基于片機的無線遙控小車設(shè)計

1、分類號密級公開單位代碼學 號學士學位論文論文題目：基于單片機的無線遙控小車設(shè)計論文 指導教師：專業(yè)：電子信息科學與技術(shù)提交論文日期：論文辯論日期：學位授予單位：中國重慶2021年5月XXXXX XXX of XXXX University of XX and XXXThe wireless remote control car design based on MCUCandidate:Supervisor:Major: Electronic Information Science and Technology05,2021在搶險救災及污染等高危環(huán)境下.通常搶險人員進入現(xiàn)場,但在這種環(huán)境中救援人

2、員很難 或無法工作,假設(shè)在不熟悉環(huán)境的情況下,貿(mào)然進入作業(yè)區(qū)就可能會造成不必要損失.為解決這 一問題,就需要可以監(jiān)測壞境指標且可視遙控的裝置.該系統(tǒng)結(jié)合實際需要,采用控傳和圖傳 獨立設(shè)計的思想.即數(shù)據(jù)收發(fā)模塊進行限制和溫度數(shù)據(jù)的傳輸,圖傳模塊負貴作業(yè)壞境的圖像 傳輸.控傳局部以STC12C5A60S2單片機為核心,利用nRF24L01+模塊數(shù)據(jù)收發(fā),L298N電機驅(qū)動 兩路直流電機,使小車完成相應動作；DS18B20負責檢測溫度,由小車上收發(fā)模塊發(fā)射出去, 由LCD1602液晶模塊顯示.系統(tǒng)設(shè)計采用模塊化設(shè)計、結(jié)構(gòu)緊湊、便于優(yōu)化,且可靠性能高.關(guān)鍵詞：單片機 nRF24L01+;L298N;D

3、S18B20AbstractHigh risk environment in disaster relief and pollution, etc.Usually, rescue personnel to enter the site, but in such an enviioimient rescuers or unable to work very hard, if in the case of not familiar with the enviiomnent, reckless foray mto areas aie likely to cause uimecessary losse

4、s.Iii order to solve this problem, need to monitor enviioimiental indicators and visual remote contiol device.Combmed with tlie actual needs, the system adopts control preach and uidependent design thoughts.The data transceiver module to control the transmission and temperature data, figuie and imag

5、e transmission module is responsible for the work enviiomnent.Contiol part for STC12C5A60S2 MCU as the core, the use of 11RF24L01 + data tiaiisceiver module, de motor L298N motor driven two road, the car to complete the conespondmg action;DS18B20 is responsible for the testing temperatuie, tiaiiscei

6、ver module launch out on by car, by the LCD 1602 module display.System design USES the modular design, compact stiucniie, easy to optimize, and high reliability.Key words： MCU;nRF24L01+;L298N;DS 18B20目錄six act II目錄Ill前言11概述12碩件設(shè)計12.1遙控系統(tǒng)22.1.1單片機最小系統(tǒng)32.1.2 NRF24L01無線收發(fā)模塊32.1.3 LCD 1602液晶顯示模塊42.1.4按鍵

7、電路52.2小車系統(tǒng)62.2.1電機驅(qū)動模塊62.2.2 DS18B20溫度檢測電路72.3電源電路73實時圖傳系統(tǒng)83.1圖傳系統(tǒng)簡述83.2圖傳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計84軟件設(shè)計94.1遙控程序設(shè)計94.1.1遙控器主程序104.1.2無線收發(fā)模塊子程序114.2小車程序設(shè)計134.2.1小車主程序134.2.2電機驅(qū)動子程序145系統(tǒng)調(diào)試146結(jié)束語17致謝18參考文獻19附錄A：程序源代碼201.1遙控局部庫文件201.2遙控局部C文件231.3小車局部庫文件311.4小車局部C文件32附錄E：實物圖40前言無線遙控小車是上世紀提出的一種新型無線控裝置,它綜合了射頻技術(shù)、微型計算機技術(shù) 和智能限

8、制等技術(shù).隨著現(xiàn)代限制技術(shù)和通信技術(shù)的的不斷開展,除傳統(tǒng)的FM, PCM和紅外遙控 技術(shù)外,現(xiàn)在又出現(xiàn)了如藍牙、WIFI等新的限制方式,而且不同功能的電子模塊可以輕松的采 購到.因而設(shè)計者可以根據(jù)自己的意愿和需要,設(shè)計出自己的無線遙控小車.當然無線遙控小 車不僅僅只限于廣闊模型DIY愛好者;無線遙控小車還在軍事偵察、反恐、防爆、防核化、搶 險救災及污染等危險與惡劣環(huán)境作業(yè)中也有著廣闊的應用前景.當然由于其特殊的應用環(huán)境 所以特別要求這類小車輕便小巧、能耗低、實時性好、可靠的運行,使之成為一個重要的研 究熱點.美國最早在工程上應用遙控小車.由于政府資助研發(fā)的無線遙控車和相關(guān)技術(shù)的推動作用, 口本

9、,美國,德國和其他工業(yè)強國智能無線遙控汽車技術(shù)中占據(jù)明顯的優(yōu)勢,逐漸新興韓國無 線遙控車的研究和開展方向的前面.我國在無線遙控車方面的研發(fā)始于1970年代末,在國家 “863、“973、“九五攻關(guān),在國家高技術(shù)開展方案支持下取得了重大開展.從1980年 代,在我國無線遙控技術(shù)已經(jīng)有廣泛研究的,歷經(jīng)二十幾年來的開展,我國的應用研究取得了長 足進步.但較之于工業(yè)興旺的國家,我國在方面的應用研究水平仍然有一定的差距.在現(xiàn)實生活中.通常需要作業(yè)人員進入現(xiàn)場工作,事實上人員卻很難甚至無法在這種環(huán)境 中工作,但假設(shè)作業(yè)人員在不熟悉作業(yè)環(huán)境的情況下貿(mào)然進入現(xiàn)場作業(yè),就有可能造成不必要的 損失.為了解決這一問

10、題,就需要個可以實時監(jiān)測壞境指標變化且可視遙控裝置,代替救援人 員進入作業(yè)環(huán)境進行實時壞境監(jiān)測,甚至替代救援人員進行救援作業(yè).基于此并結(jié)合實際應用 需要等因素綜合,考慮本設(shè)計采用控傳和圖傳分開獨立設(shè)計的思想.即用2. 4g無線收發(fā)模塊進 行小車限制和溫度數(shù)據(jù)的傳輸,5. 8g圖傳模塊只負貴作業(yè)環(huán)境的實時圖像傳輸.限制系統(tǒng)又可分為按鍵遙控系統(tǒng)與車載系統(tǒng)兩局部,分別以單片機STC12A60S2作為主控芯 片的最小系統(tǒng)為核心,通過nRF24L01+無線通信模塊傳輸數(shù)據(jù),內(nèi)置兩個H橋L298N芯片驅(qū)動直 流電機驅(qū)動模塊驅(qū)動,在遙控器按鍵的限制下完成前進,后退,左轉(zhuǎn),右轉(zhuǎn)等根本動作,DS18B20 溫度

11、傳感器檢測環(huán)境溫度并由LCD1602液晶模塊顯示.其中遙控距離在開闊的環(huán)境中可為750米傳輸速率lHbps時左右實際距離可能會受 各種環(huán)境因素影響而小于750米,測量溫度范圍為-8° C+108° C,精度為±0.5° C：在電 源電路設(shè)計方面,由于最小系統(tǒng)需要+5V供電,而無線模塊那么是+3. 3V供電,故本設(shè)計采用多電 壓的電源電路對系統(tǒng)進行供電.2硬件設(shè)計該系統(tǒng)采用控傳和圖傳分開獨立設(shè)計的思想.即用NRF24L10+無線收發(fā)模塊進行小車限制 和溫度數(shù)據(jù)傳輸,5. 8g圖傳模塊只負責作業(yè)壞境的實時圖像傳輸.其中,控傳局部該設(shè)計一個 無線智能遙控小車限

12、制系統(tǒng),系統(tǒng)又分為按鍵遙控系統(tǒng)與車載系統(tǒng)兩人局部,分別STC12A60S2 單片機最小系統(tǒng)為主控核心,通過nRF24L01+無線通信模塊實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)收發(fā)用,用內(nèi)置兩個H 橋的L298N芯片驅(qū)動直流電機驅(qū)動模塊實現(xiàn)對小車的限制.本設(shè)計按鍵遙控系統(tǒng)和車載系統(tǒng) 限制回路使用+5V電源,而無線收發(fā)模塊使用的是+3. 3V電源.由于要使用到兩種不同的供電電 源,故本設(shè)計采用12V電池組12V, 2200mAh將電壓將為+5V和+3. 3V后分別供限制回路和無線收發(fā)模塊使用.在手動按鍵限制下,按鍵電路產(chǎn)生一個動作指令如：前進、后退、左轉(zhuǎn)、 右轉(zhuǎn)等根本動作,然后有單片機根據(jù)相應的算法進行運算,運算結(jié)果通過S

13、PI通信總線傳送 給無線收發(fā)模塊,再由無線收發(fā)模塊通過射頻發(fā)射出去；信號數(shù)據(jù)被無線收發(fā)模塊接接收采集, 那么無線收發(fā)模塊通過SPI通信總線傳送單片機進行處理,根據(jù)處理結(jié)果限制電機驅(qū)動模塊,驅(qū) 動小車完成相應根本動作如：前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等.作為系統(tǒng)的擴展功能,溫度檢測模塊是由小車上DS18B20傳感器、無線收發(fā)模塊以及遙控 板上的LCD1602液晶模塊構(gòu)成.其工作原理為：首先由DS18B20溫度傳感器采集作業(yè)壞境的溫 度,之后通過小車上的單片機傳輸給收發(fā)模塊將數(shù)據(jù)信息發(fā)射岀來；無線通信模塊接收到數(shù) 據(jù)后,再把數(shù)據(jù)送給遙控板上的單片機進行處理,最后由LCD1602模塊顯示當前實時溫度值. 系

14、統(tǒng)原理示意圖如圖2.1所示：+5.0V3按鍵遙控系統(tǒng)b車載系統(tǒng)圖2. 1系統(tǒng)原理示意圖2. 1遙控系統(tǒng)以STC12A60S2單片機為主要限制芯片的最小系統(tǒng)為核心,當按鍵電路產(chǎn)生一個指令,通過 無線通信模塊實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)收發(fā),首先發(fā)射動作指令,遠程限制小車完成相應動作戰(zhàn)；然后接 收小車上DS18B20溫度傳感器檢測到的實時溫度值,通過無線通信模塊發(fā)送給遙控器,再由遙 控器上LCD1602模塊顯示出來.2. 1. 1單片機最小系統(tǒng)STC系列單片機以其低本錢,性能良好,程序編寫方便,高可靠,低功耗,抗干擾水平強等特 點,彼廣泛應用在中低端智能產(chǎn)品中.該系統(tǒng)采用宏晶公司生產(chǎn)的STC12C5A60S2單片

15、機.STC12系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器 周期1T的單片機,是高速/低功耗/超強抗 干擾的新一代8051單片機込在指令代碼上 面完全兼容傳統(tǒng)8051,但其速度卻比傳統(tǒng) 80C51單片機快8-12倍,其工作頻率范圍： 035MHz,相當于傳統(tǒng)8051的0420MHz. 其工作電壓：5.5V3. 3V 5V單片機內(nèi) 置MAX810專用復位電路,兩路PWM,A/D轉(zhuǎn) 換,一路SPI接口,八路10位精度ADC,轉(zhuǎn) 換速度可達250K/S 每秒鐘25萬次,針對 電機限制,強干擾場合.單片機管腳圖如圖 2. 2所示：CLK0UT2/ADr0/Pl. 0 1 ATC1/P1. 1 匚124039

16、VCC PO O/ADOECI/.U：£/P1. 2 匚338?0. 1/AD1CCP0/ADC3/PL 3 (_SS/CCP1/AD24/P1. 4 1437PO. 2/AD2536PC. 3/AD3MO3I/.ADC5/T1.MI20/ADC6/PL 6 ZZC35PO 4/AD4734?0. 5/AD5SCLK/ADZ7/PL 7lF4. 7 RS7=893332PO. 6 AD6 PO 7/AD7RxD/P3. 0 匚31EXdVD/m. 6/R5T2TQ/P3. 11NT0/F3. 2 C3029ALE.P4.S XA/P4. 4INT1/P3. 328P2. 7/A15C

17、LKOITO/TO/P3. 4 匚27P2. 6/A14CLK01T1/T1/P3. 51 影F3. 6 126P2 5/A1325P2. 4/A12麗/P3. 7 (Z-24P2. 3/A11XWL2 匚23P2 2/A10XrAL：= Gnd 1oo 厶21P2 1/A9 P2. 0/A8012 34S6 7 8901 2 3 45 S9 111111 !2PDIP403 2 10 0-8765 43-13 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2«>2.2 STC12C5A60S2系列單片機管腳圖復位電路CM EHIpnaP123P154P145PH6P16prSR3T

18、9P3010P3111P3：nP3313P3414P3,KP"】6P3：nXA：)SXA】19GND20P10CPUPL0ADC0CLKCCT2VCCP1JADC】PO.OADOPl.OXEOIPOJ AD】F2ADC3CCP0POIAD：P1.4.WC45SCCP1P03AD3P1.6.WC6MISOPOd ADP17.WC-3CLKPO.6.AD5RSTP4-POLAD：PS.OKxDEAP4.6RST2P3-2iTN0NAP4.4' AZP16A14P3.4C1XOUTOTOP3JCLK0CT1T1P2* A13R3.6WRP14A12P35RDP23A11XT.U1A

19、9CNDPXOASSTClXrA6OS2GXD|C?卄Cz?10429* * *、J n兩soPOOPOOssP01P01:37P02P023托P03P03£3,WP0434POiP0533P05POS-32PCT心31+3QV+,avJJ40+3.0V2$rpzeF0 口上拉電阻時鐘電路圖2.3單片機最小系統(tǒng)21. 2 NRF24L01無線收發(fā)模塊nRF24L01+是挪威NORDIC公司最近生產(chǎn)的一款工作在2425GHz世界通用ISM頻段 的超低功耗單片通信芯片,采用FSK調(diào)制,內(nèi)部集成NORDIC公司自己的Enhanced Short Burst 協(xié)議:役 可以構(gòu)建點對點通信或是

20、一點對多點通信最多可以支持一點對六點無線通信.無線通信速度最快可以到達2兆位每秒2Mbps 模塊局部電氣參數(shù)如表21所示.該芯片使 用很方便,單片機電子DIY愛好者和專業(yè)人員只需要為單片機系統(tǒng)預留5個GPIO接I I, 1個 IRQ中斷輸入引腳,就可以輕松實現(xiàn)無線通信,非常適宜通過配置某些單片機自帶的SPI接 I I,或者用普通I/O接I I模擬SPI接I I進行構(gòu)建單片機無線通信系統(tǒng).nRF24L01無線通信模塊 電路接口圖24所示：LED_RXN2P30TRQ MISO MO SI SCK CSNCEVCC GNDP33P31P34P32P35+3.3VI1KF24L01GXD圖2.4 N

21、RF24L01接口電路表2. 1 nRF24L01無線通信模塊電氣參數(shù)表參數(shù)條件數(shù)值單位使用電壓33.6V 推薦 3. 3VV最大輸出功率+20dBm發(fā)射模式工作電流峰值115mA接收模式工作電流峰值45mA掉電模式電流4.2uA工作溫度-20-70°C接收靈敏度2Mbps模式-92dBm接收靈敏度1Mbps模式-95dBm接收靈敏度250Kbps模式-104dBmPA增益20dBLNA增益10dBLNA噪聲系數(shù)2.6dB天線增益2dBI2Mbps速率下開闊地520m1Mbps速率下開闊地750m250Kbps速率下開闊地>1000m2. 1. 3 LCD1602液晶顯示模塊通

22、常的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器等等,在單片機的人機交互界面中被廣泛應用,其中在實際生產(chǎn)生活中被廣泛運用的有LED數(shù)碼管和LCD液晶顯示器. 液晶顯示器英文名稱是"LCD module",簡稱“LCM,在中國那么稱之為“LCD顯示模塊.液晶 模塊以其功耗極低、輕巧超薄、顯示信息量犬等諸多優(yōu)點,在小型、便攜、數(shù)字、智能化儀器 儀表中都有廣泛的應用.本設(shè)計就是使用LCD1602液晶模塊作為顯示模塊.LCD1602接II電路 如圖25所示：K21 OK020JLOuza VUU AZOR_S；K/XV :EZ OB-OQB 1TZ> 耳2ZDB* Q

23、BWDJB.7BLK1 <51 0-4oisrr>圖2.6 LCD1602接口電路2.1.4按鍵電路本設(shè)計采用按鍵限制,有編程方便,碩件電路結(jié)構(gòu)簡單的特點.當UP鍵按下時,小車前進;Down小車后退,Left小車左轉(zhuǎn),Right小車右轉(zhuǎn),當Pause鍵按下時,小車即停止動作.按鍵 電路如圖27所示：圖2. 7遙控按鍵電路2. 2小車系統(tǒng)小車限制電路同樣是以STC12系列的單片機作為主控芯片,DS18B20溫度傳感器負貴檢測 和收集環(huán)境溫度,由小車上的單片機傳輸給無線收發(fā)模塊發(fā)射,并接受遙控器指令,單片機按 照處理結(jié)果限制L298N機電驅(qū)動模塊,驅(qū)動兩路直流電機,從而使小車完成動作響

24、應根本動 作如：進步、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等.2. 2.1電機驅(qū)動模塊L298是一款集成的高電壓、高電流、雙路全橋式電機驅(qū)動芯片,比擬常見的是15腳 Multiwatt K裝的L298N,內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動電路.可以方便的驅(qū)動兩路直流電機, 或一路兩相步進電機.L298N可接受標準TTL邏輯電平信號VSS, VSS可接4. 57 V電壓：4 腳VS接電源電壓,VS電壓范|韋I VIH為+ 2. 546 V.輸出電流可達2. 5 A,可驅(qū)動電感性 負載.1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻,形成電流傳感信號.L298 可驅(qū)動2個電動機,0UT1, 0UT2和0UT3, 0

25、1JT4之間可分別接電動機,本設(shè)計我們選用驅(qū)動兩 組直流電機.5, 7, 10, 12腳接單片機并輸入限制電平,然后驅(qū)動電機電機的正轉(zhuǎn)、或者反轉(zhuǎn). EnA, EnB為L298N電機驅(qū)動模塊使能限制,同樣接單片機,限制電機運行或是停止工作.本設(shè)計的動力驅(qū)動局部采用ST公司原裝全新的L298N芯片為核心的驅(qū)動模塊,采用外表 貼裝技術(shù)工藝生產(chǎn),穩(wěn)定性高,采用高質(zhì)量鋁解電容,可使電路穩(wěn)定工作.可以直接驅(qū)動兩路 335V直流電機,并提供了 5V輸出接【I 電機驅(qū)動電壓可以最低輸入為6V,可以給5V單 片機電路系統(tǒng)供電低紋波系數(shù),支持3. 3V單片機或者嵌入式限制,直流電機的速度和方向 可以被方便的限制,

26、也可以限制一路2相步進電機或一路5線4相步進電機.模塊原理圖如圖3. 4所示：-7.4V+5.OVTGNDGNDGNDGNDP1S-5.0V圖2. 8 L298N直流電機驅(qū)動模塊原理圖2. 2.2 DS18B20溫度檢測電路數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是Dallas 半導體公司生產(chǎn)的新一代的支持“一線總 線接II的溫度傳感器兇.一線總線獨特 且經(jīng)濟的優(yōu)點,可使用戶根據(jù)其意愿和實 際需求輕松地組建多點溫度監(jiān)測網(wǎng)絡,最 多組建256個監(jiān)測點的溫度傳感器網(wǎng)絡, 為傳感器檢測系統(tǒng)的組建引入了一個全新 的概念.“DS18B20以其體積小、經(jīng)濟、 靈活.使您可以充分發(fā)揮“一線總線的 長處.溫度測量范圍在

27、-50° C+120° CTP1r12VCCsRes- Semi；4.7KDQ占1GNDDS18B20+5.0VT內(nèi),精度為±0.5° Co現(xiàn)場溫度直接以“一線總線的數(shù)字方式傳輸,人大提升了系統(tǒng)的抗干擾性問.適合環(huán)境較為惡劣壞境的溫度檢測,女U：壞境溫度檢測、設(shè)備或過程溫度檢測限制、溫度監(jiān)測類消費電子產(chǎn)品等.支持范I韋I在3V5.5V之間的電壓,系統(tǒng)設(shè)計更靈活.簡便.溫度 檢測接I丨電路原理圖如圖29所示:圖2.9接口電路原理圖2.3電源電路由于本系統(tǒng)按鍵遙控器電路和車載系統(tǒng)的最小系統(tǒng)使用+5V電源,而無線收發(fā)模塊那么需要 使用+3. 3V電源.由于要使

28、用到兩種不同的電源,故本系統(tǒng)擬采用電池組(12V2200mAh)分別 變換成+5V和+3. 3V電壓對系統(tǒng)供電.電路原理圖如圖2. 10所示：U1 X12 LM1117I-3JGilGSD圖2. 10電源電路原理圖3實時圖傳系統(tǒng)3. 1圖傳系統(tǒng)簡述在現(xiàn)實生活中.通常需要作業(yè)人員進入現(xiàn)場工作,而事實上,有一些作業(yè)壞境作業(yè)非常惡 劣且還很危險,作業(yè)人員卻很難,甚至無法在這種壞境下工作,但假設(shè)不熟悉作業(yè)環(huán)境的情況, 又無法進行作業(yè),就會耽誤工期,進而造成巨大的損失.為了解決這一問題,就需要個可以實 時監(jiān)測壞境指標變化且可視遙控裝置,代替作業(yè)人員進入作業(yè)環(huán)境進行實時壞境監(jiān)測,甚至替 代作業(yè)人員進行作業(yè)

29、.但由于51內(nèi)核單片機的I/O數(shù)據(jù)傳輸水平相對較低,故很難支撐攝像頭 和顯示屏較高的數(shù)據(jù)傳輸速率.綜合以上各種因素并結(jié)合實際需求確定本系統(tǒng)采用控傳和圖傳分開獨立設(shè)計的思想：故在 無線智能遙控小車原來設(shè)計的根底上,特別在原來遙控小車的根底上增加了一個5. 8g實時圖傳 系統(tǒng).即用NRF24L01+無線收發(fā)模塊進行小車限制和溫度實時數(shù)據(jù)收發(fā),5. 8g圖傳模塊只負責 作業(yè)環(huán)境的實時圖像傳輸.3. 2圖傳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)由微型攝像頭實時采集圖像,再由5.隗無線圖傳發(fā)射模塊發(fā)射圖像數(shù)據(jù)；當5.8g無 線圖傳接收模塊接收到圖像數(shù)據(jù)信號,由4. 3寸TFT顯示屏顯示實時圖像,或經(jīng)USB視頻采集 卡將采集到

30、的圖像傳輸給顯示設(shè)備實時顯示出來問.圖傳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖,如圖3.1所示.a無翹餓肘絃圖3. 1圖傳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖4軟件設(shè)計在進行單片機限制系統(tǒng)設(shè)計時,除了硬件電路系統(tǒng)的設(shè)計以外,還需要花費人量的工作就 是怎樣根據(jù)每個限制對象不同的實際需要編寫和調(diào)試相應限制程序.所以限制程序編寫和調(diào)試 在單片機限制系統(tǒng)設(shè)計中也占有相當重要地位.為了完本錢設(shè)計,在進行限制程序設(shè)計時,通常把整個限制過程分成假設(shè)干個子過程,每一 子程序叫做一個子程序模塊X.所謂“子程序模塊,實質(zhì)上就是具有一定功能,互相獨立的 代碼段,這種程序設(shè)計方法叫模塊化程序設(shè)計法.程序模塊化設(shè)計法的主要特點是：1、單個子程序模塊較之于一個完整的

31、程序來說,較易編寫和調(diào)試,也便于閱讀；2、多個子程序模塊可以共存,在不同條件下多個任務中可以調(diào)用同一個子程序模塊：3、模塊化程序允許設(shè)計者根據(jù)自己的意愿和需要利用已有程序和分割任務,為設(shè)計者對后 續(xù)程序優(yōu)化和升級提供了很多的方便.4、程序模塊化設(shè)計還便于程序模塊的移植,設(shè)計者只需要一些小小的改動便可以引用到其 他的限制系統(tǒng)的程序設(shè)計中去.本系統(tǒng)的限制程序設(shè)計即是采用模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計,主要分為兩大局部:遙控局部和小車 局部,每個局部都由假設(shè)干個子程序由和主程序組成.4.1遙控程序設(shè)計遙控局部由假設(shè)干子程序組成,分別為遙控主程序和延時子程序、按鍵子程序、無線收發(fā)子 程序和液晶顯示子程序等幾個構(gòu)成

32、.4.1.1遙控器主程序系統(tǒng)上電或復位后,系統(tǒng)程序首先初始化,并提示'temperture：',系統(tǒng)延時6秒后, 判斷定時器計時是否到200亳秒；如果定時器計時到200亳秒,程序自動進入發(fā)射模式并關(guān)閉 中斷,并掃描按鍵,發(fā)射由按鍵產(chǎn)生的按鍵值并檢測是否到達最人重發(fā)次數(shù),如果到達那么去除 狀態(tài)存放器,其他數(shù)據(jù)存放器和中斷標志位并返回主程序開啟中斷；假設(shè)沒有到達最人重發(fā)次數(shù), 系統(tǒng)將一直重發(fā),直至最人重發(fā)次數(shù)并去除狀態(tài)存放器和數(shù)據(jù)存放器,返回遙控主程序并開啟 中斷.當定時器沒有計時到200亳秒,程序進入接收模式,此時程序?qū)⑴袛?是否接收到數(shù)據(jù) 包；如接收到數(shù)據(jù),單片機將根據(jù)接收到的

33、數(shù)據(jù),再由LCD1602液晶模塊顯示小車實時監(jiān)測到 的環(huán)境溫度,并去除狀態(tài)存放器、其他數(shù)據(jù)存放器及中斷標志位并返回主程序；假設(shè)沒有接收到 信號,系統(tǒng)將直接返回主程序.小車局部的主程序流程圖如圖4. 1所示.主程序局部函數(shù)void svstem_uiit()uut_tiiner();LCD1602Int(); imCNRF24L01(); delay_ms(6000);LcdShow(0.0/ tempeiture:");void mam(void)system_iiiit();while(l)tx.dataQ; i7C_dataQ;開始圖4. 1遙控主程序流程圖4.1.2無線收發(fā)模塊

34、子程序主程序首先計時,再判斷定時器是否計時到200亳秒；如果到了 200亳秒后,程序進入發(fā) 射模式并關(guān)閉中斷,并讀存放器,判斷是否收到數(shù)據(jù)假設(shè)是那么讀取數(shù)據(jù)并置位、發(fā)送數(shù)據(jù)：并檢 測是否發(fā)射成功,假設(shè)發(fā)射成功那么去除狀態(tài)存放器及TX數(shù)據(jù)存放器并返回主程序：假設(shè)沒有發(fā)射成 功,那么系統(tǒng)將會一直發(fā)射,再檢測是否到達最人重發(fā)次數(shù),假設(shè)到達最人重發(fā)次數(shù),那么去除狀態(tài) 存放器,及TX數(shù)據(jù)存放器、中斷標志位并返回主程序,沒有到達最人重發(fā)次數(shù),沒有到達最人 重發(fā)次數(shù),程序?qū)⒁恢敝匕l(fā)數(shù)據(jù),直到到達最大充分發(fā)次數(shù)并去除狀態(tài)存放器,及其他數(shù)據(jù)寄 存器和中斷標志位并返回主程序開啟中斷.發(fā)射程序流程圖,如圖4. 2所

35、示：圖4. 2發(fā)射程序流程圖主程序判斷定時器是否計時到200亳秒；沒有到200亳秒,程序進入接收模式并讀RX存放 器,判斷是否收到數(shù)據(jù)假設(shè)是那么讀取數(shù)據(jù)并讀取并通過單片機處理數(shù)據(jù)再執(zhí)行：并檢測是不是達 到最大重發(fā)次數(shù),假設(shè)到達最大重發(fā)次數(shù),那么擦除狀態(tài)存放器及數(shù)據(jù)存放器和中斷標志位并返回 主程序,沒有到達最人重發(fā)次數(shù),程序?qū)⒅苯尤コ龜?shù)據(jù)存放器、中斷標志位并返回小車主程序. 接收程序流程圖如圖4. 3所示：圖4. 3接收程序流程圖4. 2小車程序設(shè)計小車程序分別由延時子程序、無線收發(fā)子程序、溫度檢測子程序、電機驅(qū)動子程序和小車 主程序構(gòu)成.4. 2.1小車主程序主程序局部函數(shù)void syste

36、m_Hiit()init_dsl8b200；uutJ298n();imCNRF24L01();delay_nis(6000);void mam(void)system_iiiit();while(l)i7C_dataQ; tx.dataQ;圖4. 4小車主程序流程圖程序上電或復位后,程序初始化,系統(tǒng)延時6s后,判定定時器是不是計時到200亳秒；如 果到了 200亳秒后,程序進入發(fā)射模式并關(guān)閉中斷,發(fā)射由DS18B20采集的溫度值并檢測是否 到達最人充分發(fā)次數(shù),如果到達那么去除狀態(tài)存放器,及其他數(shù)據(jù)存放器、中斷標志并返回主程 序開啟中斷；假設(shè)沒有到達最大充分發(fā)次數(shù),程序?qū)⒁幌蛑匕l(fā),直到到達最大充

37、分發(fā)次數(shù)并擦除 狀態(tài)存放器,及其他數(shù)據(jù)存放器、中斷標志并返回主程序開啟中斷當定時器沒有計時到200亳 秒,程序進入接收模式,此時程序?qū)⑴袛嗍欠窠邮盏綌?shù)據(jù),如接收到信號,單片機將根據(jù)接收 到的數(shù)據(jù)指令,驅(qū)動小車完成相應的動作,并去除狀態(tài)存放器,及其他數(shù)據(jù)存放器、中斷標志 并返回主程序：假設(shè)沒有接收到信號,程序?qū)⒅苯臃祷刂鞒绦?小車主程序流程圖如圖4. 4所示.4. 2.2電機驅(qū)動子程序電機驅(qū)動子程序的主要功能是將單片機接收到的按鍵動作指令,通過PWM函數(shù)產(chǎn)生一組PWM 波限制L298N電機驅(qū)動模塊驅(qū)動電機并響應相應的反響動作,電機驅(qū)動子程序流程圖,如圖4. 5 所示：圖4. 5電機驅(qū)動子程序流程

38、圖5系統(tǒng)調(diào)試在電子產(chǎn)品的設(shè)計過程中,不僅僅要經(jīng)過硬件電路的設(shè)計,軟件系統(tǒng)的設(shè)計,還須經(jīng)過多 次仿真與調(diào)試,在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)問題加以修改,才能確定系統(tǒng)的準確可靠冋.因此,系統(tǒng)調(diào)試也 是系統(tǒng)設(shè)計中不可缺少的一局部.系統(tǒng)調(diào)試,先將焊接好的電路檢測有沒有電路以及虎焊的地方,假設(shè)沒有那么給各個模塊加上 相應的電源,如單片機加5V電壓,無線射頻模塊加3. 3V電壓,最后檢查連線是否正確,確定 無誤后通電觀察現(xiàn)彖,首先各個節(jié)點的各項電氣指標是否正確如電壓、電流等等：看單片 機是否插反,是否工作正常,觀看液晶是否通電正常：再看無線射頻模塊數(shù)據(jù)收發(fā)是否正常, 觀察收發(fā)模塊的信號指示燈是否正常閃爍；最后綜合上電調(diào)試,

39、觀察圖傳系統(tǒng)是否能正常傳輸 和顯示圖像.遙控系統(tǒng)是否能正常顯示小車實時檢測到的環(huán)境溫度,當遙控器按鍵按卞時,觀察 小車是否能根據(jù)操作者的意圖來完成相應的動作.如果系統(tǒng)能完成以上調(diào)試的功能,即說明系統(tǒng)到達了預期的目標,系統(tǒng)調(diào)試成功：假設(shè)在系 統(tǒng)調(diào)過程中,如有不能正常工作的地方,那么需要根據(jù)不同的實際情況,對程序或者硬件進行相 應的修改,使其能正常工作.硬件調(diào)試如圖5.1、5.2、5、3所示.圖5.1系統(tǒng)初始化圖5. 2溫度采集調(diào)試無線圖傳系統(tǒng)調(diào)試,如圖5.4、5.5、5.6所示.圖5. 2小車掛載的微型攝像頭圖5. 2無線圖傳模塊調(diào)試圖5. 2無線圖傳模塊調(diào)試效果6結(jié)束語在畢業(yè)設(shè)計的幾個月中,我

40、首先一邊查早資料和研究、編寫和調(diào)試程序,一邊在焊接小車 的電路板.在焊接和程序調(diào)試過程中,我感覺到即使非常簡單的電路,想要很輕松的的焊接好, 也并不是件容易的事情.在焊接顯示接II電路時,錯將電阻焊成了 2千歐,導致液晶屏不能正 常顯示,在調(diào)試無線模塊程序的時,我自己嘗試寫了一些程序,也到上網(wǎng)找了很多程序來調(diào)試, 無論我用什么方法無線模塊總是沒反響；好在,在我快要放棄的時候得到了老師和同學們的鼓 勵和支持,終于調(diào)試出模塊：這使我感受到理論知識與實踐應用之間還有很犬的差距,也讓我 明白了這么幾點：第一,無論做什么事情都要靜得下心了,耐得住孤單,要舍得花時間去探索和鉆研,千萬 不能急躁；第二,“紙

41、上得來終覺淺,絕知此事要躬行,學習本就是一個發(fā)現(xiàn)問題,解決問題的過 程；遇事不能逃避,要勇于直面問題,要勇于大膽想彖,要用于犯錯,要勇于實踐：第三,“問渠那得清如許,為有源頭活水來,就是要注重團隊意識,要重視同學間交流 學習,不能閉門造車.通過這樣的設(shè)計,提升了我的動手水平.每天除了焊接線路板,還要上機編寫和調(diào)試程序, 使我程序編寫和調(diào)試知識也得到了提升,也為將來的學習和工作積累了豐富的經(jīng)驗.本設(shè)計是基于STC12C5A60S2單片機無線遙控小車,雖然還有一些缺乏之處,有一些瑕疵; 但總體設(shè)計還是相比照擬好.還可以連續(xù)擴展和改進優(yōu)化,如可以將按鍵限制改成搖桿電位器 限制,相信可以在加裝其他的傳

42、感器,如一氧化碳,甲烷檢測等等,相信還可以加裝一個機器 手臂,讓小車可以抓取工具等等.這些都是后續(xù)可以改進優(yōu)化的,我相信我也朝著這個目標盡 力探索的.致謝經(jīng)過這幾個月的認真學習、刻苦鉆研,本次畢業(yè)設(shè)計工作已經(jīng)接近尾聲.作為一個本科生 的畢業(yè)設(shè)計,缺乏設(shè)計經(jīng)驗,實踐經(jīng)歷缺乏,理論和實踐不能融會貫穿,軟碩件綜合調(diào)試水平 嚴重缺乏.在指導教師包宋建老師的細心催促指導,終于完成了畢業(yè)設(shè)計,到達了開題所預期 的目標.在接受包老師指導的過程中,學習到了科研與工程的方法,提升了理論聯(lián)系實際的能 力,感受到了嚴謹?shù)膶W風和工作作風,領(lǐng)悟到了一些實踐方法,受益匪淺.在此我想借此時機 向他表示由衷的感謝.在本次設(shè)計

43、過程中也有很多的同學給與了我許多無視的幫助和關(guān)心鼓勵, 特別是葉博和蔣貴川同學在程序和硬件調(diào)試方面給了我很人幫助.在此我也向他們表示衷心的 感謝.在此也要衷心感謝重慶文理學院所有教育過我和給與過我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W們.正是有了 你們的支持和勉勵,這次畢業(yè)設(shè)計才能如此順利完成.參考文獻1李紅巖高陽東.基于LPC2131的RF遙控智能小車的設(shè)計J.自動化與儀 表.2021, 12:10132黃建能 楊光杰.無線遙控小車J.現(xiàn)代電子技術(shù).2021, 23:12612& 1313劉汪董曉慶.基于單片機的無線遙控小車J.科技信息.2021,4:1554陳雙燕.遠程溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計J.武夷學院學報

44、.2021, 2:66695吉李滿.基于無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)的智能燈光限制系統(tǒng).科技風.2021, 126施壽生汪志剛.基于單片機的無線傳感器系統(tǒng).樂山師范學院學 報.2005,12:36377江武志 許娜芬普清民.基于nRF24L01的小車自動識別紅綠燈的設(shè)計J. 汽車零部件.2021, 10:82848馮洋.智能環(huán)境數(shù)據(jù)采集小車J.電子設(shè)計工程.2021,21:1249趙燕.一種基于STC單片機的溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計J南京工業(yè)職業(yè)技術(shù) 學院學報.2021,4:424410孫紅新.履帶式移動機器人的設(shè)計與研究D.江蘇:南京信息工程人 學,2021111王成江王安敏張玉華.單總線數(shù)字溫度傳感器原

45、理及應用J.半導體技 術(shù).2003,2:687012趙浪濤趙永花.DS18B20芯片在溫度測量系統(tǒng)中的應用J.蘭州工業(yè)高等 ?？茖W校學報.2021,4:4713李強.管道機器人視像檢測系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)D.黑龍江:東北石油人 學,200714許志鴻 朱海星.單片機在玩具設(shè)計中的應用J.電腦知識與技術(shù) 2021,25:6152615815余福兵.電阻爐智能溫度限制器的設(shè)計D.內(nèi)蒙占：內(nèi)蒙占科技大學,2021附錄A：程序源代碼1.1遙控局部庫文件嚴*時間:2021.4.12功能：系統(tǒng)頭文件#ifhdef _systems_H #define _systems_H_ #include nreg52.h

46、n #include nmtiins.hH#include nt7pedefs.h,'#mclude nKEY.hH#mclude nLCD1602.hH#mclude niiRF24L01.hn#mclude ndelay.hn# endif嚴*時間:2021.4.12 功能：重定義頭文件#ifhdef _typedefs_H_ #define _typedefs_H_ tvpedef unsigned char uchai; tvpedef unsigned int uiiit;# endif嚴*時間:2021.4.12功能：延時程序頭文件#ifhdef _delay_H_defi

47、ne _delav_H_extern void delay_ms(umt ms); extern void delav_us(umt us);# endif嚴*時間:2021.4.12功能：按鍵頭文件#ifhdef KEY Hdefine _KEY_H_#define IiiData Plextern uchar keycmd(void);# endif嚴* 時間:2021.4.12功能：LCD 1602頭文件*/#ifhdef_LCD1602_H_#define _LCD1602_H_ sbit RS=P2A0; sbitRW=P2Al;sbit EN=P2A2;frdefine DEPor

48、t P0嚴*/extern void LCDWriteCmd(uchai cmd); void LCDWriteDate(uchar date);void LcdShow(uchar x,uchar y,uchar *str); void SetXY(uchar xuchar y)； extern void LCD 1602Iiit(void);嚴*,#endif嚴* 時間:2021.4.12功能：NRF24L01頭文件*/#ifhdef _nRF24L01_H_ #define _nRF24L01_H_粗*;(cNRF24loi 端I I定義* sbit CE = P3A5;sbit CSN

49、 = P3A0;sbit SCK = P3A4;sbit MOSI = P3A1;sbit MISO = P3A3;sbit IRQ = P3A2;sbit LED_TX=P3,、6;sbit LED_RX=P3A7;/嚴 *NRF24L0*/ 5 umts TX address width/ 5 umts RX address width/ 20 uints TX payloaddefine TX_ADR_WIDTH 5define RX_ADR_WIDTH 5define TX_PLOAD_WIDTH 20#define RX_PLOAD_WIDTH 20/ 20 uints TX pay

50、load* *NRF24L01 存放器指今 * *#define READ_REG0x00/讀存放器指令define WRITE_REG0x20/寫存放器指令define RD_RX_PLOAD0x61/讀取接收數(shù)據(jù)指令#define WR_TX_PLOADOxAO/寫待發(fā)數(shù)據(jù)指令#define FLUSH_TXOxEl/沖洗發(fā)送FIFO指令#define FLUSH_RX0xE2/沖洗接收FIFO指令#define REUSE_TX_PL0xE3/定義重復裝載數(shù)據(jù)指令#define NOPOxFF/保存*define CONFIG#define EN_AA #define EN_RXADDR

51、 #define SETUP_AW define SETUP.RETR #define RF_CH define RF_SETUP #define STATUS define OBSERVE.TX #define CD#define RX_ADDR_P0 #define RX_ADDR_P1 #define RX_ADDR_P2 #define RX_ADDR_P3 #define RX_ADDR_P4 #define RX_ADDR_P5 #define TX_ADDR #define RX_PW_P0 #define RX_PW.P1#define RX_PW_P2 #define RX_PW_P3 #define RX_PW_P4 #define RX_PW_P5 define FIFO_STATUS0x00 配置收發(fā)狀態(tài),CRC校驗模式以及收發(fā)狀態(tài)響應方式0x01 /自動應答功能設(shè)置0x02 /可用信道設(shè)置0x03 /收發(fā)