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1、合肥学院2015届 毕 业 论 文（设计）论文(设计)题目基于距离感知的自动跟踪玩具小车系统的设计与实现院系名称计算机科学与技术系专业（班级）计算机科学与技术2011级本科1班姓名（学号）俞林峰 （1104013013）指导教师肖 连 军 系负责人袁 暋 完成时间2015-5-10 基于距离感知的自动玩具小车系统的设计实现中 文 摘 要随着时代的不断发展进步，上班族越来越多，家长基本没多少时间陪他们的小孩玩耍，买智能玩具也许就会成为好多家长送给小孩的最大安慰，如今玩具车的智能化已经越来普遍，对于距离感知的玩具也是多不胜数，基于距离感知的自动跟踪玩具车由此诞生。可以给那些天真可爱的小孩带来无穷无
2、尽的乐趣。本设计下位机系统是一个52单片机作为控制核心，所使用的CPU型号为STC12C5A60S2，配合传感器有一个超声波传感器HC-SR04,2个红外循迹传感器LM393，还有一个结合2路电机驱动和电源稳压模块于一体的模块，其中双电机驱动模块采用的是全新原装L298N驱动芯片，稳压模块采用的是稳压精度高的5V稳压块AMS1117-5V,还有舵机Futaba S3003用来全方位的距离感知，小车的控制机构由两个直流电机以及L298N驱动芯片组成的两驱四轮小车，这样直流电机的输入口可由STC12C5A60S2的IO口直接控制。基于以上传感器设计的小车，结构简单成本较低，设计的空间巨大，在玩具市
3、场占据较大份额，所以相关设计较多，取材容易。还有其他领域对超声波传感器应用的比较广泛，未来玩具智能化是必然的社会趋势！关键词：STC12C5A60S2；传感器；舵机；距离感知Design and implementation of automatic toy car system based on distance perceptionABSTRACTWith continuous development and progress of the times, more and more office workers, parents didnt much time to accompany t
4、heir children to play, buy a smart toy might become a lot of parents to give children the greatest comfort, now intelligent toy car has become widespread, the perceived distance toy is numerous, based on the perceived distance automatic tracking toy car was born.For thoselovelychildbroughtinexhausti
5、blefun.This is perhaps theultimate purposewhysome parentsalwaysbuy somefuntoys for theirchildren!The design ofthe lower computer systemis a 52 microcontrolleras the control core,the use ofCPUmodel for STC12C5A60S2,with thesensor hasan ultrasonic sensor HC-SR04,2infraredtracking sensorLM393,and acomb
6、ination of2motor drive andpower supplymodulein onemodule,thedual motor drivemodule adopts thenew original L298Nthe driver chip,using the 5Vvoltageregulator moduleblock AMS1117-5Vhigh precision regulator,andsteering FutabaS3003 used tothe full range ofdistance perception,control mechanism ofcaris com
7、posed of two DC motorsand L298N driverchip consists oftwo drivefourwheel car,soDC motorcan be directly controlledby the STC12C5A60S2input portIO port.Based sensor design of car, simple structure, low cost, space design great. In the toy market occupies a larger share of, so many related design, draw
8、ing is easy.There are other areasofultrasonic sensorsare widely applied,the futureof intelligenttoysisan inevitable trend ofsociety!KEY WORDS: STC12C5A60S2;Sensors; Steering engine；目 录中文摘要IAbstractII目 录III第一章 绪论11.1课题的背景和意义11.2系统的设计与基本组成1第二章 Android蓝牙开发与移动控制的设计与实现32.1 Android系统简介32.2 Android蓝牙开发32.2
9、.1 Android蓝牙编程32.2.2 蓝牙设备搜索界面设计与实现52.3 移动控制界面设计与实现82.4 指令发送与数据包接收的实现11第三章 下位机与控制机构的设计与实现133.1单片机的简介133.2 52单片机硬件结构133.3 单片机基本电路设计153.4 下位机硬件设计与连接163.4.1 环境感知传感器的选择与设计173.4.2 环境感知传感器的硬件连接223.4.3 小车的运动控制机构设计233.4.4 蓝牙模块的使用233.5 下位机程序设计253.5.1 程序的主要组成部分253.5.2 程序文件的结构28第四章 系统整体调试294.1 上位机程序调试294.2 下位机调
10、试294.2.1 硬件调试294.2.2 软件调试31第四章 系统测试与分析324.1 测试过程324.2 测试结果324.3 结果分析35结 论36参考文献37致谢3815合肥学院计算机科学与技术系毕业论文第一章 绪论1.1课题的背景和意义如今上班族的社会化，导致好多小孩一个人在家，或者与自己的父母相处的机会少，有些父母就通过购买一些心仪的好玩的玩具给他们的小孩，以弥补自己没事时间陪自己的小孩玩耍的快乐，近年来，玩具智能化，人性化越来越成为大众主流产品，基于距离感知的追踪小车应运而生，给市场玩具带来了生机，也是如今玩具市场的一次革命！中国的留守儿童高居世界第一，国家也一直把未来祖国的花朵教育
11、和身心健康安全作为工作之重，所以给予了高度的关注。在我国好多儿童动画片都会推出相应的玩具以满足如今的小孩对玩具快乐的追求，智能追踪小车的设计与实现对那些好奇心比较强的小孩尤为热门，因为玩具小车的每一个反应都是和他有关系的，小孩前进，小车跟着前进，小孩后退小车也跟着后退，小孩转弯小车跟着转弯，始终对小孩的行为作出相应的反应，趣味性极强，同时可以开发小孩的无限想象空间，无意识的对小孩大脑的开发起到关键的作用，尤其是好奇心重的小孩，可以说非常适合那些上班族买个小孩玩具的不二之选，小车追踪的设计对玩具市场和开发小孩脑力具有重要的推动作用，具有非常重要的意义。1.2系统的设计与基本组成本小车系统的具体设
12、计思路非常简单，控制芯片选用型号为STC12C5A60S2的常用单片机，传感器主要用到超声波传感器HC-SR04和红外循迹传感器E18-D50NK，还有一个舵机伺服器Futaba S3003，还有一个电机驱动模块L298N和稳压模块78M05集成在一起的模块，以下下统一称为电机驱动模块，基本设计思路非常简单，2个外循迹传感器E18-D50NK分别安装在小车最前端的左右两边，用来感知前方物体的方位，通过细心的调试，可以确保能感知前方的物体一致性，正确性！超声波传感器HC-SR04安装在舵机伺服器Futaba S3003的转盘上上面通过舵机转盘的不断左右扫描带动超声波不断的对前方的物体位置加以再次
13、的判断和却认达到更加精确的作出相应的反应，最后将单片机对信号的处理结果用软件语言组织起来通过IO口驱动电机转动作出正确的相应，可以画出系统组成框图如下图1-1所示：单片机超声波传感器左电机红外循迹传感器1电机驱动模块红外循迹传感器2右电机舵机转向图1-1 系统组成结构图其中，电机驱动模块还是整个系统供电模块，供电能力远远满足系统所需功率的最大要求。第二章 系统分析2.1 系统需求分析对本系统整体思路的考量可知，发现玩具小车在开发小孩智力方面有着非常重要的作用。就像某某公司做出来的一款可以跟小孩捉迷藏的玩具一样是非常有意义的，纵观本课题系统设计可知，主要具备的功能有一下几点：（1）小车可以根据小
14、孩的前后移动，自然的作出前进后退的动作（2）小车还可以根据小车的左右移动，小车还可以根据移动方位判断是左转弯还是右转弯，而且要具有灵活的相应。（3）小车的设计一定要美观，可观赏性强。一个基本的距离感知小车系统必须具备上述几个功能。2.2 系统可行性分析小车的设计可以根据不同的功能选用相应的器件，首先，由小车可以前进后退，还能停止可知，小车必须具有对具体距离可以探知的能力，一般的光电开关只能在距离调节好之后对固定的距离作出相应，就是要么距离大于设定的距离要么小于设定的距离，只有两种状态，而本设计有3种判断状态，分别是前进停止后退，所以选一般的循迹开关，光电开关是不行的，在这种情况下我们选择了超声波传感器HC-SR04，作为距离的精确探知。本想设计成由三个HC-SR04组成的能带转弯控制的，结果调试发现有好多不确定因素，而且抗干扰能力差，就是一个超声波传感器的发射波可能作为另一个传感器的接收器的接受信号，导致对具体距离的测量有误，从而导致小车作出错误的相应，再次设计背下选用不同的传感器进行左右感知的光电开关应运而生，在网上查阅相关的资料最后选用了E18-D50NK，具有很强的距离感知能力，光电开关左右各放一个而且呈现八字型摆放，抗干扰能力还是很强的。对于其它基本功能的实现，传感器对距离感知信号可由51单片机DIP40的，然后做数据处理。
