张乐基于zigbee技术的无线遥控小车设计

I单位代码005分类号TN延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）题目基于ZIGBEE技术的无线遥控小车的设计专业电子信息工程姓名张乐学号0903024145指导教师马惠铖职称讲师毕业时间二零一三年六月II基于ZIGBEE技术的无线遥控小车设计摘要近年来，无线通信的发展蒸蒸日上，在此过程中也出现了各种无线网络数据传输标准，WIRELESSUSB、BLUETOOTH、WIFI、ZIGBEE等。在当今无线通信领域中，各种无线通信网络各具特色。WIRELESSUSB主要适用于音频、视频等媒体数据的传输，WIFI主要使用于大量数据的传输，而ZIGBEE则以其传输距离远、低速率、低功耗、低成本等优良性能使其成为无线通信领域中的一颗耀眼之星。随着电子行业的发展，无线控制、无线数据传输等必将是今后的电子行业的发展趋势，无人驾驶的遥控小车也必将进入一个实用型的阶段。人们可以远程通过PC机及具备嵌入式系统的高速单片机对小车下达控制命令，其可应用于科学勘探、车载智能系统等领域，其价值不言而喻。本设计主要基于AVR（ATMEGA16）单片机及ZIGBEECC2530无线通信模块，设计PC机远程无线遥控小车及监控终端，其具备完善的软硬件系统，很好的实现了小车的前后行进，转向以及辅助灯光指示，该设计中，硬件系统电路结构简单、安全可靠、响应速度快；PC机操作界面简洁，数据传输稳定，易于操控。关键词无线遥控小车；ATMEGA16；ZIGBEEIITHEDESIGNOFWIRELESSREMOTECONTROLCARBASEDONZIGBEEABSTRACTINRECENTYEARS,WIRELESSCOMMUNICATIONDEVELOPMENTPROGRESSESDAYBYDAY,INTHEPROCESS,ALSOAPPEAREDAVARIETYOFWIRELESSNETWORKDATATRANSMISSIONSTANDARDS,WIRELESSUSB,BLUETOOTH,WIFI,ZIGBEE,ETCALLKINDSOFWIRELESSCOMMUNICATIONNETWORKHASMOREPERFECTWIRELESSNETWORKDATATRANSMISSIONSTANDARDSINTODAYSWIRELESSCOMMUNICATIONDOMAIN,EACHOFTHEMHASITSOWNCHARACTERISTICSWIRELESSUSBISMAINLYSUITABLEFORAUDIO,VIDEOANDOTHERMEDIADATATRANSMISSION,THEWIFIISMAINLYUSEDINLARGEAMOUNTSOFDATATRANSMISSION,ANDZIGBEEISMAINLYUSEDFORLONGDISTANCE,LOWTRANSMISSIONRATE,LOWPOWERCONSUMPTION,LOWCOST,ETCWITHTHEDEVELOPMENTOFTHEELECTRONICSINDUSTRY,THEPOPULARITYOFINTELLIGENTFIELDWILLBEMOREANDMOREWIDE,ITWILLBETHEFUTURETRENDOFTHEDEVELOPMENTOFELECTRONICINDUSTRYUNMANNEDREMOTECONTROLCARWILLENTERAPRACTICALAPPLICATIONFIELDPEOPLECANREMOTETHROUGHTHEPCANDEMBEDDEDSYSTEMOFCARCONTROLORDERS,ITCANBEAPPLIEDTOSCIENTIFICEXPLORATION,VEHICLEINTELLIGENTSYSTEMSANDOTHERFIELDS,ITSVALUEISSELFEVIDENTTHISPAPERMAINLYINTRODUCESTHEBASEDONAVRMCUATMEGA16ANDZIGBEECC2530WIRELESSCOMMUNICATIONMODULEDESIGNOFTHEWIRELESSREMOTECONTROLCAR,THEDESIGNISBASEDONTHEACTUALAPPLICATIONANDESTABLISHEDHASPERFECTSOFTWAREANDHARDWARESYSTEM,THEVERYGOODIMPLEMENTATION,BEFOREANDAFTERTHECARSTEERINGANDSPECIFICPATHAUTOMATICALLY,THEWHOLESYSTEMCIRCUITISSIMPLEINSTRUCTURE,SAFEANDRELIABLE,THETESTMEETTHEREQUIREMENTSKEYWORDSWIRELESSREMOTECONTROLCARATMEGA16ZIGBEEIII目录1引言12方案论证121车体主控单片机的选用122电机驱动芯片的选择223无线显示终端电路324供电模块33系统简述34本系统核心器件简介441ATMEGA16单片机442ZIGBEE模块CC2530643LCD12864显示器744直流减速电机95硬件电路设计951电源电路952整体电路原理设计106系统设计思路1161上位机程序流程图1262下位机（小车端）程序流程图1263下位机（12864）程序流程图137调试及性能分析1471硬件调试1472性能分析148结束语15参考文献16谢辞17附录1程序清单18附录2系统原理图26附录3实物图26延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）11引言随着智能化普及领域的越来越广，无线遥控小车必将进入一个更为实用的应用领域。PC与遥控小车的信息交互，嵌入式系统与遥控小车的信息交互都将成为未来发展的趋势。本设计介绍了基于ZIGBEE技术的无线遥控小车设计的实现过程，并且采用PC机作为控制端，监控终端采用一个12864液晶作为监控显示屏，用来同步显示小车的当前状态；PC机同时可以对无线显示终端进行数据接收的授权管理，此设计兼具商用效果。现今，物联网技术的快速发展，使得如此相关的一些技术也得到了快速发展，诸如无线传感器网络，RFID等。ZIGBEE是无线通信领域中的后起之秀，它凭借着传输远距离，低成本，低功耗等优良性能快速崛起，短短几年间，已成为无线通信行业中的佼佼者。其作为一种新兴的短距离、低速率的无线通信技术，更是得到了越来越广泛的关注和应用。国内外各个ZIGBEE生产供应商众多，型号云集。诸如TI公司的CC2530，上海数传的DT8836AA（BB），北京云天创的ATZGB780F1等。其中，TI公司的CC2530因其资料详细，硬件性能稳定等因素，在市场中占有率较高。其主要应用于家庭楼宇网络、工农业控制、医疗卫生等领域。AVR单片机由ATMEL公司于1997年研发出的RISC精简指令集的高速8位单片机。其具有高速、低功耗、保密性高等优点，AVR大部分型号的性价比较高，表现突出的有ATMEGA48、ATMEGA16、ATMEGA8等。与传统的51系列单片机相比，其内部为RISC精简指令集（51系列单片机为复杂指令集）。虽然AVR单片机的市场占有率不及51、PIC，但AVR的自身优良性能使得其年用量在逐步递增。2方案论证21车体主控单片机的选用单片机的选用可由以下几种方案提供方案一选用课堂所学的51系列8位经典单片机，资料非常全，开发板众多，价格低廉，便于调试。方案二选用AVR系列8位成熟工业级单片机，其具备精简RISC指令集，运行速度快，价格与51系列单片机相当。方案三选用ARM7S3C44B0嵌入式32位单片机，该芯片可以移植UC/OS等延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）2操作系统，外围接口丰富，性能极佳。对于方案一，选用51系列单片机，成本低廉，简单易用。恒定5V直流电源供电。但其I/O口的拉电流、灌电流能力均很弱，小车在频繁接收指令时芯片会出现明显发热的状况。且51系列芯片稳定性一般，在颠簸状况下偶尔会发生死机、复位等情况，使小车的稳定性、可靠性变差。对于方案二，采用AVR系列单片机，速度较51系列单片机在同等晶振下快10倍左右，且其具备预读取指令的功能。I/O口拉电流、灌电流能力很强，甚至可以直接驱动继电器。抗干扰性能好，芯片较稳定，很少出现死机、复位等情况。功耗较低，23V55V直流电均可使其正常工作。价格与51系列单片机相当。对于本设计是不二的选择。对于方案三，采用S3C44B0嵌入式单片机，其工业性好，内部门电路较少，功耗较低。三级流水线的工作模式使其较8位单片机而言速度极快，性能极其稳定。且内部可嵌入UC/OS、UCLINUX嵌入式系统，使其与电脑的交互性大大加强，小车的可控性大大提升。但S3C44B0芯片成本较高，且其丰富、强大的功能对于本设计来说大材小用。综上，本系统选取方案二。22电机驱动芯片的选择方案一采用多继电器间的状态同步协调来控制小车的各个状态。继电器具有机械特性好，价格便宜，易于控制。方案二采用达林顿电路，通过对该电路的控制以达到控制小车的各个状态。此电路驱动能力较强，可用于大功率开关电路，驱动中小型继电器。方案三采用L293D电机驱动芯片，驱动能力较强，高电压，高电流，四通道驱动。非常设和驱动感性负载（继电器、直流电机、步进电机等）。对于方案一，采用多继电器间的状态同步协调来控制小车的各个状态，理论上符合弱电控制强电的理念，但继电器吸合的瞬间，其开关电流较大。多个继电器在某时刻同时工作时，单片机在该时刻难以提供足够的电流供多继电器同步变动。即实际动作与理论动作很可能不符，导致该操作无效。对于方案二，采用达林顿电路，电流放大倍数很高，HFE可达几千至几十万倍不等，且其稳定性好，开关速度快。但是高放大倍数带来的副作用就是易受干扰且发热较大。并且对于该设计中小车的控制，需要8组达林顿电路，共16个三极管。这对于延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）3主板的尺寸和布局会产生较大影响。对于方案三，采用L293D电机驱动芯片，该芯片为16引脚塑料封装，设计时已将中间的4个引脚短路，便于散热。每个芯片具有推拉4通道驱动带二极管，每通道600MA的最大输出电流。且内部具备温度过高保护电路和钳位二极管，操作简易。综上比较，方案三对于本设计而言，控制可靠，电路简单，易于实现，综合考虑采用本方案。23无线显示终端电路方案一采用四位共阳极数码管动态扫描方式显示小车状态及信息。方案二采用液晶显示屏12864显示小车状态及信息。对于方案一，该方案成本低廉，但显示灵活性及可调性较差，硬件驱动电路复杂，故本设计中不采用本方案。对于方案二，采用12864液晶显示屏显示方便清晰，对中文显示效果良好，显示内容丰富，与单片机硬件电路的连接简单，程序设计也较为灵活，成为单片机输出显示的首选。所以，本设计中选用方案二。24供电模块方案一采用锂电池供电。锂电池容量较大，电流温和，轻巧便携，仅仅针对性能来说，作为小车的供电模块是再合适不过的。方案二采用蓄电池供电。蓄电池安全可靠，性价比高，适应环境广。能大功率放电，且能量密度较高。对于方案一，虽然锂电池容量较大，但目前国际上对于锂电池的安全性是待定的，最重要的是其最适工作温度要在10至40之间，价格昂贵。不论从实际应用角度看，还是从设计角度看，其不适合做本设计的供电模块。对于方案二，采用蓄电池供电，安全可靠，适应环境广，尤为重要的是能大功率放电。这点对小车性能的提升起到了积极的作用。综合考虑采用本方案。3系统简述本系统由PC机、ZIGBEE无线通信模块（3个）、ATMEGA16单片机、L293D芯片、12864液晶及一些外围器件组成。系统的框图结构如图31所示。延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）4图31系统结构框图4本系统核心器件简介41ATMEGA16单片机AVR单片机是ATMEL公司于1997年由A先生与V先生，利用公司FLASH新技术，研发出的具有精简指令集（RISC）的8位高速单片机。故简称AVR单片机。其重复可擦出十万次以上，与其他8位单片机相比，其具备的优点如下哈弗结构，内部可以嵌入UC/OS等操作系统，具备预读指令功能，与32位单片机的流水线原理非常类似（例如S3C44B0芯片为三级流水线工作模式），大大提高了处理速度和处理能力，为学习更高档单片机奠定了理论基础；具有多个固定的中断向量入口地址，提高了其实用性，可快速响应各级中断；做输出时，I/O口的拉、灌电流能力与PIC单片机（工业级常用8位单片机）相当，单一输出时可达3842MA；保密性好，具有不可破解的位加密锁，保存位单元位于芯片的深处，不可用电子显微镜观测到；延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）5片上资源非常丰富，带EEPROM、PWM、SPI、UART、AD、WDT、RTC等，某些型号的AVR单片机有34个PWM，是做电机调速的理想单片机，其串行异步通信UART不占用SPI同步功能和定时器，可工作在一般整数频率下，更可观的是其最大波特率可大576K；绝代多数AVR系列单片机都带有IAP功能，方便程序销毁和升级；其稳定工作电压范围较宽，为2355V。非常适合工作于环境复杂的场所，在空调、智能仪表、医疗等领域是不二的选择。ATMEGA16有40个引脚，其常见封装分2种双列直插式封装（DIP）、表面贴装（SMD）。其管脚定义如图411、412。图411ATMEGA16DIP封装引脚定义图图412ATMEGA16SMD封装引脚定义图1、主电源引脚VCC和GNDATMEGA16使用的是2355V电源，其中正极接10号引脚VCC，负极接11号引脚GND。在本设计中使用稳压器7805为其提供5V工作电压。2、振荡电路引脚XTAL1和XTAL2为使单片机正常工作，必须提供脉冲信号，在单片机内部已集成了振荡器，接图42单片机振荡电路延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）612、13号引脚（XTAL1和XTAL2）。本设计中ATMEGA16使用8MHZ晶振，两电容的容值均为30PF，振荡电路如图42所示。3、复位信号引脚为确保整个电路系统中电路稳定可靠，复位电路是必不可少的，复位电路保证了单片机上电即进入复位状态，由于单片机与外围器件组成的电路系统是时序电路系统，因此需要稳定的时钟信号才能正常工作。因此，在上电后，当晶体振荡器稳定工作时并且外部供电达到单片机工作所需稳定电压，复位信号才被撤除，单片机开始正常工作。复位电路如图43所示。图42振荡电路图43复位电路在小车控制系统中，ATMEGA16单片机的任务是通过编写程序实现以下功能通过PB口读取分析处理ZIGBEE发来的数据；PA口控制电机，实现小车朝各个方向的行驶，并使对应的车灯打开；42ZIGBEE模块CC2530CC253X系列芯片是由美国德州仪器公司推出，该系列芯片的CPU使用的是一个单周期的8051兼容内核，它能以非常低的总的材料成本建立非常强大的无线网络，其结合了业界领先的RF收发器的优良性能，并且具备不同的运行模式，使其适应超低功耗的系统。它提供了无线设备间的一个接口和MCU，无线设备还包括一个数据包过滤和地址识别模块，自身具有一个IEEE802154兼容无线收发器。CC2530F256结合了业界领先的黄金单元ZIGBEE协议栈，提供了一个完整和强大的ZIGBEE解决方案。CC2530芯片各引脚功能见表421所示。表421CC2530芯片引脚功能表引脚号符号功能引脚号符号功能1GND接地2GND接地延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）73GND接地4GND接地5P15数字I/O端口6P14数字I/O端口7P13数字I/O端口8P12数字I/O端口9P11数字I/O端口10DVDD2数字电源11P10数字I/O端口12P07数字I/O端口13P06数字I/O端口14P05数字I/O端口15P04数字I/O端口16P03数字I/O端口17P02数字I/O端口18P01数字I/O端口19P00数字I/O端口20RESET_N数字输入复位21AVDD5模拟电源22XOSC_Q1模拟I/O32MHZ晶振引脚1或外部时钟输入23XOSC_Q2拟I/O32MHZ晶振引脚224AVDD3模拟电源25RF_PRFI/ORX期间正RF输入信号到LNA26RF_NRFI/ORX期间负RF输入信号到LNA27AVDD2模拟电源28AVDD1模拟电源29AVDD4模拟电源30RBIAS模拟I/O参考电流的外部精密偏置电阻31AVDD6模拟电源32XOSC32K_Q1/P24数字I/O端口/32768KHZXOSC33XOSC32K_Q2/P23数字I/O端口/32768KHZXOSC34P22数字I/O端口35P21数字I/O端口36P20数字I/O端口37P17数字I/O端口38P16数字I/O端口39DVDD1数字电源40DCOUPL去耦数字电源43LCD12864显示器12864是12864点阵液晶模块的点阵数简称。该液晶屏成本相对较低，可用于小型设备的显示领域及各类仪器、仪表。其数据总线采用8位并口或串口方式。工作温延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）8度为2070，逻辑工作电压为45V55V。可显示字符、图形、汉字等。其内部自带中文汉字字库（共8192个汉字）。其外围电路设计简单，易于控制，在中低端产品设计中具有较高的性价比。其中，RS为寄存器选择端，RS为低电平时选择指令存储器，为高电平时选择数据存储器。RW为读写信号线，为低电平时为写操作，为高电平时进行读操作。当RS和RW同时为低电平时可以写入指令或者显示地址。当RS为低电平、RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平、RW为低电平时可以写入数据。E为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行指令。D0D8为位双向数据线。RESET为液晶复位端，为低电平时有效。PSB为总线选择段，为低电平时为通用串行总线通信方式，为高电平时为8位或4位并口方式。其各引脚功能见表431所示。表43112864引脚功能图管脚号管脚名称电平管脚功能描述1VSS0V电源地2VCC305V电源正3V0对比度（亮度）调整4RSH/LRS“H”,表示DB7DB0为显示数据RS“L”,表示DB7DB0为显示指令数据5R/WH/LR/W“H”,E“H”,数据被读到DB7DB0R/W“L”,E“HL”,DB7DB0的数据被写到IR或DR6EH/L使能信号7DB0H/L三态数据线8DB1H/L三态数据线9DB2H/L三态数据线10DB3H/L三态数据线11DB4H/L三态数据线12DB5H/L三态数据线13DB6H/L三态数据线14DB7H/L三态数据线延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）915PSBH/LH8位或4位并口方式，L串口方式16NC空脚17RESETH/L复位端，低电平有效18VOUTLCD驱动电压输出端19AVDD背光源正端（5V）20KVSS背光源负端44直流减速电机直流减速电机又称齿轮减速电机，其改进了普通的直流电机，加装了齿轮减速箱。其目的是提供较低的转速，较大的力矩。大大提高了直流电机在工业中的使用率。其优点诸多。首先，其可靠耐用，承受过载能力高；其次，其能耗低，减速效率可达95以上；并且噪声小，振动小。本设计中采用的减速直流电机详细参数如下额定电压12V；参考电压315V；额定电流150MA，最大450MA；额定功率2W；减速比190；转速100转/分钟；扭矩35KGCM；重量141克5硬件电路设计根据设计的要求，本系统可分为车体电源模块、PC机发送端模块和执行模块三大重要部分，缺一不可。51电源电路主电源采用12V蓄电池供电，电源电路采用分离供电模式，按设计构想，为减速电机提供12V左右的直流电，为单片机等控制电路及显示电路提供5V稳压直流电。首先，直流减速电机的供电由蓄电池的正负极在并联30P陶瓷电容后，直接接到直流减延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）10速电机两段，因本设计中直流减速电机工作电压范围较广，且蓄电池供电电压处用直流减速电机工作电压的中间值，故即使需添加稳压模块，也不会对直流减速电机产生损害和影响。然后是单片机控制电路和显示电路的供电模块，因为单片机对其工作电压要求较高，为保证整个电路系统工作时的安全可靠，该设计中为其提供恒定的5V稳压直流电，稳压模块采用LM7805集成稳压器，因其稳压精度高、工作稳定可靠、体积小、重量轻、成本低、维修简单等优点，所以在各种电源电路中得到了普遍的应用。电源电路如图511所示。1234ABCD4321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE11MAR2011SHEETOFFILED业业业业业业业KINGPROTEL业业DDBBYSJOODDBDRAWNBYVIN1GND2VOUT3U22LM780512J21AC220V/50HZT21220V/75VD211N4007D221N4007D241N4007D231N4007C23100NFC22330NFC2122MFC241MFR21047KD25LED12J22DC5V图51电源电路原理图如图51所示，LM7805的输入极限电压为36V，压降差为5V，要得到5V电压，用典型接法，变压器T21将交流电网220V的电压变为75V，然后通过全波整流将交流电压75V变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电容C21及C22加以滤除，从而得到平滑的直流75V电压。但这样的电压还随着电网电压的波动、负载和温度变换而变化，而且较大。因而在全波整流、滤波之后，还需接入集成三端稳压器进行稳压，使得输出的直流电压能降到在5V。在输出端接一个1000U和01U的电容进一步滤除纹波，得到5V稳压电源。52整体电路原理设计无线遥控小车整体电路图设计如图52所示延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）11图52无线遥控小车整体电路图设计硬件电路中单片机ATMEGA16起控制作用，它是整个电路中的核心控制器；通过采集ZIGBEE的数据，单片机通过判断，将数据进行处理，从而控制L293D电机驱动芯片输入引脚的高低电平的变化，从而达到控制小车上各个电机的转动方式；LCD12864用于显示当前小车的实时状态。6系统设计思路基于C语言更符合人类思维习惯、可移植性较汇编语言非常好、开发周期短、模块化强、程序的可维护性非常强等特点，本系统程序设计用C语言来完成，并由ICCAVR软件进行调试和编辑。ICCAVR软件提供功能强大的集成开发调试工具和丰富的库函数，包括了C编辑器、连接器、宏汇编、一个功能强大的仿真调试和库管理在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境将这些部分组合在一起。值得一提的是，本设计中所有的控制指令不是在裸机上写指令完成的，而是在芯片内嵌入了实时操作系统UC/OS，所有控制指令均由系统根据不同任务的优先级调度完成。使整个系统的可靠性大大提高，运行效率也大大提高，这也是本设计中的一个亮点。此外，此系统程序可分为三个主要模块，分别为主函数模块、发送温度转换命令程序模块、显示程序模块。延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）1261上位机程序流程图上位机函数流程图如图61所示。图61上位机函数流程图62下位机（小车端）程序流程图下位机小车端程序流程图如图62所示。延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）13图62下位机小车端流程图63下位机（12864）程序流程图下位机12864液晶端程序流程图如图63所示。图63下位机12864液晶端程序流程图延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）147调试及性能分析71硬件调试一个单片机控制系统通常由若干部分组成，例如单片机最小启动系统部分、电机驱动模块部分、12864液晶显示部分、ZIGBEE无线通信模块部分等。一个系统在进行调试时，应先对各个模块进行分离调试，然后将各个部分连接起来，组成该控制系统，再进行整体调试。对于各个分立模块调试方式如下单片机最小启动系统部分的调试，首先将单片机最小启动系统焊接好，然后在单片机内烧写简单的测试程序，例如流水灯测试、高低电平测试等。若单片机工作状态良好，则最小启动部分性能良好。对于电机驱动模块部分的调试，首先通过单片机控制所有电机正转，然后再通过单片机控制所有电机反转，如果正、反转均能正常实现，则电机驱动模块部分性能良好。然后再对12864液晶显示模块进行测试，通过单片机向12864液晶发送显示命令，另其在某行某位置显示某些内容，如果12864正常显示，则液晶显示模块部分性能良好。对于ZIGBEE无线通信模块部分的测试，上位机通过串口软件向ZIGBEE发送通信命令，抓包软件可抓到终端接收到的数据，ZIGBEE终端如果接收到命令，且抓包软件中显示信息与发送端的信息一致，则ZIGBEE通信模块部分工作性能良好。对于该设计的整体调试，过程如下将各个模块按设计思路连接好，打开电源，首先确定单片机板、ZIGBEE板供电正常（电源指示LED会亮）。然后打开小车端和液晶限时端的ZIGBEE终端，然后再打开电脑端ZIGBEE，组建网络，进而开启串口发送程序。在串口发送窗口会看到下位机在该网络中的ID（若先开启上位机ZIGBEE，则不会显示下位机网络ID）。最后根据设计思路，授权显示端显示小车的实时状态，并发送对小车的控制命令，小车会根据发送命令进行行进，车灯随之亮灭，同时液晶屏也会随之显示小车的实时状态，若一切均正常，则整个系统稳定，性能等设计符合要求。72性能分析本系统采用了美国ATMEL公司生产的8位高速单片机ATMEGA16，其功能强大，I/O口拉电流、灌电流能力很强，可以直接驱动继电器。抗干扰性能好，芯片较稳定，功耗较低，且价格便宜，非常适合本设计使用。且在本设计中，单片机内嵌入了UCOS实时操作系统，实现了对各个任务分配优先级及各个任务的调度。在该系统中最关键的无线通信采用了ZIGBEE无线通信模块，主芯片为NI公司生延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）15产的CC2530，其具备传输远距离，低成本，低功耗，抗干扰性非常强等优良性能，对于本设计中作为无线通信模块非常适合，符合在负载环境中正常工作的理念。本系统中的显示模块，显示屏使用的是12864液晶显示屏，其显示方便清晰，对中文显示效果良好，显示内容丰富，功耗不大，与单片机硬件电路的连接简单，程序设计也较为灵活。8结束语本系统是以单片机ATMEGA16芯片做为小车的核心控制器，ZIGBEE无线通信模块作为电脑和小车通信的传输媒介。上位机采用串口将数据发送给ZIGBEE模块，ZIGBEE模块根据自己的协议栈将上位机发出的数据发送给终端ZIGBEE模块，终端ZIGBEE模块将收到的信号发给小车的控制器和液晶屏的控制器，小车的控制芯片通过对数据的读取，然后发送指令控制电机驱动芯片L293D，进而达到控制小车的各方向行进；液晶屏的控制器通过对数据的读取，先判断上位机是否授权显示，若不授权，则显示对应内容，若已授权，则显示小车的实时状态。实现了PC机对小车状态及行进方向、监控端是否授权的控制。很好的实现了小车各向的灵活运动及辅助灯光的指示。监控端可以在授权状态下灵敏的检测到小车的实时状态。该设计具备实时性强、响应速度快、电路结构简单、安全性高、抗干扰能力强等多项优点，达到了本设计的初衷所设想的功能。延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）16参考文献1美拉伯罗斯嵌入式实时操作系统UC/OS第二版M北京北京航空航天出版社,200352佚名,ZIGBEE基础教程Z佳杰科技出版物,200233佚名,ZIGBEE组网教程Z佳杰科技出版物,200254张俊谟单片机中级教程M北京北京航空航天大学出版社,2006105谭浩强C语言程序教程第三版M北京清华大学出版社,200576刘华东,张亚华,吴文昌单片机原理与应用M北京电子工业出版社,200387俞荣,赵子真单片机自动控制应用系统的设计探讨J机械管理开发,2001,2518冯建华单片机应用系统设计与产品开发M北京人民邮电出版社,2004119佚名AT8952单片机性能介绍EB/OLHTTPWWWADSDZCN,2006060710户川治朗实用电源电路设计C北京科学出版社,2006211柳春锋电子设计自动化EDA教程M北京北京理工大学出版社,2005812钱月花用PROTEL99辅助分析与设计5V直流稳压电源J,沙洲职业工学院学报,2003,61延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）17谢辞本论文设计是在马惠铖老师的严格要求和耐心指导下完成的，从选题开始到设计的具体设计以及写作过程中，无不凝聚着马惠铖老师的汗水和心血。在我的毕业论文写作期间，马老师为我提供了专业知识上的指导和一些建设性的建议，在我做实物期间，马老师帮助我一起耐心分析实物中无线的各种问题，没有这样的帮助和关怀，我不会这么顺利的完成毕业论文。在此向马老师表示深深的感谢和崇高的敬意。在临近毕业之际，我还要借此机会向在这四年中给予我帮助和指导的所有老师表示由衷的谢意，感谢他们四年来的辛勤栽培。不积小流无以成江河，不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。同时，我还要感谢我的同学，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们的帮助和支持，在此我表示深深地感谢。（全文共18203字）延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）18附录1程序清单11车体代码/此次小车的改动较大。主控芯片从51系列芯片换位功能更加强大的AVR系列芯片。无线收发控制由现成4通道无线模块换成可编程ZIGBEE多通道模块/L293D与ATMEGA16的接法A口应设为输出。上L293D左上PA3右上PA2左下PA4右下PA1下L293D左上PA5右上PA8左下PA6右下PA7/留给ZIGBEE（终端）接口说明B口应设为输入。正方向看左右依次为PB7PB6PB5PB4PB3PB2PB1PB0/INCLUDEINCLUDEDEFINEUINTUNSIGNEDINTDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARVOIDDELAYUINTMS/延时函数UINTQ,JFORQ0QINCLUDEDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINTUCHARCODETABLE1“终端当前状态“UCHARCODETABLE2“小车当前状态“UCHARCODETABLE31“已激活“UCHARCODETABLE32“未激活“UCHARCODETABLE41“前进“UCHARCODETABLE42“后退“UCHARCODETABLE43“停止“UCHARCODETABLE44“右转“UCHARCODETABLE45“左转“UCHARCODETABLE46“无信号“UINTN1,X2,Y6SBITRSP35/寄存器选择输入SBITRWP36/液晶读/写控制SBITEP34/液晶使能控制SBITPSBP37/串/并方式控制VOIDDELAY_50USUINTT/12M晶振下大约延时50USUCHARJFORT0T延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）20FORJ19J0JVOIDDELAY_50MSUINTTUCHARJ,KFORT0TFORJ51J0JFORK100K0KVOIDWRITE_12864COMUCHARCOM/写指令RW0RS0DELAY_50US1P0COME1DELAY_50US10E0DELAY_50US2VOIDWRITE_12864DATUCHARDAT/写数据RW0RS1DELAY_50US1P0DATE1DELAY_50US10E0DELAY_50US2VOIDINITINALVOIDDELAY_50MS2WRITE_12864COM0X34DELAY_50US4WRITE_12864COM0X30DELAY_50US4WRITE_12864COM0X0CDELAY_50US4延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）21WRITE_12864COM0X01DELAY_50US240WRITE_12864COM0X01DELAY_50US10VOIDDISPLAY1VOIDUCHARIWRITE_12864COM0X80FORI0IINCLUDEDEFINEUINTUNSIGNEDINTDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARVOIDDELAYUINTMS/延时函数UINTQ,JFORQ0QMSQFORJ0J1141JVOIDMAINUINTN0X00DDRA0XFF/设为输出DDRB0X00/设为输入PORTD0X00PORTB0XFF/带上拉电阻输入，检测低电平WHILE1PORTANIFPINB0XFE/判断接收来的是否为前进信号1110N0X17IFPINB0XFD/判断接收来的是否为后退信号1101N0X1BIFPINB0XFC/判断接收来的是否为停止信号1100N0X0FIFPINB0XFB/判断接收来的是否为右拐信号1011延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）25N0X1EIFPINB0XFA/判断接收来的是否为左拐信号1010N0X1D14ZIGBEE无线通信程序代码因ZIGBEE无线通信模块的程序由多层构成，诸如物理层、MAC层、网络层、应用层等，每一层都有其支撑代码和驱动程序，故一个完整的ZIGBEE无线通信程序有十多万行。先将本设计中无线通信程序所建工程中各个子文件清单列图于下，见图附录141。延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）26附录2系统原理图附录3实物图延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）27延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）28本科毕业论文（设计）要求毕业论文（设计）是本科教学计划的重要组成部分，是实现本科培养目标的重要教学环节，是培养学生综合运用所学知识进行科学研究工作的初步训练，是使学生掌握科学研究基本方法，提高分析和解决问题能力的教育过程，同时也是对学生专业能力和综合素质的全面检验。做好毕业论文（设计）工作对提高本科教学质量具有重要意义，全校各院、系务必高度重视，精心组织，加强指导。为搞好毕业论文（设计）工作特制定如下要求。一、毕业论文（设计）的选题1选题要符合本专业的培养目标、专业方向。要在能综合本专业课程基础理论、基本知识的前提下，从本专业某些基础理论和学术问题或从科技、生产、教学和社会生活的实际问题中选定。鼓励学生选做教材、教法研究等方面的课题，鼓励学生选做结合学校科研项目方面的课题，鼓励和支持学生选做有创新特色的课题。2选题要考虑学生的专业基础和实际水平，题目大小适中，使学生在一定时间内经努力可完成或可独立地做出阶段性成果。3论文（设计）题目由指导教师拟定，经教研室集体审定报系主任批准，向学生公布。学生也可自定课题，经教研室主作审定后由系主任批准。4学生确定论文（设计）选题后，填写学士学位论文开题报告，说明选题的来源、研究的目的和意义、在国内外研究现状和发展要求认真趋势。5学生选题要做到一人一题。二、毕业论文（设计）的指导1毕业论文（设计）的指导教师须有中级以上职称的教师担任。如确有需要，经院系行政批准学生到校外科研单位做毕业论文，可聘请该单位相当讲师以上科技人员进行指导，院系应派人联系，定期了解情况。2论文指导教师应履行以下职责根据专业教学要求指导学生选题。向学生讲清课题意义、任务，提出明确要求，介绍主要参考文献，资料目录。指导学生拟订论文写作提纲，审阅学生调研计划和实验设计方案。延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）29定期检查学生论文进展情况，深入调查科研或实习现场，了解学生工作进程并指导学生解决理论上的难点和实践中的关键性问题。通过毕业论文指导培养学生的科学思想、科学精神、科学态度和勇于创新的进取精神。对所指导论文写出评语，推荐优秀论文，指导学生做好答辩准备工作。三、毕业论文的要求1本科毕业班学生都应撰写毕业论文（设计）。毕业论文成绩合格以上者取得4学分，有创新的优秀毕业论文可获得2学分奖励。2论文撰写包括确定课题、填写开题报告、查阅整理材料、调查研究、实验设计、数据处理、论文撰写、论文答辩和存档等各环节。3论文要求观点明确，论据充实，数据可靠，条理清楚。每篇理科论文不少于六千字，文科论文不少于五千字。4论文应通过答辩，方可取得成绩。论文答辩由系学位委员会组织答辩小组主持，答辩小组一般由35人组成，组长一人。四、成绩评定1学生毕业论文成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级。一般优秀率不大于15；每届都要评选优秀毕业论文，比例不大于3。各院系要将学生毕业论文存档。2成绩评定工作流程每篇毕业论文由两名评阅人（本专业具有中级以上职称的教师）评阅后，写出评阅意见（通过或不通过）；每篇毕业论文由指导教师写出评语，给出论文等级；系答辩小组组织论文答辩，确定论文最终成绩。3论文成绩不及格者必须重作，及格才能获得学分。五、毕业论文的组织与时间安排1本科生毕业论文工作由主管教学的副校长领导，学校教务处主管。教务处负责全校毕业论文工作的计划安排、进度检查、情况交流、编印优秀毕业论文选等。2各院、系主管教学的副主任负责本单位各专业毕业论文工作计划的审定、指导教师的配备、组织选题、开题、中期检查、答辩及成绩考核、存档、推荐优秀论文延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）30等工作。3毕业论文的撰写一般应安排在第十一、第十二学期进行。毕业论文的指导教师的配备和选题应在第十一学期前结束。第十二学期的前三周应落实毕业论文指导工作及日程安排。毕业论文须在5月上旬全部结束。本科毕业论文（设计）评分要求及标准延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）31一、指导教师、评阅人、答辩委员会（小组）成员在评分中要坚持严格要求和实事求是的原则，根据学生在毕业论文（设计）中独立完成的实际情况和评分标准做出评定。二、毕业论文（设计）的成绩采用五级计分（优秀、良好、中等、及格、不及格）。三、评分标准（一）理工、艺术类优秀按期圆满完成任务书规定的任务。能熟练地综合运用所学理论和专业知识，并在某些方面有独特的见解与创新。毕业论文（设计）立论正确、内容完整，计算与分析论证可靠、严密，结论合理，完成的软、硬件达到甚至优于规定的性能指标且文档齐全、规范；独立工作能力强，科学作风严谨。文字条理清楚、书写工整，说明书论述充分，文字通顺，符合技术用语要求，符号统一，编号齐全；图纸完备、整洁、正确、符合规范。答辩时思路清晰，论点正确，回答问题有理论根据，基本概念清楚，对主要问题回答正确、深入。良好按期圆满完成任务书规定的任务。能较好地运用所学理论和专业知识。毕业论文（设计）立论基本正确，内容完整，计算与分析论证可靠，结论合理，完成的软、硬件基本达到规定的性能指标且文档齐全、规范。独立工作能力较强。文字条理清楚、书写工整，说明书论述充分，文字通顺，符合技术用语要求，图纸完备、整洁、正确、符合规范。答辩时思路清晰，论点基本正确，能正确回答主要问题。中等按期完成任务书规定的任务。在运用所学理论和专业知识上基本正确，但在非主要内容上有欠缺和不足。毕业论文（设计）内容基本完整，计算与论证无原则性错误，结论基本合理。完成的软、硬件尚能达到规定的性能指标，文档基本齐全，基本符合规范，工作能力一般。说明书文理通顺，但论述有个别错误或表达不清楚，书写不够工整。图纸完备，基本正确，但质量一般或有小的缺陷。答辩时对主要问题的回答基本正确，但分析不够深入。及格基本完成任务书规定的任务。在运用理论和专业知识中没有大的原则性错误。毕业论文（设计）质量一般，只存在个别非原则性错误。完成的软硬件性能一般。说明书、图纸尚完整，答辩时讲述大致清楚，回答问题存在不确切之处。不及格未完成任务书规定的任务。工作态度不认真，在运用理论和专业知识中延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）32出现不应有的原则性错误。毕业论文（设计）有原则性错误。完成的软硬件性能差。说明书、图纸质量较差，答辩时概念不清，回答问题不正确。（二）人文社科、外语、教育、经管类优秀能按期圆满完成任务书规定的任务。能运用马克思主义基本观点指导课题研究并有所见解，或在资料方面有新发现和重大订正。毕业论文有较强的现实意义，立论明确，观点新颖。结构合理，内容完整，条理清晰，重点突出，资料翔实，论证有力，语言流畅，引文规范，表明作者有较强的研究能力和创新意识。答辩时概念清楚，回答问题正确。良好能较圆满完成任务书规定的任务，能运用马克思主义的基本观点指导论文写作，在理论或实际问题的分析上有一定深度或在资料整理方面有一定价值。毕业论文能联系实际，立论正确，结构合理，内容完整，资料翔实，语言通顺，条理清楚，引文规范，答辩时概念较清楚，回答问题基本正确。中等完成任务书规定的任务，论文观点尚正确。毕业论文内容基本完整，条理清楚，文字通畅。引文较规范，答辩时能回答所提出的主要问题，且基本正确。及格基本完成任务书规定的任务。论文观点无大的原则性错误。毕业论文质量一般，在结构、内容、引文等方面有个别错误。答辩时所回答的少数问题不够清楚，有若干错误。不及格未完成任务书规定的任务。论文观点有重大错误，工作态度不认真，毕业论文有结构、内容上有较大缺陷和错误。答辩时概念不清楚，回答问题不正确。本科毕业论文（设计）撰写规范毕业论文（设计）是本科教学过程的重要环节，它是对学生素质与综合能力的一次全面检验。为提高我校本科毕业生论文（设计）的质量，对本科生毕业论文进行统一规范化管理，特制定本科生毕业论文（设计）撰写规范。一、毕业论文（设计）文本内容组成延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）331封面2中文摘要与关键词3正文4注释（尾注）5参考文献6外文摘要及关键词7评语页二、毕业论文（设计）打印格式1毕业论文（设计）要用A4纸打印。2标题用三号黑体字3摘要与关键词中文摘要用五号楷体字，字数150字左右。关键词用五号楷体字另起一行，3个词左右，每两个关键词之间空两格，不用标点分隔。4正文要求章节题目采用小四号黑体字，正文内容采用五号宋体字。章节题目间、每节题目与正文间空一个标准行。页面设置采用WORD文档的默认值。（上3CM，下3CM，左35CM，右35CM，页眉15CM，页脚175CM）5注释与参考文献的编写格式期刊序号作者题名刊名，出版年，期号。专著序号作者书名，出版单位，出版年份。会议文献序号作者题名，会议名（论文集），出版单位，出版年份，卷号。网上文件序号作者题名，网址，日期。6英文摘要及关键词书写格式延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）34题目TIMESNEWROMAN三号，加黑，居中，大写作者姓名翻译成汉语拼音。姓全大写。名第一个字母大写，如果名字是两个字，那么名字之间用“”连接。如张三峰ZHANGSANFENG宇文姗姗YUWENSHANSHANABSTRACTABSTRACTTIMESNEWROMAN五号，加黑，半角空四格。内容TIMESNEWROMAN五号KEYWORDSKEYWORDSTIMESNEWROMAN五号，加