蓝牙小车毕业设计

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1、社会实践调查报告题目： 蓝牙小车院系：专业：班 级：姓 名：学 号：摘要随着物联网的兴起，Android手机以其独有的开放性优势正在为人们提供更多优质 便捷的技术成果。本课题研究的是基于安卓手机蓝牙控制的智能小车设计，基于手机 平台，借助于蓝牙技术，设计和实现了一种无线遥控小车新的解决方案。本设计以手 机控制平台、蓝牙通讯模块、电机驱动模块等硬件模块组成的遥控小车。完成小车的 进、后退、加减速、左转、右转、停止等基本运动功能。也为现在的其他小车设计提 出了一种新的思路，并且让智能家居的生活成为现实更加进了一大步。完成了通过手 机上的蓝牙功能来控制小车行走的软、硬件设计。手机蓝牙作为客户端，小车

2、上的蓝 牙模块HC-05作为服务端。客户端采用Eclipse开发环境，JAVA编程，服务端采用单 片机控制。双方通过串口进行通信，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、加减速、左转、右转和停 止等功能。关键词 Andriod 蓝牙智能小车 智能手机 STC15F2K60S2 单片机目录第1章 绪论4第2章 方案的比较与论证 52.1 总体方案设计 52.2 MUC的选择52.3 无线模块方案设计 62.4 驱动模块方案设计 62.4.1 驱动方案 62.4.2 驱动电路的选择 72.5 车模的选择 8第3章 硬件电路的设计 93.1 蓝

3、牙模块 93.2 主控板电路 103.3 驱动板电路 11第4章 蓝牙小车软件设计 124.1 流程图 124.2 相关寄存器初始化 124.3 蓝牙设置 14总结 16参考文献 17附录 18第1章 绪论随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。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。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这

4、 方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究，但是与国际先进还存在一定的差 距。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的。设计的智能电动小车 能够实现无线遥控，串口通讯。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设。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 输距离短和芯片价格高方面。但随着科技发展，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。第 2 章 方案的比较与论证2.1 总体方案设计蓝牙模块MCU驱动模块图 2-1 总体方案设计本设计是以 STC

5、15F2K60S2 单片机为核心，以通过手机 APP 上的按钮或者重力感 应来控制小车前进、后退、加减速、右转、左转、停止等功能。通过单片机控制电机 驱动进而来控制电机的正反转以实现小车的前进、后退、加减速、右转、左转、停止。 HC-05 为本设计采用的蓝牙接收模块，通过与手机端上的蓝牙进行匹配，通过小车上 的蓝牙模块接收从手机端发送过来的动作指令，把接收到的指令再传递给单片机，单 片机通过分析处理传递过来的指令不同，而运行不同的子程序来控制电机驱动，进而 实现小车的前进、后退、加减速、左转、右转、停止等不同的动作。电源部分由 7.2V 的电池升压到12V给电机供电，通过稳压芯片将7.2V电压

6、稳定在5V以后再供给MUC。 总体方案如图 2-1。2.2 MUC 的选择STC15F2K60S2单片机单时钟/及其周期可达1T，具有3路CCP/PWM/PCA, 8路 高速10位A/D转换，内置2K字节的大容量SRAM,2组超高速异步串行通信端口 SPI， 针对多串行口通信/电机控制/强干扰场合。基于这些优点和功能对于蓝牙小车来说足够 用，所以最终我们选择了 STC15F2K60S2单片机。2.3 无线模块方案设计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

7、基于ISM(Industrial Scientific Medical)频段射频通信技术。 较为主流的几种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 2-1 所 示为四种短距离无线通讯技术主要性能参数。表 2-1 几种典型无线传输方案比较通过表 2-1 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，我们最终选择了蓝牙 无线传输方式。2.4 驱动模块方案设计2.4.1 驱动方案 方案一：串电阻调速系统。旋转变流系统由交流发电机拖动直流电动

8、机实现变流， 由发电机给需要调速的直流电动机供电，调节发电机的励磁电流即可改变其输出电压， 从而调节电动机的转速。改变励磁电流的方向则输出电压的极性和电动机的转向都随 着改变，所以G-M系统的可逆运行是很容易实现的。该系统需要旋转变流机组，至少 包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，设备多、体积大、 费用高、效率低、维护不方便等缺点。且技术落后，因此搁置不用。方案二：静止可控整流器。简称V-M系统。V-M系统是当今直流调速系统的主要 形式。它可以是单相、三相或更多相数，半波、全波、半控、全控等类型，可实现平 滑调速。 V-M 系统的缺点是晶闸管的单向导电性，它不允许电流反

9、向，给系统的可逆 运行造成困难。它的另一个缺点是运行条件要求高，维护运行麻烦。最后，当系统处 于低速运行时，系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流危害附近的用电设备。方案三：脉宽调速系统。采用晶闸管的直流斩波器基本原理与整流电路不同的是， 在这里晶闸管不受相位控制，而是工作在开关状态。当晶闸管被触发导通时，电源电 压加到电动机上，当晶闸管关断时，直流电源与电动机断开，电动机经二极管续流， 两端电压接近于零。脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation），简称PWM。脉冲周期 不变，只改变晶闸管的导通时间，即通过改变脉冲宽度来进行直流调速。PWM 调速系统有下列优点：（1）由于

10、PWM 调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得 脉动很小的直流电流，电枢电流容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可 达1： 10000左右。由于电流波形比V-M系统好，在相同的平均电流下，电动机的损 耗和发热都比较小。（2）同样由于开关频率高，若与快速响应的电机相配合，系统可以获得很宽的频 带，因此快速响应性能好，动态抗扰能力强。（3）由于电力电子器件只工作在开关状态，主电路损耗较小，装置效率较高。 方 案：根据以上综合比较，以及本设计中设计要求和直流电机调速的发展方向，本设计 选用了方案三。2.4.2 驱动电路的选择刚开始我们为了方便选择了 ST公司的一款集成芯片L

11、298N驱动，主要特点是： 工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A,持续工作 电流为2A；额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来 驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载。但是在实际使用中我们发现 其发热严重。通过分析原因并多次试验，初步得出了 L298N发热的原因：首先，L298N 瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A，压降可达1V，本身消耗的功率就很大， 其散热片普遍比较小，易造成发热现象。驱动小电机或者电流较小的步进电机，尚不 明显；而满电流驱动就会造成发热。其次，一些电机直流内阻很低，甚至可以低到零点几欧姆，好多L29

12、8N板子没有恒流控制，易造成超负载现象，所以几十秒就能感觉 到L298N发热。所以最终我们选择了用MOS管自己搭建H桥来驱动电机。2.5车模的选择图2-2车模我们选择了一款越野型的车模，它由一个直流无刷电机提供四动力，通过连接轴 带动四个轮同时转动，四个轮子上都带有一个大弹簧起到减震的作用，能使车模在复 杂的地形运动。电机旁边是一个舵机他通过控制前轮来控制转向。车模如图2-2。第 3 章 硬件电路的设计3.1 蓝牙模块为了缩短开发周期我们选择了图 3-1 的蓝牙模块。蓝牙 HC05 是主从一体的蓝牙串 口模块，简单的说，当蓝牙设备与蓝牙设备配对连接成功后，我们可以忽视蓝牙内部 的通信协议，直接

13、将将蓝牙当做串口用。当建立连接，两设备共同使用一通道也就是 同一个串口，一个设备发送数据到通道中，另外一个设备便可以接收通道中的数据。图3-1蓝牙模块在使用之前我们必须对蓝牙模块进行AT设置。这里我们使用较简单的一种方法进 行设置，利用USB转TTL对蓝牙模块进行设置。设置方法：（1）蓝牙与 USB 转串口模块连接方式,RXD-TX TXD-RX VCC-VCC GND-GND。（2）按住HC05左上角的黑色按钮，再进行接线通电，指示灯间隔2秒闪烁一次， 表示进入AT模式。如果指示灯连续闪烁很快，说明在工作模式，未进入AT模式。（3）当蓝牙模块state灯变为慢闪，则表明已经进入AT模式。（将

14、蓝牙模块与转 串口模块对插，用跳线将AT对应的引脚接VCC）这时候将转串口模块接入电脑，打 开超级终端或者串口调试助手便可以开始设置AT模式。打开串口调试助手，测试AT指令，找到相应串口号后，注意两点，1、设置AT模式的波特率为38400 2、输入指令后加上回车后换行，发送后返回OK。(4) 在框中输入AT指令。更多的AT指令可以在网上找到。AT+ORGLAT+NAME=XXXAT+ROLE=0AT+CMODE=1模块可以被任意蓝牙设备连接AT+PSWD=1234恢复出厂设置修改蓝牙模块名称为XXX蓝牙模式为从模式蓝牙连接模式为任意地址连接模式，也就是说该蓝牙配对密码为12343.2主控板电路

15、IN ( JUTGND:C50.47uf ri当 5V for MCU图3-2降压模块图3-3主控板由于主控板的电路比较简单，只有一个利用LM2940芯片使输入电压7.2V稳定输 出5V。因此我们选择了用洞洞板制作。还制作了一个电源指示灯引出了一些备用的引 脚。如图3-2，3-3。3.3驱动板电路CC4U光耦隔离TJJ1 P_C42 jDKi3G吨SEVCCTC)2buH光耦玳源CC IKVB Hd50DM匚OII.-.七； 11期眸-C4 芥rw75aw4-L-升压电路rifMIR伸IR.21MSGKD图3-4驱动原理图驱动部分首先由电池提供7.2V经过LM2940稳定输出5V后给A2630光耦隔离 芯片供电和MC34063提供输入电压。光耦隔离A2630的输出1234脚分别是从主控板 接过来的5V, PWM1,PWM2,5V。MC34063芯片负责把5V稳定升压至12V供电动机使 用。IR2104是一个半桥驱动芯片。最后一部分为我们用MOS管