基于Android的蓝牙遥控小车设计.doc

沈阳理工大学课程设计报告 I 成成 绩绩 评评 定定 表表 学生姓名班级学号 专 业电子信息科 学与技术 课程设计题目基于 Android 的蓝牙小车 评 语 组长签字 成绩 日期 2015 年 3 月 日 沈阳理工大学课程设计报告 II 课程设计任务书课程设计任务书 学 院信息科学与工程学院专 业电子信息科学与技术 学生姓名班级学号 课程设计题目基于 Android 的蓝牙小车 实践教学要求与任务实践教学要求与任务 基于 Android 的蓝牙小车的设计功能 1 能够实现蓝牙连接 2 能通过手机蓝牙客户端操控小车前进 后退 左转 右转 停止 工作计划与进度安排工作计划与进度安排 2015 年 3 月 23 日 布置任务 查找资料 2015 年 3 月 24 25 日 画电路原理图 焊接硬件 2015 年 3 月 26 27 日 编程调试 撰写报告 2015 年 3 月 28 日 验收答辩 指导教师 2015 年 3 月 日 专业负责人 2015 年 3 月 日 学院教学副院长 2015 年 3 月 日 沈阳理工大学课程设计报告 III 摘摘 要要 阐述一种通过手机蓝牙遥控小车行走的软 硬件设计 手机蓝牙 作为客户端 小车上的蓝牙 模块 HC 05 作为服务端 客户端采用 Eclipse 开发环境 J2ME 编程 服务端采用单片机控制 双方通过串 口仿真协议进行通信 单片机驱动直流电机控制小车行动 实验结果 表明 小车可以接收手机遥控信号并灵活地进行前行 倒退 左转 右转和停止等功能 关键词关键词 89c52 hc 05 遥控小车 Andriod 沈阳理工大学课程设计报告 IV 目录 1 引言 1 1 1 课题设计目的及意义 1 1 1 1 设计的目的 1 1 1 2 设计的意义 2 2 方案比较与论证 2 2 1 无线单元方案与比较 2 3 硬件电路设计 4 3 1 总体设计 4 3 2 单片机模块 4 3 2 1 STC89C52 简介 4 3 2 2 L298N 驱动模块及原理介绍 5 3 2 3 蓝牙模块 6 4 软件设计 7 4 1 智能车运动控制程序 7 4 2 Android 蓝牙客户端设计与实现 8 4 2 1 客户端界面设计 9 4 2 2 BluetoothCar 类设计 9 4 2 3 单片机 C 语言代码 9 沈阳理工大学课程设计报告 V 5 实验结果及分析 15 6 心得体会 16 参考文献 16 沈阳理工大学课程设计报告 1 1 1 引言引言 1 11 1 课题设计目的及意义课题设计目的及意义 1 1 11 1 1 设计的目的设计的目的 遥控小车起源于美国 由于政府对无线遥控小车研发的资助以及 相关资助的推动作用 日本 美国 德国等工业大国在遥控小车技术 上占据着明显优势 我国的无线遥控小车研究工作始于 20 世纪中后 期 在国家的 863 973 等技术发展计划的重点支持下 国内已大范 围地进行无线遥控小车的研究 在研发应用方面取得了重要发展 但 是与国际先进还存在一定的差距 无线遥控实现方法包括蓝牙 红 外 射频几种 其中蓝牙技术具有一定优势 目前在信息家电方面应 用正在铺 遥控小车起源于美国 由于政府对无线遥控小车研发的 资助以及相关资助的推动作用 日本 美国 德国等工业大国在遥控 小车技术上占据着明显优势 我国的无线遥控小车研究工作始于 20 世纪中后期 在国家的 863 973 等技术发展计划的重点支持下 国 内已大范围地进行无线遥控小车的研究 在研发应用方面取得了重要 发展 但是与国际先进还存在一定的差距 无线遥控实现方法包括 蓝牙 红外 射频几种 其中蓝牙技术具有一定优势 目前在信息家 电方面应用正在铺开 各种家电共用遥控 并可组网与公众互联网相 接 共享有用信息 目前蓝牙技术实现无线遥控的短板在于传输距离 沈阳理工大学课程设计报告 2 短和芯片价格高方面 随着科技发展 这些问题正在逐步得以解决 无线遥控机器人有着广阔的应用前景 但是目前国内的无线系统在传 输可靠 性 传输速度 抗干扰能力等方面仍有不足 亟待提高 1 1 21 1 2 设计的意义设计的意义 随着家用电器的越来越普及和人们生活节奏的加快 人们对电器 的依赖性进一步提高 对电器的功能要求也进一步增大 现有每个普 通家庭中的遥控器包括空调遥控器 电视遥控器 DVD 遥控器 汽 车遥控器 门窗遥控器等 门类繁多且不通用 而另一方面 手机已 成为人人必备的工具 如果可以用我们必备的手机去遥控所有这些家 用电器 可摆脱将来对专用红外遥控面板的依赖 一机在手 万物尽 在掌握之中 因此 本论文先设计一种手机对智能遥控车的控制方案 利用本系统的控制模块可扩展至对所有家电的控制 2 2 方案比较与论证方案比较与论证 2 12 1 无线单元方案与比较无线单元方案与比较 无线控制是为了能够实现对智能车的远程遥控 使小车可以在遥 控状态下代替人类完成一些危险项目 目前短距离无线数据传输技术 主要有两大类 一类是基于 IrDA 红外无线通信技术 另一类是基于 ISM Industrial Scientific Medical 频段射频通信技术 较为主流的几种 沈阳理工大学课程设计报告 3 通信技术之间既存在着相互竞争 但又在某些实际应用领域内相互补 充 相互配合 究竟选择何种技术更优越 需要由具体的工作环境来 决定 表 1 3 所示为四种短距离无线通讯技术主要性能参数 蓝牙技术红外技术WiFi 技术ISM 射频技 术 通信距离 100m 10m 300m 1000m 通信速率 10Mb s 16Mb s 16Mb s 500kb s 通信频率或 波长 2 4GHz0 75um 24um 2 4GHz 315 433 8 68 915 和 2400MHz 频率申请 否否否否 开发难度易难难易 模块成本较低很低较低低 结论 通过表格可以看出 他们在近距离通讯领域都可以提供可靠的 通信服务 但是同时他们的应用有着各自的技术架构的限制 在以上 的几种中 我最终选择了蓝牙无线传输方式 沈阳理工大学课程设计报告 4 3 3 硬件电路设计硬件电路设计 3 13 1 总体设计总体设计 智能车主要现实远程来控制智能车的运动 其主要模块为 单片机 模块 无线通讯模块 电机驱动模块 其主要结构框图如下图所示 总体仿真电路图 沈阳理工大学课程设计报告 5 3 23 2 单片机模块单片机模块 3 2 1 STC89C52 简介简介 STC89C52 是一种带 8K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器 FPEROM Flash Program able and Erasable Read Only Memory 的低 电压 高性能 COMOS8 的微处理器 该器件采用 ATMEL 高密度非 易失存储器制造技术制造 与工业标准的 MCS 51 指令集和输出管脚 相兼容 STC89C52 特性 通用 I O 口 复位后为 P1 P2 P3 P4 是准双向 口 弱上拉 普通 8051 传统 I O 口 P0 口是开漏输出 作为总线扩 展用时 不用加上拉电阻 作为 I O 口用时 需要加上拉电阻 ISP 在系统可编程 IAP 在应用可编程 无需专用编程器 无需 专用仿真器可通过串口 RxD P3 0 TxD P3 1 直接下载用户程序 数秒即可完成 具有 EEPROM 功能 具有看门狗自动复位功能 共 有 3 个 16 位定时器 计数器 其中定时器 0 还可以当成 2 个八位定时 器使用 外部中断 4 路 下降沿中断或低电平触发中断 PowerDown 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒 沈阳理工大学课程设计报告 6 单片机最小系统原理图 3 2 2 L298N 驱动模块及原理介绍驱动模块及原理介绍 蓝牙小车采用直流电机的驱动采用 L298N 驱动模块 其原理图如下 L298N 驱动模块原理图 L298N 驱动模块采用 ST 公司原装全新的 L298N 芯片 采用 SMT 工艺稳定性高 采用高质量铝点解电容 使电路温度工作 可 以直接驱动两路 3 16V 直流电机 并提供了 5V 输出接口 输入最低 只要 6V 可以给 5V 单片机电路供电 低纹波系数 支持 3 3V 沈阳理工大学课程设计报告 7 MCUARM 控制 可以方便的控制电流电机速度和方向 是智能小车 必备利器 驱动状态编码驱动状态编码 3 2 3 蓝牙模块蓝牙模块 蓝牙模块支持短距离无线传输 可以通过手机与蓝牙模块的配对 实现对小车的无线控制 本小车采用的是 HC 05 蓝牙芯片 在 HC 05 芯片里已经将蓝牙协议封装好 只需要通过串口通信实现上位机 手机 与下位机 51 单片机 的无线通信 蓝牙模块中蓝牙芯片的 TXD 与 RXD 分别于单片机的 RXD 与 TXD 相接 VCC 与单片机电源 GND 与单片机 GND 相连 HC 05 使用 R1114 作为稳压芯片 将单片机提供的 5V 电压转换为 3 3V 的 低电压 为蓝牙芯片供电 蓝牙芯片应用范围 可用于 GPS 导航 水电煤气抄表系统 工 业现场控制 与移动设备无线连接 沈阳理工大学课程设计报告 8 4 4 软件设计软件设计 4 14 1 智能车运动控制程序智能车运动控制程序 在本次设计中 主程序主要是在单片机的控制下 对蓝牙模块输 入的信息进行存储分析 来控制电机驱动 以达到控制小车的前进 后退 左转 右转 在这个过程中 单片机首先进行初始化 包括设 置单片机各个端口的方向 各个变量的初始化 以及单片机振荡频率 的校准等 单片机定时对蓝牙模块串口读数据 如果串口的数据读出 则对读出的数据进行分析 读出的数据如果为 0 x01 0 x02 0 x03 0 x04 0 x05 则分别对应小车的前进 后退 左 转 右转 停止 沈阳理工大学课程设计报告 9 主程序流程图 4 24 2 AndroidAndroid 蓝牙客户端设计与实现蓝牙客户端设计与实现 蓝牙客户端是用户控制智能车的一种手段 智能车蓝牙控制客户 端是基于 Android 平台开发的应用程序 客户端选择在 Eclipse 和 Android SDK 组合下使用 Java 语言进行开发 客户端的开发主要涉及 到客户端界面的设计和功能代码的编写 沈阳理工大学课程设计报告 10 4 2 14 2 1 客户端界面设计客户端界面设计 根据智能车的实际情况 客户端选择设计成类似赛车类游戏的界 面 界面通过 XML 来标记和存储资源 4 2 24 2 2 BluetoothCarBluetoothCar 类设计类设计 BluetoothCar 类主要实现访问安卓手机蓝牙设备和发送智能车运 动指令 4 2 34 2 3 单片机单片机 C C 语言代码语言代码 include include unsigned int tmp unsigned int c 0 sbit EN left wheel P2 0 sbit EN right wheel P2 1 sbit left wheel go ahead P2 2 sbit left wheel go back P2 3 sbit right wheel go ahead P2 4 sbit right wheel go back P2 5 沈阳理工大学课程设计报告 11 void init void ctrl void turn left void turn right void go ahead void go back void stop void main init while 1 if RI 1 RI 0 tmp SBUF ctrl void init 沈阳理工大学课程设计报告 12 ES 0 SCON 0 x50 TMOD 0 x20 TH1 0 xFD TL1 0 xFD PCON TR1 1 TI 1 RI 0 ES 1 EN left wheel 1 EN right wheel 1 left wheel go ahead 0 left wheel go back 0 right wheel go ahead 0 right wheel go back 0 void ctrl 沈阳理工大学课程设计报告 13 switch tmp case 0 x01 turn left break case 0 x02 turn right break case 0 x03 go ahead break case 0 x04 go back break case 0 x05 stop 沈阳理工大学课程设计报告 14 default break void turn left left wheel go ahead 0 left wheel go back 1 right wheel go ahead 1 right wheel go back 0 void turn right left wheel go ahead 1 left wheel go back 0 right wheel go ahead 0 right wheel go back 1 void go ahead left wheel go ahead 1 沈阳理工大学课程设计报告 15 left wheel go back 0 right wheel go ahead 1 right wheel go back 0 void go back left wheel go ahead 0 left wheel go back 1 right wheel go ahead 0 right wheel go back 1 void stop left wheel go ahead 0 left wheel go back 0 right wheel go ahead 0 right wheel go back 0 沈阳理工大学课程设计报告 16 5 实验结果及分析实验结果及分析 用 K