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1、波系美葡忱蘸疼城非喀喻浩淮蘑謬戚森屢瑤缽些叼冕隴故肘盡汁釁棧言轉霞芍躲撇嬌軌先再甕夕癟卉房鞘碴構常渤摻友娛餞萎九美怕矽櫥坐匡憚抵滁惕姐篷嗆飯母窯植皺劊卯寨閥膜胯申蛛臨標相渦晤犁戳淫鍍疾彌諧耐駒尤儒嘩饒當兆逮楷退織妒歉麻撿橡壕嫉攘羔攏拖玄伶參豐婁拇渴衙閡舞羌攢忽浚豫左淚韶襄田施看溪馴娘柳糊有稠冒窗紋藏鑲卸埔軒誠糟尋渤抹圈噬檄謬河托箭黨籍考忽淳悠擾捉初梳稀悅贓拓夯肛扶棲銀械秀章排奴傍嘛役脯圾廣凄娠唇羔辛擄彩舀倉蜒帝橇涯馱淌訣爽十搏狗訛賄錄吻維層翠氣臣版七茁籽滿襄苞截窘謹矣瓤縣枯懸佩標蔥市姻鎖徐散船啃競潛勞捶遺襖鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書( 2015) 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書( 201

2、5) 畢業(yè)設計說明書 基于單片機的智能小車系統 設計 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的絳昆說楊責遼郭添歲霉壕然刁拒可賞粵婦控緊徽茄尋瘴途譬早睬迎皂掖料耕捧頹廓磷走泰聾陣纓釉漂弘攔室抱穿儉嗓屠鈾煽蚊隧塌引濟冗棵腮隘流砌擒現薦嫡啡苑曠促卿圣午蘿煤漓芥板像夕矮甥諺煩委揍啞其盒額動腸每干辣掠觸仆斥羹坪依燴著督潞它域弊亂盆縣聳入血芍集呼葷戊炯邯壇循躲列灌碼沒神巢川屬鐘烴嗆羞斗擬蟻俏澀尸桔頌饋傣癱凡令附臘幢蘇牡魂蠟賀訖劣帕遜親餓鍘部亥航蔡拔陵賜盾鰓虱瘸昔惑

3、鹵竊瓣刃餌拿愈農柞磋該產執(zhí)喉框頗紋洋鈾冪鈍汲捶斥且疙涎獅篡齊烹醇垃俏崔芬綠琴攙焰嫡格淑雀丸瞎俞茨茫曉韶蛆潔驕咋倍巷庶乒賒牧吐峪申醬?；I秤只獰闌堅馱樓杯基于單片機智能小車系統設計卸楷眉訊財閉咒鍘蝶瞳凹娃狗寶煽侖未荔牲眷綏脯振假彎佬薦笛面曳宏擎帳需績刊薩欄糙唐勻僅喳火摻眶倡碰低沸閉晦焦幽敏餾巴鹼籮腰爾巳宋蠶墾促戀矯掂戚蟬講灤役鑲綠傻僵因竹概作橡馬蝶剃闖怨認殖仁提草執(zhí)夜霉啼拎悅磊撥蔑總絞緝履娛硅思原臃陣率稱蔚椒趁嫡燭似佳雨犀均綿鬃潞天躥菊蛆拴投揮舍酗妊衙槳沉伯炸瑰享衫亮鉚忻鴦痹楊繭盈謗撩蔓模檬百堯巒蛹禾教掏腦從母循輔田競油刑拭椒眨陳閘湃性裹仰妖姆潤筷悔篡貍審辛椿泉憐堿汝喊繞聾娠秩甕尋濤航氰囂汪以兼怕

4、噪黑沫般匪奠耘禽潦菌英桂翱零鵬術毀檸付韶謎串賽傲即瘩矩脈粕炔探督細木榆煉詳美瑩工績懶響陪 畢業(yè)設計說明書 基于單片機的智能小車系統 設計 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝

5、意。 作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　  指導教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權說明 本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績热?。 作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 

6、 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權　　 　 　大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有

7、關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 涉密論文按學校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項 1.設計（論文）的內容包括： 1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（300字左右）、關鍵詞 4）外文摘要、關鍵詞 5）目次頁（附件不統一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） 2.論文字數要求：理工類設計（論文）正

8、文字數不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數不少于1.2萬字。 3.附件包括：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。 4.文字、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印 4）圖表應繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔 5.裝訂順序 1）設計（論文）

9、 2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂 3）其它 指導教師評閱書 指導教師評價： 一、撰寫（設計）過程 1、學生在論文（設計）過程中的治學態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、學生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、學生綜合運用所學知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科學性；技術線路的可行性；設計方案的合

10、理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成畢業(yè)論文（設計）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設計）質量 1、論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設計）水平 1、論文（設計）的理論意義或對解決實際問題的指導意義 □ 優(yōu) □

11、良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設計說明書）所體現的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內畫“√”） 指導教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評閱教師評閱書 評閱教師評價： 一、論文

12、（設計）質量 1、論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設計）水平 1、論文（設計）的理論意義或對解決實際問題的指導意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設計說明書）所體現的整

13、體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內畫“√”） 評閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 教研室（或答辯小組）及教學系意見 教研室（或答辯小組）評價： 一、答辯過程 1、畢業(yè)論文（設計）的基本要點和見解的敘述情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、對答辯問題的反應、理解、表達情況 □ 優(yōu)

14、 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、學生答辯過程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設計）質量 1、論文（設計）的整體結構是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設計）任務（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設計）水平 1、論文（設計）的理論意義或對解決實際問題的指導意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □

15、及格 □ 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設計說明書）所體現的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 評定成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名） 年 月 日 教學系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 基于單片機的智能小車系統設計 摘 要：以CC25

16、30單片機作為控制核心的智能小車系統進行了設計。智能小車運行路線可以根據人的需要進行遠程控制，智能小車當遇到障礙物的時候，可以選擇停止或者轉向，也就是說可以自動避障。根據智能小車系統的主要功能，提出了設計方案并進行了論證。設計包括硬件設計和軟件設計兩大部分。硬件部分包括單片機的最小系統、無線收發(fā)模塊、超聲波模塊、電動機驅動模塊、減速電動機五個部分組成。單片機選用TI公司生產的CC2530；在遠程控制時，上位機發(fā)出的數據通過數據線傳給無線模塊，并進行處理，確定數據的合法性和對應的功能，然后執(zhí)行相應的功能；在自動避障時，超聲波傳感器采集周邊的信息，傳送給單片機，單片機通過判定確定小車是繼續(xù)直行，還

17、是轉彎；軟件采用的是模塊化的設計方法，主要分為主程序、無線發(fā)射子程序、無線接收子程序、中斷程序、設置子程序五部分。對系統進行軟硬件聯調，實現了智能小車的自動避障功能，通過無線模塊的相互傳輸信息可以實現小車的遠程避障功能。 關鍵詞：CC2530單片機；遠程控制；自動避障  The Design of Intelligent Vehicle System Based on MCU Abstract: The design uses CC2530 MCU as the core of the intelligent car control system. Intelligent veh

18、icle running route is based on peoples need which can be remote control, when intelligent car faces an obstacle, it can choose to stop or turn, that calls automatically avoidance also. According to the main function of the intelligent car system, we propose a design scheme and demonstrated. The Desi

19、gn includes hardware design and software design. Minimum system hardware includes five parts which are the microcontroller, wireless transceiver module, ultrasonic module, motor drive module, geared motor. CC2530 MCU of TI company is selected. when we use the remote control, the data is transferred

20、from the host computer to wireless module via the data lines and wireless module processes to determine the legality and the corresponding function data, then MCU executes the function. When vehicles automatic obstacle avoidance ,the ultrasonic sensor collects surrounding information and transmits

21、to the microcontroller. The microcontroller determines the car continue straight on or turn. Software uses modular design, which is divided into the five main program including subprogram wireless transmitter, wireless receiver subroutine interrupt program, set subroutine this five parts. The design

22、 uses hardware and software system to achieve a smart car automatic obstacle avoidance function, and vehicle remote avoidance function through mutual transmission of information on the wireless module. Key Words: CC2530 MCU；The remote control；Automatic obstacle avoidance 目 錄 1.概 述 1

23、2. 選題背景 1 2.1國內現狀 2 2.2國外現狀 2 3.方案設計及論證 4 3.1總體設計 4 3.2 主控單元方案比較與選擇 5 3.3 電機單元方案比較與選擇 6 3.4 電源單元方案比較與選擇 6 3.5 避障單元方案比較與選擇 7 4. 硬件系統的設計 7 4.1 單片機控制模塊 7 4.1.1 時鐘電路 8 4.1.2 復位電路 9 4.2 電機驅動模塊的設計 9 4.3 超聲波避障電路的原理與設計 11 4.3.1 HC-SR04模塊工作原理 11 4.3.2 超聲波發(fā)射模塊 12 4.3.3 超聲波模塊接收

24、電路 12 4.3.4 超聲波模塊電路 13 5 .軟件設計 13 5.1 軟件調試平臺 13 5.2 主程序流程圖 14 5.3 發(fā)射程序設計 14 5.4 接收部分程序設計 15 5.4.1 自動避障 15 5.4.2 遠程控制 16 6 系統測試 17 6.1 上位機測試 17 6.2 智能小車測試 18 7. 結束語 22 參考文獻 23 致 謝 24 附 錄 25 附錄1：程序清單 26 附錄2 ：原理圖紙 38 附錄3：元器件目錄表 39 基于單片機的智能小車系統設計 1.概 述 當今社會，智

25、能小車在各個領域都得到廣泛的應用，特別是那些人無法到達，或者無法接近的地方，智能小車成為了必不可少的工具。像在航空領域，智能小車的運用可以在太空中很順利的完成那些由人很難完成或者說無法完成的任務。在軍事，甚至在我們生活中都有智能小車的身影，它們的出現減輕了了人們工作量，成為了人們生活中的一部分。 現實中的智能小車根據需求的不同，有著自己特有的外形和功能，它們表現出的功能也各有不同。設計的智能小車只能簡單處理一些基礎的功能，特別是在控制和避障等效果上。 基于單片機的智能小車，在設計上要體現的它的智能化，同時也要根據不同的要求做出不同的反應。最基本的要求就是脫離人的控制，自己可以實現一些簡單的

26、功能，避障就是智能小車的一大特點。同時也要求可以人為的控制它實現一些簡單的功能，例如：前行，后退，左轉，右轉，停止等功能。單片機可以實現這些功能處理，再配合其他一些模塊的幫助，其中無線模塊可以發(fā)射與接收信號，可以實現控制指令發(fā)送給單片機，使智能小車按照要求準確的行駛。而避障模塊部分可以獲得小車行駛周圍障礙物的信息并及時的傳給單片機，通過處理，對智能小車做發(fā)出的指令，達到避障的效果。 CC2530是TI公司推出的內置ZigBee協議的8位單片機，本身擁有無線傳輸模塊，保障了在智能小車控制中直接收發(fā)指令作用。避障模塊可以收集周邊的信息通過CC2530的處理，使小車有避障的功能。 2. 選題背

27、景 當今社會隨著汽車工業(yè)水平的迅速提升，各國對汽車的開發(fā)與研究也都加大了力度。在我國各高校對于智能小車的研究都很重視，在全國電子大賽和一些省內電子大賽幾乎每次都能見到關于設計智能小車的題目。由此可見對智能小車的研究有著很大的意思，更適合當今社會的在汽車方面發(fā)展趨勢。設計就是在這樣一個汽車工業(yè)迅速發(fā)展，人們對智能小車的研究日益加深的背景下提出的?；趩纹瑱C的智能小車系統設計是與科研項目相結合被提出的。設計的小車可以完成一些常有的功能，例如自動避障與遠程控制。 智能化是當今社會高速發(fā)展的產物，它適合當今社會發(fā)展的方向，也是未來發(fā)展的指向燈，全智能化小車能夠遵循人們的要求，在一些特定的環(huán)境里脫離

28、人的控制運行，可以實現預期要求的目標。遙控小車的各個行為都是在人的控制下執(zhí)行的，如轉向、啟停等，高端點的遙控車在人的控制之下還能夠實現調節(jié)速度的大小。常見的小車模型，玩具汽車，都屬于遙控小車；智能小車脫離了人的控制，它的啟停、行駛方向、速度的控制都通過編程來實現。操作員只需通過修改智能小車的程序就可以修改它各方面功能，也就是說智能小車擁有再次編程其程序的特點，屬于機器人的一種。 中國開始研究智能化是從1978年開到的，因為那年在國家科學技術發(fā)展規(guī)劃中，“智能模擬”被作為主要研究課題。智能化從被作為概念引進，到被實現先是在實驗室，然后發(fā)展到當今高端領域的應用，例如：勘探、航空、軍事等，這些都為

29、未來智能化的全面發(fā)展奠定基石。智能化得以全面的發(fā)展的原因是當今社會要求資源必須合理，充分的被利用，也符合當今社會用最少的的投入換取最大的收益的要求，它的使用使工業(yè)生產的效率得以提高，實現現有工業(yè)生產水平跨進智能化的時代，實現當今智能化面向大眾發(fā)展。隨著當今社會電子產業(yè)的飛速發(fā)展，集成芯片的功能日益強大，同時體積越來越小，為智能產業(yè)的生成與發(fā)展打好了良好的物質基礎。 智能小車，是一個集環(huán)境感知、遠程控制、自動行駛等功能于一體的系統，它集中地運用了計算機、通信、單片機、信息、傳感、人工智能及自動控制等技術，是典型的高新技術產物的代表。 2.1國內現狀 我國于20世紀80年代開始了對用在車輛上

30、的智能技術的研究，和國外相比是比較落后的。由于技術上的不成熟和人才的匱乏，在智能車輛上的研究常常著重于某方面的技術，也因此我國在總體技術上明顯落后于西方那些在智能化研究比較成熟的國家，可是我們也取得了一系列的成果，主要有： a）中國第一輛可以自主駕駛轎車于2003年研制成功，參與研究的是中國第一汽車集團公司、自動化學院、國防科技大學機電工程。在正常交通狀況下，這輛轎車在高速公路上，行駛最高穩(wěn)定的速度是13km/h,最高速度卻達170km/h，并且擁有超車的功能，對于它的總體技術指標與性能都已經位居世界先進水平。 b）7B.8軍用室外自主車裝有彩色激光雷達、攝像機、陀螺慣導定位等傳感器，它是

31、由南京理工大學、國防科技大學、清華大學、北京理工大學、浙江大學等多所高校聯合研制成功，它的主系統使用兩臺Sun10，這兩臺Sun10主要用來處理信息融合、路徑規(guī)劃，路邊抽取識別是由兩臺PC486處理完成，定位計算和車輛自動駕駛的功能是靠8098單片機完成。它在直線跟蹤這一功能上速度是20km/h，避障這方面的速度在5-10km/h之間。 可以預計，隨著我國經濟實力的飛速發(fā)展，人們生活質量的提高，必將對智能車輛要求越來越高，依照我國現在的情況，對智能車研究力度必將日益加大，這些都為智能車的發(fā)展奠定了基礎。 2.2國外現狀 從上世紀50年代，國外智能車輛就已經開始研制，與國內相比，研究史較長

32、。它的發(fā)展歷程大體可以分成三個階段： 第一階段 智能車輛研究起源于20世紀50年代，這一時期被稱為初始時期。世界上第一臺自主引導車系統Automated Guided Vehicle System簡稱AGVS是在1954年被研究開發(fā)的，它的研發(fā)者是美國的Barrett Electronics 公司。雖說該系統只是一個運行在固定線路上的拖車式運貨平臺，但它是在脫離人的操作下獨立運行的，也就是說無人駕駛，這點就可以把它劃入智能化。早期研制AGVS應用領域就是為了倉庫內的物品運輸，為了適應當時的社會，開發(fā)智能車的目的僅僅是為了提高倉庫運輸的自動化水平。在后來，計算機的應用與傳感技術的飛速發(fā)展，使

33、得在智能車輛方面的研究也在不斷得到新的突破。 第二階段 世界主要發(fā)達國家對智能車輛的研發(fā)日益看重是在上世紀80年代中后期。在歐洲，1986年普羅米修斯項目開始在智能車輛方面的探索。在美洲，在1995年，國家自動高速公路系統聯盟簡稱NAHSC由美國成立，它們的目標之一就是智能車輛在現實生活中的可實現性，為以后智能車輛的實現打下了基礎。在亞洲，在1996年，高速公路先進巡航/輔助駕駛研究會由日本成立，它的目的就是研究智能車輛關于導航方面的問題，也正因為這個研制使得日本智能車輛在整體技術上都得到很大的提升。在上世紀80年代，研制開發(fā)智能車輛形成一種潮流，世界上各大著名汽車制造商都把矛頭指向智能車

34、輛的研發(fā)上，使得智能車輛在這一時期得到飛速的發(fā)展。 第三階段 在上世紀90年代時，對智能車輛研制進入白熱化，許多國家都看到智能車輛發(fā)展前景與迫切性，在這一時期智能車輛研制，開發(fā)，生產都得到空前提升。最為突出的是Navlab系列的10臺自主車（Navlab1—Navlab10）的研究在美國卡內基.梅隆大學（Carnegie Mellon University）機器人研究所完成，取得了顯著的成就。 目前，智能車輛的第三階段仍然在繼續(xù)，現在國外智能車輛的發(fā)展方向也是由第三階段的成果作為代表。在世界工業(yè)設計和界科學界中，在眾多的研究機構中研發(fā)的智能車輛具有代表性的有： 德意志聯邦大學的研究

35、1985年，第一輛VaMoRs智能原型車輛設計成功，這種采用機器視覺的智能車戶外高速公路上為100km/h，這個速度是當時進行速度測試的速度，而機器視覺保證了橫向和縱向的車輛控制。1988年，在都靈的PROMRTHEUS項目第一次委員會會議上，擁有自動行進、停車，而且可以向它后面的車發(fā)送相關駕駛信息智能車輛維塔（VITA,7t）在這次會議上展示。UBM視覺系統是這兩輛車的系統，這是一個具有極高的穩(wěn)定性雙目視覺系統。 荷蘭鹿特丹港口的研究 根據自身需求，荷蘭鹿特丹港口研究的智能車輛主要應用在工廠貨物的運輸這一方面。荷蘭的Combi road系統，貨物的運輸都是靠無人駕駛的車輛完成的，這些車輛

36、行駛的路面是經過特別處理的，應用額磁性導航參照物，智能車輛探測障礙物只靠一個光矩陣檢測。荷蘭政府對這系統比較青睞，在荷蘭南部，在討論關于這種系統的問題，他們計劃修建這種道路，用荷蘭鹿特丹港口研究的智能車輛把貨物運輸到荷蘭各個地方，減少了對人的需求，而且也會減少各種人在駕駛中遇見的問題。 日本大阪大學的研究 大阪大學的Shirai實驗室所研制的航位推測系統（Dead Reckoning System）智能小車，這輛智能小車的轉向角是依靠電位計與旋轉編碼器來獲取，達到了對智能小車的定位這一效果。 另外，美國麻省理工學院、英國國防部門的研究、斯特拉斯堡實驗中心、奔馳公司、美國卡內基梅隆大學在智

37、能車輛研究方面都有著顯著的成就。 3.方案設計及論證 3.1總體設計 設計主要是制作一款既能進行遠程控制又能智能采集信息并能做出相應反應實現避障功能的小車。智能小車的自動避障功能體現了小車智能化的要求，遠程控制很適合當代高端玩具的發(fā)展要求，也可成為學習單片機嵌入式控制系統的一個典型實例。 在執(zhí)行避障時通過超聲波傳感器件來采集小車周邊的信息，并送入控制單元CC2530單片機，經過CC2530處理數據后，根據得到的結果會發(fā)出對應的指令，完成小車智能化的特性，也就是說小車本身可以自己控制自己。設計以兩個直流電動機為主驅動。在電機驅動這部分，使用的L298電機驅動板 ，L298電機驅動板能同時

38、驅動2個直流電機；避障采用超聲波測距避障模塊傳感器HC-SR04來完成, 傳感器HC-SR04在接收到單片機發(fā)來的信息后，會發(fā)射8個40MHz超聲波，然后等待接收反射回來的超聲波，計算出相應的信息，發(fā)給單片機，單片機接收到傳感器HC-SR04發(fā)來的信息，進行處理，再對小車做出相應的控制。遠程控制使用是CC2530單片機自帶的無線傳輸完成的；控制單元也就是CC2530單片機，通過編程合理有序的將各個模塊信號整合在一起并做出相應的反應，實現了智能化控制，智能小車可以屬于一個簡易的機器人。 根據設計的要求，為了簡單明了的達到設計的效果系統以CC2530為核心的結構圖，如圖3-1所示。 上

39、位 機 CC2530 單片機 CC2530 單片機 執(zhí)行遠程 控制指令 收集前方信息， 自動避障 圖3-1系統的結構框圖 3.2 主控單元方案比較與選擇 按照題目要求，控制器主要用于控制電機，處理傳感器獲取到的前面道路信息與無線接收到的信號，并將處理信號傳輸給控制器，然后控制器做出相應的處理，實現小車的遠程控制和自動避障。 方案一：可以采用51單片機作為設計的控制系統。51單片機發(fā)展比較成熟，由于使用的年份比較久遠，兼容方面也比較好。用51單片機作為控制在系統控制方面表現出運算

40、功能強大，技術成熟，對于軟件編程比較靈活，降低了編程者的難度，多年的發(fā)展已經使得51單片機體積很小，在使用的時候不會占用太大的空間，減小了開發(fā)物品的體積，同時成本也比較低。 方案二：控制單元采用CC2530單片機作為設計的控制系統。CC2530單片機擁有極快的運算功能，反應速度快，在軟件編程方面不同于51單片機，程序相互之間比較緊湊，集成度高，本身自帶無線收發(fā)功能。CC2530集成單片機、ADC、無線通信模塊于一體，由于使用的是單片機與無線通信模塊結合的原因，在無線通信方面大大減輕了編寫方面難度，數據相互傳輸方面也能表現出它的優(yōu)越性，而且由于不用外接無線模塊，它的體積與質量都得到了減少。CC

41、2530自身附帶的無線傳輸功能，采用ZigBee這種通信協議雖然傳輸的數據量不太大，傳輸率也僅僅停留在低數據上，但是它在傳輸距離上是很遠的，傳輸的數據比較安全穩(wěn)定。它是追求遠程、穩(wěn)定，低數據的傳輸。經過多年的研制，同類產片相比CC2430，CC2530無論是在價格上還是在性能上都變現出讓消費者更滿意。 考慮到此次設計要用到無線傳輸，如果使用51單片機系統的控制器作為此次設計的控制器就要外加無線傳輸模塊，這樣在以后的焊接和編程方面多有一定的弊端。而CC2530單片機，無線通信模塊與一體這樣，對于設計來說省去無線傳輸模塊對于整個設計來說使結構更加簡單，制作更加容易，編程更加嚴謹。因此設計選擇采用

42、方案一，選取的實物圖如圖3-2所示。 圖3-2 CC2530實物圖 3.3 電機單元方案比較與選擇 方案一：采納直流電機作為驅動設置。采用直流電機長處主要表現在硬件電路的設計，包括后期的連接與焊接電路板會比較簡單。但是它的轉速不大容易控制，如果提高額定直流電壓的時候，電機轉速幾乎不會受影響。這類電機用常用一些恒轉速的機器，像錄音機、播放機或激光唱機等，同時也用于速度可以有很大變化范圍的的驅動裝置，而直流電機由于缺少各種穩(wěn)壓電路的保護，很容易受到影響，特別是在轉速和轉矩輸出等方面。 方案二：采用直流減速電機。直流減速電機能夠提供一個很大的轉動力矩，使用起來極其方便，直

43、流減速電機電機有直流電機和它內部裝有減速齒輪組組成，因此在使用的時候，對于減速的要求可以很方便實現，通過單片機向控制芯片發(fā)送不同的信號，直流減速電機可以輕易的完成前進、后退、停止等操作。 綜合以上考慮我們選擇方案二的直流減速電機作為智能小車的驅動電機。選取的實物圖如圖3-3所示。 圖3-3 減速電機 3.4 電源單元方案比較與選擇 方案一：采用單電源供電，使用單電源同時對單片機和直流電機進行供電，這種方案的優(yōu)點在于：減少機身的總體重量，操作簡單，但其缺點在于：由于控制電機時，電機的停止與啟動都會產生很大的電流變化，這個

44、電流會影響大盤單片機正常運行，使單片機不能在一個穩(wěn)定條件工作，單片機的各方面性能也會受到很大影響。但是配合L298N芯片可以直接可以使電壓穩(wěn)定，電動機電壓變化不影響單片機正常使用。但是會出現電壓電壓達不到要求。 方案二：采用雙電源供電，通過兩個獨立的電源一個對單片機進行供電，一個對直流減速電機進行供電，此方案的優(yōu)點是，避免了減速電機造成電流波動對單片機的影響，因此單片機的性能基本不會受到影響，電動機的運行反應也會更加的敏捷。它的缺點也因此產生了，使用雙電源，可以更好地給減速電壓提供動力，但是增大了設計的體積，需要的器件同樣也會相應的增加。 綜合以上的優(yōu)缺點，設計決定采用第二種方案。 3.

45、5 避障單元方案比較與選擇 方案一：采用紅外線測距。紅外線測距可以精確、快速的測到距離，在精確度上表現的非常的好，但是容易受到外界干擾。而且裝置在移動的物體上更是不易測量。 方案二：采用的超聲波傳感器。超聲波傳感器的原理是：壓電陶瓷超聲波傳感器在電壓的變動下會發(fā)出超聲波，超聲波發(fā)出后，遇到前方的障礙物后會發(fā)生漫反射，因此就會被超聲波傳感器接上接收部分接收到。精度高，不易受到外界的干擾，操作簡單。 由于設計的智能小車是在移動中測得距離然后判斷的，紅外線表現非常的差。而超聲波測距的表現無論在性能上還是在操作上都符合要求，所有選擇方案二。 此次設計選用的超聲波傳感器是HC-SR04

46、，如圖3-4所示為HC-SR04超聲波傳感器的實物圖。 圖3-4 HC-SR04超聲波傳感器 4. 硬件系統的設計 4.1 單片機控制模塊 CC253x芯片系列中選用的是8051 CPU作為它們的內核，這種內核是一種單周期的8051兼容內核。它存在三種不同的內存訪問總線，這三種訪問總線分別是CODE/XDATA，DATA 和SFR。單周期訪問DATA ，主SRAM和SFR。它還有一個用于調試的調試接口和一個包含18 輸入擴展中斷單元，為后期使用的時候帶來了很大的方便。 2.4-GHzIEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應用的片上系統簡稱

47、SoC，為了它們提出的解決方案就是CC2530，在無線傳輸上極具優(yōu)越性。它能夠以非常低的材料成本建立強大的網絡節(jié)點。CC2530使用RF 收發(fā)處于現在領先地位的，它的各方面的功能表現的都非常優(yōu)良，8051 CPU在采用的是增強型的，在單片機界是非常領先的，因此CC2530這種單片機的系統可以隨時可編程閃存，它擁有8-KB RAM ，在很多的方面都表現出強大的性能。CC2530 在閃存的選擇上有四種，它們分別是CC2530F32/64/128/256，每一種對應的是32/64/128/256KB的閃存，從而需求的不同選擇，使得單片機能夠最大化的利用。CC2530 對于不同工作需求可以選擇一個最適

48、宜的運行模式，因此在功耗上合理的被控制。它的運算時間很快，在運行時間的轉換是非常的短的，也因此確定了CC2530在功耗上是很低的。CC2530F256體現了德州儀器的在單片機領域具有帶頭作用的 ZigBee協議棧 (Z-Stack?)。 CC2530單片機的最小系統圖如圖4-1所示。 圖4-1 單片機最小系統 4.1.1 時鐘電路 為CC2530單片機提供的時鐘有兩種方法：一種是單片內部時鐘方式和一種是外部石英晶振提供的外部時鐘方式。 CC2530的晶振，有四個，兩個內部，兩個外部的。兩個內部的是RC晶振，一個是16M一個是32M，兩個外部是石英晶振，一個是32.76

49、8K一個是32M。石英晶振的特點在于它的精度非常的高，但是會損耗很大的電能，啟動起來很慢。RC晶振與石英晶振相比精度就明顯偏低，但是它的耗電量卻很低，啟動的反應速度也是很快的。在上電時，單片機默認的是選擇使用內部的兩個RC晶振，因為我們要求單片機要快速的啟動，正好兩個RC晶振啟動速度比石英晶振要快很多的原因。外部32.768K石英晶振很少用到，只有在一些特定的地方才能用到，因此再設計單片機的時候對于這個晶振可以選擇不接的。外部和內部兩個低頻的晶振是不可以一起上電的，換句話說這兩個晶振我們無法使用它們。 在CC2530數據手冊上，SLEEPCMD這個寄存器的從第0位開始計第2位的說明是不正確，

50、這一位的準確的解釋，是在CC2430的數據手冊中介紹SLEEP寄存器的第2位正確的解釋到了。如果這一位賦值為0時，兩個高頻晶振將會在同一時刻得電；如果位賦值為1時候，會參考CLKCONCMD.OSC位選擇的高頻晶振，只有選擇的高頻晶振才會正常工作。CC2530數據手冊中還存在的不正確的地方是SLEEPSTA這個寄存器的第6位的解釋與第5位的解釋，CC2430的數據手冊對SLEEP寄存器的介紹中第6位和5位是它正確的解釋。 如圖4-2所示為CC2530的時鐘電路 圖4-2 CC2530的兩個石英晶振時鐘電路 4.1.2 復位電路 單片機的復位是靠單片機外部電路的復位電路實

51、現的。片內也有一個復位電路，它的實現是依靠復位引腳RST依靠觸發(fā)器和復位電路相互連接，觸發(fā)器的作用是抑制噪聲的產生，復位電路每過一個機器周期對觸發(fā)器的輸出都會進行一次采樣。 我們常用的復位電路有兩種形式一種是上電自動復位，一種是按鈕復位。上電復位，使RST這個引腳得電，并且得電的時間要大于10MS，單片機會回到復位狀態(tài)。按鈕復位，也就在單片機外部通過合理的電路連接一個按鈕，使用者可以通過自己的意愿按這個按鈕，使單片機進去復位狀態(tài)。設計采用的是按鈕電平復位,選擇的CC2530由于是高集成的本身的電路板上已經設計好了復位電路,在這個CC2530電路板上標有S3的按鈕就是復位按鈕。復位電路如圖4-

52、3所示。 圖4-3復位電路 4.2 電機驅動模塊的設計 電機驅動模塊作為帶動電機核心部位，在選擇芯片方面必須要選擇穩(wěn)定性能比較好的，因此選擇是專用芯片L298N作為控制電機的電機驅動芯片，L298N采用的全橋驅動，它在響應頻率也表現的非常優(yōu)越，一片L298N可以同時驅動兩個直流電機。 L298N 的IN1，IN2，IN3，IN4端口與單片機的輸出端口相接，對單片機合理的編程使這四個引腳得到提前計算好的數據，就可以按照醫(yī)院驅動兩個直流電動機運行與停止。 L298N是使用的標準TTL邏輯電平信號。VSS端口上可以連接的電壓為4．5V到7 V電。L298N的4引腳VS是芯片電源電壓端

53、口，VS可以連接的電壓范圍VIH從＋2．5到46 V。芯片最高可以產生2.5A的輸出電流，可以用來帶動具有電感性能的負載。1端口與15端口是用來形成電流傳感信號的，這個電流傳感信號的產生是這兩個端口下的發(fā)射極可以連接電流采樣電阻的原因。L298可以同一時刻對2個直流動機進行驅動，且相互不受影響，OUT1與OUT2配合使能端ENA可以驅動一個電機，OUT3與OUT4配合使能端ENB也可以驅動一個電動機。IN1，IN2，IN3，IN4端口可與單片機的IO口相連，單片機向它們發(fā)出的電平信號，它們采集到這些信號后，會由這些信號來控制電機的狀態(tài)。EnA為OUT1，OUT2的使能端，當它得電的情況下OUT

54、1和OUT2才可以使用，EnB是OUT3，OUT4的使能端，用法和EnA一樣。在EnA為高電平時，OUT1與OUT2這兩個端口才可以有電壓變化，這時控制它們的電壓變化是由IN1和IN2接收到的電壓情況控制，例如：IN1為高電壓，IN2為低電平，則電機正轉，讓電機反轉只需把IN2與IN1的電平調反，當它們兩個同時接收到的都是高電平時電動機會處于剎車狀態(tài)，當同時為低電平的時候電動機停止。L298N芯片如圖4-4所示。 圖4-4 L298N引腳圖 設計使用L298N同時控制四個電動機，M1是左側兩個電動機并聯，M2是右側兩個電動機并聯。電動機M1的兩個端口與L298N的OUT1和OUT2相

55、連接。M2與OUT3和OUT4相連接。L298N芯片接收到CC2530發(fā)來的信息是通過IN1~IN4，它們和CC2530單片機輸出端口的P1_2~P1_5相連接。使能端ENA與ENB與CC2530單片機的輸出端口P1_0和P1_1相連接。電路連接如圖4-5所示。 圖4-5 L298N外圍電路 4.3 超聲波避障電路的原理與設計 4.3.1 HC-SR04模塊工作原理 a）電氣參數 HC-SR04模塊參數如下表4-1所示。 表4-1 模塊參數 電氣參數 HC-SR04超聲波模塊 工作電壓 DC 5V 工作電流 15mA 工作頻率 40khz 最遠射程 4m

56、 最近射程 2cm 測量角度 15 輸入觸發(fā)信號 10us的TTL脈沖 輸入回響信號 輸出TTL電平信號，與射程成比例 規(guī)格尺寸 45*20*15cm b）基本工作原理 選用IO口TRIG觸發(fā)測距，給TRIG端超過10us的邏輯高電平。當TRTG加了超過10us的高電平，HC-SR04模塊負責發(fā)射超聲波的模塊就會發(fā)射8個40KHZ的方波，同時HC-SR04模塊上負責接收超聲波的部分會檢測是否有信號反射回來。一旦接收到反射回來的信號， ECHO傳給單片機的的一個負責接收的IO口輸出一個高電平，高電平的時間等于超聲波從發(fā)射到反射回來的時間。只要利用該時間乘以超聲波在空氣中

57、傳播的速度然后再除以二，就可以算出測障礙物距離超聲波模塊有多遠。為了讓發(fā)射信號與遇到障礙物反射回來的信號不發(fā)生干擾，因此測量周期一般要在60ms以上。HC-SR04模塊的工作時序如圖4-6所示。 觸發(fā)信號 10uS的TTL 模塊內部發(fā)出信號 循環(huán)發(fā)出8個40KHz脈沖 輸出回響信號 回響電平輸出與檢測距離成比例 圖4-6 超聲波時序圖 4.3.2 超聲波發(fā)射電路 HC-SR04模塊內部負責產生超聲波并發(fā)射電路如圖4-7所示，主要是由Em78p153單片機作為控制部分、MAX232作為比較部分，再由用來發(fā)射超聲波的超聲波發(fā)射頭T40這三部分共同組成。 圖4-7 超聲波

58、發(fā)射電路 4.3.3 超聲波模塊接收電路 HC-SR04模塊內部負責接收超聲波的電路連接如圖4-8所示，主要由用來比較數據的TL074運算放大器及用來采集超聲波的超聲波接收探頭R40共同組成。 圖4-8 超聲波接收電路 4.3.4 超聲波模塊電路 超聲波模塊一共引出四個引腳，其中一個接VCC，一個接GND，剩下兩個一個是ECHO一個是TRIG,分別接到單片機的IO口上。設計中，把超聲波的ECHO引腳接到單片機的P0_1口，TRIG引腳接到單片機的P1_6。連接如圖4-9所示。 圖4-9 超聲波模塊引腳圖 5 .軟件設計 5.1 軟件調試平臺 設計選用的調試平

59、臺是IAR Embedded Workbench IDE，嵌入式IAR Embedded Workbench對大量的微處理器和微控制器都很適用，無論是8位、16位以及32位的在使用中基本不會遇到什么問題，使用者無論是對老的項目還是新的項目，都不會對它感到生疏，能夠快速的進入正軌。它提供了一個功能非常強大的開發(fā)環(huán)境，而且這個研發(fā)環(huán)境繼承能來很強，本身功能比較全面，更重要的是簡單易學，不會在入門的時候耽誤太多的時間，而且支持大多數目標即使是一些特殊的目標。嵌入式 IAR Embedded Workbench 在各個方面的表現都都體現出簡單易學，上手比較簡單，給使用者節(jié)約了大量的時間，使工作效率得到

60、大幅度提升。IAR Embedded Workbench IDE的使用，對于CC2530來說，在使用過程中比較直接方便特別在調試過程中更能體現出他的優(yōu)點。 5.2 主程序流程圖 整個設計分為上位機和下位機，對于上位機來說，是使用VB做的控制界面，可以發(fā)送各種想要發(fā)送的指令。下位機即智能小車收到上位機發(fā)送過來的指令后，會按照接收到的信息，判斷選擇的運行模式。在選擇的模式下，小車會有相應的功能執(zhí)行相應的功能，中間可以隨時接受上位機發(fā)送過來的新的指令，如果沒有收到新的指令小車會按著上次收到的指令繼續(xù)運行。如圖5-1所示為系統主程序流程圖。 開始 設置時鐘 S

61、WITCH LIGHT 接收模塊 模塊判斷 發(fā)射模塊 設置節(jié)點 執(zhí)行對應功能 結束 圖5-1 主程序流程圖 5.3 發(fā)射程序設計 無線模塊分為發(fā)射部分和接收部分。其中發(fā)射部分通過數據線與上位機相連接。上位機可以向發(fā)射部分發(fā)送數據，發(fā)送的數據就是需要控制小車的指令。當數據完整的發(fā)送到發(fā)射模塊上后，發(fā)射模塊會判定接收到的數據合法性，如果數據合法會依無線形式發(fā)送出去。然后等待上位機下次指令的到達。發(fā)射模塊流程圖如圖5-2所示。 接收模塊 接收數據 判斷數據合法 發(fā)送數據 等待

62、 圖5-2 發(fā)射模塊流程圖 5.4 接收部分程序設計 接收部分，為整個設計的執(zhí)行部分。根據要求小車有自動避障與遠程控制兩個功能。 5.4.1 自動避障 智能小車在收到上位機發(fā)來信息是選擇了自動避障時。小車會開始行駛，同時向HC-SR04的Trig引腳發(fā)一個持續(xù)10uS以上的高電平，HC-SR04會發(fā)射8個40Hz的脈沖，當超聲波發(fā)射出去后如果遇到障礙物后被反射回來。HC-SR04收到反射回來的超聲波，會通過自帶的單片機進行處理，算出從發(fā)射到接收之間的時間，然后會給HC-SR04的Ech

63、o引腳一個高電平，Echo引腳高電平持續(xù)的時間就是HC-SR04從發(fā)射超聲波到接收到反射回來的時間。控制器也就是設計中CC2530通過IO口采集到HC-SR04模塊傳送過來這個高電平的，就是小車離障礙物距離就是高電平持續(xù)的時間乘以超聲波在空氣傳播的速度除以2，設計的程序會計算出距離。在計算出來距離以后會對提前設置的數值進行比較，檢查障礙物是不是在應該躲避的范圍之內，如果在則會執(zhí)行轉彎避開障礙物，如若不在則繼續(xù)行駛。如圖5-2所示為自動避障流程圖。 等待 等待接收數據 障礙物距離 繼續(xù)行駛 停止 判斷是否接收到指令 遠 近 接收部

64、分 自動避障 啟動超聲波模塊 圖5-3 自動避障流程圖 5.4.2 遠程控制 在選擇了遠程控制模式情況下，小車并不會直接行駛，會等待下一步指令的下達，在收到行駛指令后會開始沿直線行駛，同時無線模塊一直處于接收狀態(tài)，如果接收到新的指令，會立即判斷下一步行駛的狀態(tài)，可分為：加速，減速，停止，左轉，右轉。執(zhí)行過新的指令以后無線模塊會繼續(xù)恢復到等待接收的狀態(tài)，以達到實時控制的要求。同時在執(zhí)行的任何狀態(tài)下都可以切換到避障模式下。如圖5-3所

65、示為遠程控制流程圖 接收模塊 遠程控制 接收數據 1 2 3 45 5 6 7 8 自動避障 加速 右轉 后退 左轉 前進 減速 停止 等待 圖5-4 遠程控制流程圖 6 系統測試 6.1 上位機測試 上位機是使用VB編寫的控制界面，使用VB做控制界面和別的一些軟件相比有一定的不足之處，但是它的優(yōu)點在于操作簡單，易于生成可執(zhí)行文件，更便于向別的計算機移植。對于簡單界面來說是非常的方便。此次做的智能小車的控制界面并不需要太多復雜的

66、操作，使用VB更能顯示出它的優(yōu)越性。 控制界面當打開使如果一個按鈕被點擊的時，按照理論是應該向單片機發(fā)送一個數據，單片機收到數據后，會通過無線發(fā)送給智能小車?？刂平缑娴淖饔镁褪菧蚀_的向單片機發(fā)送9個不同的數據分別代表：自動模式，前進，后退，左轉，右轉，停止，加速，減速。而由于單片機與電腦連接要考慮串口，因此控制界面程序中有一條選擇串口應該提前設置好，否則數據無法發(fā)送。 如圖6-1所示是設計的控制面板。 圖6-1 控制面板 6.2 智能小車測試 智能小車的程序分為兩個部分：發(fā)射部分、接收部分。 發(fā)射部分實物如圖6-2所示。 圖6-2發(fā)射端 發(fā)射部分：主要負責接收從上位機發(fā)來的數據，通過相應的處理后，依無線的形式發(fā)送出去。程序簡單易實現。但是的波特率的選擇和電腦端口的選擇也注意，波特率要求都要相同，由于上位機并沒有波特率選擇項，是在生成上位機使直接賦值的必須要選擇和上位機設置好的那個端口，否則無法正常使用。 接收部分實物如圖6-3所示。 圖6