全国大学生电子设计竞赛智能小车（B题）【XX组】2011年9月6日I摘 要 摘要：本系统以ATmega16单片机为主控芯片。全系统由两个小车子系统组成。在子系统中通过红外对管、激光收发管等传感器实现了对路况的有效检测。总控台应用了多通道无线接收模块NFR24L01。关键词：ATmega16、无线追踪、GSM远程监控、上位机Abstract：Using microcontroller unit (MCU) Atmega16 as master control chip, this system achieves precise overall control of dormitory. The system centers on the head console and takes a networked control of the alarm subsystems in each dorm room. By using the thermoelectric stimulated current (TSC) and smoke transducers in the subsystems, this system manages to monitor fire accidents and break-ins efficiently. In this system, the technique of wireless tracking is applied to detect the in and out of valuables. Besides, the system also carries out the function of removing the alert by typing in the passwords and some other related functions. The head console applies the multichannel wireless receiving module NFR24L01, so the distance control function of multiple subsystems is realized. The wireless linking GSM module-TC35 is used creatively to realize the distance monitoring function of GSM mobiles. Meanwhile, the upper computer technique in this system makes it possible to link PC and this system together. After debugging and testing, we accomplished the basic part as well as the showing part of the task and added some innovation of our own.Keyword：Amega16, wireless tracking, GSM distance monitoring, upper computer目 录1系统方案11.1 XXXX的论证与选择11.2 XXXX的论证与选择11.3 控制系统的论证与选择12系统理论分析与计算12.1 XXXX的分析12.1.1 XXX12.1.2 XXX12.1.3 XXX12.2 XXXX的计算12.2.1 XXX12.2.2 XXX12.2.3 XXX12.3 XXXX的计算22.3.1 XXX22.3.2 XXX22.3.3 XXX23电路与程序设计23.1电路的设计23.1.1系统总体框图23.1.2 XXXX子系统框图与电路原理图23.1.3 XXXX子系统框图与电路原理图23.1.4电源23.2程序的设计23.2.1程序功能描述与设计思路23.2.2程序流程图34测试方案与测试结果34.1测试方案34.2 测试条件与仪器34.3 测试结果及分析34.3.1测试结果(数据)34.3.2测试分析与结论4附录1：电路原理图5附录2：源程序61方案设计与论证根据题目要求，系统主要实现的功能是 A车设计框图 ATMEGA16激光收发管 拨码开关红外收发管L298N 驱动电机 B车设计框图 ATMEGA16激光收发管 拨码开关红外收发管L298N 驱动电机 无线 通信 24L01 模块 图1 总体设计框图 本系统主要由主控模块，电机驱动模块、检测模块、无线通信模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。1.1主控系统的论证与选择方案一：采用AT89S52单片机作为主控芯片。优点：AT89S52是一种低功耗，高性能的COMS8位微控制器。作为一种比较成熟的单片机型号，广泛的应用于各领域，技术比较成熟，价格相对便宜。缺点：其内部集成资源偏少，功能不够强大，中断源和定时器较少。方案二：采用ARM微处理器作为主控芯片。优点：功能强大，处理速度快，高性能和低功耗，可以很好的解决数据处理和控制功能。缺点：ARM价格昂贵，实现控制功能其性价比相对较低。方案三：采用ATmega16单片机作为主控芯片。优点：AVR是高速嵌入式单片机，具有高速、低耗、保密的优点。其内部集成资源丰富，具有功能强大的定时/计数器和A/D转换功能及通讯接口。考虑到题目的实际需求和可操作性，本系统选用AVR系列中的ATmega16作为主控芯片。综合以上三种方案，选择方案三。1.2电机的论证与选择 本题是控制类题目，所以电机的选择尤为重要。 方案一：采用普通直流电机。优点：价格便宜，控制容易，过载能力强，速度较快。缺点：难以精确控制。方案二：采用步进电机。特点：具有快速启停能力，可以精确控制电机的步数。缺点：高速时扭矩小，容易失步，价格较高。 方案三：采用舵机。特点：可以通过输入脉冲很精确地控制电机的角度和步数。缺点：旋转角度只有180。考虑到题目要求中对小车的步数要求不高，而同时对小车的速度和转向要求较高。综合以上三种方案，选择方案一作为动力系统，方案三作为方向控制系统。1.3驱动电路的论证与选择方案一：通过晶体三极管等分立元件搭H桥。优点：价格便宜，结构简单，控制简单。缺点：由于晶体三极管的承载电流比较小，驱动能力受到限制，因为是分立元件，稳定性不敢保证，且体积比较大。方案二：采用集成芯片，如L297,L298等。优点：集成度高，电路简单，驱动能力较好，控制方便可靠，体积小，效率高。考虑到系统的可行性和要安装的电子装置比较多，控制精度比较高，所以选用低电压驱动高效率的L298驱动芯片。1.4无线数据通信模块选择方案一：红外通信，红外通信器件易得，价格低廉，但必须直线收发是其致命弱点。方案二：采用nFR24L01无线通信模块，此无线通信协议工作于2.42.5 GHz ISM频段，数据传输率最快可达2 Mbs。 我们选用nFR24L01无线通信模块，确保通信的流畅性和准确性。2系统硬件设计2.1 XXXX的分析 2.1.1 XXXXXXX2.1.2 XXXXXXX2.1.3 XXXXXXX2.2 XXXX的计算 2.2.1 XXXXXXX2.2.2 XXXXXXX2.2.3 XXXXXXX2.3 XXXX的计算 2.3.1 XXXXXXX2.3.2 XXXXXXX2.3.3 XXXXXXX3电路与程序设计3.1电路的设计3.1.1系统总体框图系统总体框图如图X所示，XXXXXX图X 系统总体框图3.1.2 XXXX子系统框图与电路原理图1、XXXX子系统框图图X XXXX子系统框图2、XXXXX子系统电路图X XXXX子系统电路3.1.3 XXXX子系统框图与电路原理图1、XXXX子系统框图图X XXXX子系统框图2、XXXXX子系统电路图X XXXX子系统电路3.1.4电源电源由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。为整个系统提供5V或者12V电压，确保电路的正常稳定工作。这部分电路比较简单，都采用三端稳压管实现，故不作详述。3.2程序的设计3.2.1程序功能描述与设计思路1、程序功能描述根据题目要求软件部分主要实现键盘的设置和显示。1）键盘实现功能：设置频率值、频段、电压值以及设置输出信号类型。2）显示部分：显示电压值、频段、步进值、信号类型、频率。2、程序设计思路3.2.2程序流程图1、主程序流程图2、XXX子程序流程图3、XXX子程序流程图4、XXX子程序流程图4测试方案与测试结果4.1测试方案1、硬件测试2、软件仿真测试3、硬件软件联调4.2 测试条件与仪器测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。测试仪器：高精度的数字毫伏表，模拟示波器，数字示波器，数字万用表，指针式万用表。4.3 测试结果及分析4.3.1测试结果(数据)2V档信号测试结果好下表所示： （单