基于51單片機(jī)藍(lán)牙遙控紅外循跡小車的設(shè)計(jì)與制作

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1產(chǎn)品功能分析...........................................................................................................1

2設(shè)計(jì)方案遴選...........................................................................................................1

2.1單片機(jī)的選擇...............................................................................................1

2.2通訊方式的選擇...........................................................................................2

2.3系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)...............................................................................................3

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)...........................................................................................................4

3.1STC89C52RC單片機(jī)核心電路設(shè)計(jì)..............................................................4

3.2電機(jī)電路設(shè)計(jì)...............................................................................................4

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)...........................................................................................................5

4.1主程序流程圖...............................................................................................5

4.2小車子程序設(shè)計(jì)...........................................................................................5

4.3上位機(jī)（APP程序設(shè)計(jì)）............................................................................6

4.4產(chǎn)品程序清單................................................................................................9

5產(chǎn)品使用說明...........................................................................................................9

5.1產(chǎn)品裝配圖...................................................................................................9

5.2產(chǎn)品調(diào)試......................................................................................................11

5.3產(chǎn)品使用說明.............................................................................................11

6、產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)...............................................................................................11

參考資料.....................................................................................................................11

附錄1元器件清單............................................................................................12

附錄2電路原理圖............................................................................................14

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖.............................................................................................15

附錄4產(chǎn)品實(shí)物圖............................................................................................16

附錄5主程序代碼............................................................................................16

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

基于51單片機(jī)藍(lán)牙遙控紅外循跡小車的設(shè)計(jì)與制作

1產(chǎn)品功能分析

藍(lán)牙和其他功能主要基于跟蹤51單片機(jī)在某些特殊環(huán)境中特別重要。硬

件控制由STC89C52單芯片微型計(jì)算機(jī)控制。紅外障礙物用于完成軌跡和障礙

物，并將相關(guān)信號(hào)發(fā)送到一臺(tái)芯片微型計(jì)算機(jī)。在對(duì)單芯片控制系統(tǒng)的分析和

判斷之后，控制驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)器直流電動(dòng)機(jī)以實(shí)現(xiàn)前，后，左，右，以實(shí)現(xiàn)汽

車。軟件以更好的移植C語(yǔ)言描述，并且通過移動(dòng)藍(lán)牙應(yīng)用程序控制智能汽

車。通過多次測(cè)試，小車車可以是無線遙控和跟蹤功能

2設(shè)計(jì)方案遴選

在進(jìn)行硬件電路搭建前必須選擇好合適的零部件，以發(fā)揮器件的基本功能。

2.1單片機(jī)的選擇

選項(xiàng)1：使用MSP430單芯片機(jī)

MSP四百三十是美國(guó)德州儀器有限公司(TI)的RISC混合信號(hào)處理器。MSP

四百三十產(chǎn)品系統(tǒng)為電池的實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)造了終極解決方案。而作為混合信息與

大數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的主要倡導(dǎo)者，TI設(shè)計(jì)了MSP430，可使芯片制造工程師在實(shí)

現(xiàn)獨(dú)特的低功耗設(shè)計(jì)的同時(shí)模擬信號(hào)、傳感器與大數(shù)據(jù)組件。

MSP四百三十的主要優(yōu)點(diǎn)：剩余0.1UARAM；0.8UA的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)；啟用

二百五十UA/MIPS；高性能仿真儀；系統(tǒng)的內(nèi)部可編程快閃存儲(chǔ)器，允許用戶

自由更改程序、修改字段并記錄信息等。但MSP四百三十的pin驅(qū)動(dòng)功能比較

弱，更適合于低功耗。但是，從功耗的方面考慮，處理機(jī)使用的效率基本上沒

有問題。MSP四百三十使用的主頻比較小，處理速度較慢。該芯片在要求提高

插針效率的前提下通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)功能。因此，在本系統(tǒng)中使用MSP430

不支持系統(tǒng)控制。

選項(xiàng)2：使用AT89S51單片機(jī)

AT八十九S五十一，是一種具有八K可編程多功能單晶片技術(shù)的低功耗性

能高性能CMOS八位嵌入式微控制器。采用了Atmel的高密度無斜率存儲(chǔ)器工藝

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設(shè)計(jì)并制造，與八十C五十一等工業(yè)產(chǎn)品的接口技術(shù)與引腳完全相容。膠片上

的單芯片能夠用作系統(tǒng)編程程序存儲(chǔ)器。這對(duì)普通程序設(shè)計(jì)者來說相當(dāng)好。而

通過SMART八的CPU和單芯片編程閃存，AT89S51為許多嵌入式的應(yīng)用系統(tǒng)提供

了高敏捷和超高效的解決方案。

AT八十九S五十一具有了以下的標(biāo)準(zhǔn)特性：8K字節(jié)FlaSh、256字節(jié)數(shù)據(jù)

RAM、32個(gè)I/O接口線、dogfixingmachine、2個(gè)數(shù)據(jù)指針、3x16-1位定

時(shí)器/計(jì)數(shù)器、以及1個(gè)6-WayLevel2inquiryStructuredoll串行接口工

作，芯塊由晶振時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)。此外，AT89S51還可低于零Hz的靜態(tài)邏輯程序

工作，并同時(shí)支援以下二種軟件和可選的電源模塊。在自由模式下可以暫停CPU

工作，并啟動(dòng)顯示RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行端口和中斷。中斷時(shí)，RAM的內(nèi)

容就會(huì)保留下來，但振蕩器時(shí)間就會(huì)凍結(jié)，所以所有工作都會(huì)中斷，直到下一

次中斷或硬件修復(fù)。

選擇方案：總結(jié)：本系統(tǒng)使用控制器通過以上方案比較選擇第二種方案，

然后使用AT89S51作為控制器。本設(shè)計(jì)控制器采用這種方案是因?yàn)閱纹瑱C(jī)成本

低、操作方便。

2.2通訊方式的選擇

方案一：WiFi

在無線局域網(wǎng)中的標(biāo)準(zhǔn)定義是為“無線相容性認(rèn)證”，雖然實(shí)質(zhì)上是一種商

業(yè)認(rèn)證，但同時(shí)也是一種無線連接的方法，原先通過網(wǎng)線連接電腦，而現(xiàn)在也

大多是通過無線電波來連網(wǎng);典型的就是這種無線路由器，因此一般這種無線路

由器的電波覆蓋的任何有效范圍內(nèi)，都可以通過與Wi-Fi的相連進(jìn)行互聯(lián)，但

如果無線路由器連接在了同一條ADSL網(wǎng)絡(luò)或者別的互聯(lián)網(wǎng)專線上，也就可以稱

之為“熱點(diǎn)”。

方案二：藍(lán)牙

一種無線技術(shù)，允許設(shè)備在短距離內(nèi)（通常在10米以內(nèi)）進(jìn)行通信?？梢?/p>

在手機(jī)、PDA、無線耳機(jī)、筆記型電腦，及其相關(guān)計(jì)算機(jī)外部設(shè)備等各類電子產(chǎn)

品之間，以無線方式發(fā)送消息。通過“藍(lán)牙”的應(yīng)用技術(shù)，可以有效提高移動(dòng)

通信與終端設(shè)備之間的通信品質(zhì)，它成功地促進(jìn)了電子產(chǎn)品與互聯(lián)網(wǎng)間的通信，

進(jìn)而使消息傳遞得更快速、更高效，也打開了現(xiàn)代無線通信的全新大門。藍(lán)牙

技術(shù)采用了分布式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、快速跳頻技術(shù)和最短時(shí)間內(nèi)分組技術(shù)，同時(shí)支

援點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信，并工作在最常見的2.4GHzISM（工程、科學(xué)、醫(yī)療）

頻段上。其最高數(shù)據(jù)傳輸速度為1Mbps，并通過時(shí)分零點(diǎn)五雙工傳輸方式，進(jìn)行

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了全雙工傳輸。

與藍(lán)牙和WiFi比較，藍(lán)牙很大地方便了移動(dòng)通訊設(shè)備間的聯(lián)系，也簡(jiǎn)化

了移動(dòng)通訊設(shè)備上的信息，使傳輸?shù)酶行?、更方便。由于其?yīng)用范圍廣，價(jià)

格實(shí)惠。我選擇藍(lán)牙是因?yàn)閃iFi模塊比藍(lán)牙模塊更昂貴和復(fù)雜。

2.3系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)

手機(jī)控制端

藍(lán)牙通訊模塊

STC89C52

循跡模塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

小車

電源模塊

3

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3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)

3.1STC89C52RC單片機(jī)核心電路設(shè)計(jì)

智能小車通過由單片機(jī)或STC89C52RC微電腦實(shí)現(xiàn)的智能操控，自動(dòng)開啟

并復(fù)位車輛。當(dāng)系統(tǒng)偵測(cè)到藍(lán)牙信息時(shí)，通過信號(hào)進(jìn)入了相應(yīng)的駕駛模式。在

運(yùn)動(dòng)中，紅外光電管檢測(cè)，而小車由單片機(jī)控制，通過接收到的信號(hào)脈沖控制

發(fā)動(dòng)機(jī)，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

3.2電機(jī)電路設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)使用L298N電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)器電路來控制兩個(gè)12V直流電機(jī)。

其中L298N是ST公司的產(chǎn)品。更受歡迎的是采用15針多瓦封裝的

L298N，其中包括四個(gè)邏輯驅(qū)動(dòng)器通道?？蓡为?dú)采用二臺(tái)直流電機(jī)或二臺(tái)二相

電機(jī)或四相電機(jī)，最大輸出電流可達(dá)50V，最大輸出電流也可直接使用電源控

制，對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制發(fā)送時(shí)通過單片微型機(jī)上的IO接口，即可很簡(jiǎn)易的對(duì)輸

出電流進(jìn)行控制。如L二百九十八N所采用的TTL邏輯門輸出信號(hào)，VSS可以

連接至四點(diǎn)五V或七V。四ftVS為接電流源，Vs的接電流范圍為二點(diǎn)五

~46V。L298N芯片的電流范圍可為二點(diǎn)五A，以控制驅(qū)動(dòng)負(fù)載。

L二百九十八N是一種高壓電流的全橋控制嵌入式集成電路，帶有兩個(gè)H

橋，可以來驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。采用的邏輯電平信號(hào)控制可以直接連接

到各個(gè)芯片引腳。有二個(gè)有源控制連接器，所以即使沒有輸入的許可也無法更

改功能。而在L二百九十八N則有一個(gè)邏輯源的接口，在較低電壓時(shí)也會(huì)使用

一個(gè)邏輯電路。

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4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)

本產(chǎn)品采用C語(yǔ)言，KEIL編程環(huán)境，上位機(jī)采用中文可視化編程易語(yǔ)音進(jìn)行

編譯。

4.1主程序流程圖

從小車運(yùn)行開始，經(jīng)過初始化，在藍(lán)牙初始化，通過判斷藍(lán)牙是否連接和是否

檢測(cè)到黑線在開始功能運(yùn)行。

4.2小車子程序設(shè)計(jì)

根據(jù)小車的總體設(shè)計(jì)和本系統(tǒng)的功能思路，小車必須實(shí)現(xiàn)循跡功能，軟硬

件必須同時(shí)滿足要求才能滿足正常要求。硬件設(shè)計(jì)成功的基礎(chǔ)，是指軟件設(shè)計(jì)

人員必須實(shí)現(xiàn)下面二個(gè)軟件設(shè)計(jì)功能的作用：最后，車輛可以沿著指定的路徑

順利前進(jìn)。1.循跡模塊：尋線過程中，根據(jù)在尋黑線過程中是否出現(xiàn)了黑線的

信號(hào)，將信息反饋到單片機(jī)，然后再讓單片機(jī)計(jì)算到對(duì)應(yīng)的數(shù)值來。單片機(jī)可

以完成一定的工作。

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2、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：主要用于控制兩臺(tái)直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、轉(zhuǎn)向、停車等功

能。根據(jù)小車的規(guī)定路線，小車的行駛方向和速度會(huì)不斷變化，最終完成

trace功能。根據(jù)汽車定義的路線，汽車的行駛方向和速度不斷變化，最終完

成跟蹤功能。

4.3上位機(jī)（APP程序設(shè)計(jì)）

上位機(jī)采用中文可視化編程易語(yǔ)音編程，其簡(jiǎn)潔明了，便于操作。

事件主窗口.創(chuàng)建完畢()

如果藍(lán)牙1.是否存在()=假則

彈出提示("沒有找到藍(lán)牙設(shè)備！")

結(jié)束程序()

否則

藍(lán)牙1.開啟藍(lán)牙()

藍(lán)牙1.置工作模式(2)

按鈕2.標(biāo)題="搜索藍(lán)牙"

結(jié)束如果

結(jié)束事件

事件按鈕2.被單擊()

如果按鈕2.標(biāo)題="斷開鏈接"則

按鈕2.標(biāo)題="搜索藍(lán)牙"

結(jié)束如果

如果按鈕2.標(biāo)題="搜索藍(lán)牙"則

藍(lán)牙1.搜索設(shè)備()

列表框1.到頂層()

列表框1.可視=真

否則

藍(lán)牙1.斷開連接()

按鈕2.標(biāo)題="連接藍(lán)牙"

標(biāo)簽2.字體顏色=黑色

結(jié)束如果

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結(jié)束事件

事件藍(lán)牙1.發(fā)現(xiàn)設(shè)備(設(shè)備名稱為文本型,設(shè)備地址為文本型,是否已

配對(duì)為邏輯型)

列表框1.添加項(xiàng)目(設(shè)備地址&"-"&是否已配對(duì)&"-"&設(shè)備名

稱)

結(jié)束事件

事件列表框1.在表項(xiàng)中單擊(項(xiàng)目索引為整數(shù)型)

變量列表內(nèi)容為文本型

變量地址信息為文本型()

列表內(nèi)容=列表框1.取項(xiàng)目?jī)?nèi)容(項(xiàng)目索引)

地址信息=分割文本(列表內(nèi)容,"-")

彈出提示("正在連接"&地址信息(2))

藍(lán)牙1.連接設(shè)備(地址信息(0))

結(jié)束事件

事件藍(lán)牙1.連接結(jié)果(連接結(jié)果為邏輯型,設(shè)備名稱為文本型,設(shè)備地址為

文本型,連接模式為整數(shù)型)

如果連接結(jié)果=真則

彈出提示("藍(lán)牙連接成功")

按鈕2.標(biāo)題="斷開連接"

列表框1.可視=假

標(biāo)簽2.標(biāo)題="已連接"&設(shè)備名稱

標(biāo)簽2.字體顏色=紅色

標(biāo)簽2.字體大小=15

否則

彈出提示("連接失敗")

結(jié)束如果

結(jié)束事件

事件按鈕3.被按下(橫坐標(biāo)為整數(shù)型,縱坐標(biāo)為整數(shù)型)

7

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藍(lán)牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進(jìn)制到字節(jié)集("31"))

結(jié)束事件

事件按鈕3.被彈出(橫坐標(biāo)為整數(shù)型,縱坐標(biāo)為整數(shù)型)

藍(lán)牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進(jìn)制到字節(jié)集("35"))

結(jié)束事件

事件按鈕4.被按下(橫坐標(biāo)為整數(shù)型,縱坐標(biāo)為整數(shù)型)

藍(lán)牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進(jìn)制到字節(jié)集("32"))

結(jié)束事件

事件按鈕4.當(dāng)被彈起時(shí)(橫坐標(biāo)為整數(shù)型,縱坐標(biāo)為整數(shù)型)

藍(lán)牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進(jìn)制到字節(jié)集("35"))

結(jié)束事件

事件按鈕5.被按下(橫坐標(biāo)為整數(shù)型,縱坐標(biāo)為整數(shù)型)

藍(lán)牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進(jìn)制到字節(jié)集("33"))

結(jié)束事件

事件按鈕5.被彈出(橫坐標(biāo)為整數(shù)型,縱坐標(biāo)為整數(shù)型)

藍(lán)牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進(jìn)制到字節(jié)集("35"))

結(jié)束事件

事件按鈕6.被按下(橫坐標(biāo)為整數(shù)型,縱坐標(biāo)為整數(shù)型)

藍(lán)牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進(jìn)制到字節(jié)集("34"))

結(jié)束事件

事件按鈕6.當(dāng)被彈出時(shí)(橫坐標(biāo)為整數(shù)型,縱坐標(biāo)為整數(shù)型)

藍(lán)牙1.傳送數(shù)據(jù)(十六進(jìn)制到字節(jié)集("35"))

結(jié)束事件

事件按鈕7.被按下(橫坐標(biāo)為整數(shù)型,縱坐標(biāo)為整數(shù)型)

藍(lán)牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進(jìn)制到字節(jié)集("36"))

結(jié)束事件

事件按鈕7.當(dāng)被彈起時(shí)(橫坐標(biāo)為整數(shù)型,縱坐標(biāo)為整數(shù)型)

藍(lán)牙1.發(fā)送數(shù)據(jù)(十六進(jìn)制到字節(jié)集("35"))

8

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結(jié)束事件

事件按鈕8.被按下(橫坐標(biāo)為整數(shù)型,縱坐標(biāo)為整數(shù)型)

藍(lán)牙1.傳送數(shù)據(jù)(十六進(jìn)制到字節(jié)集("37"))

結(jié)束事件

事件按鈕8.被彈出(橫坐標(biāo)為整數(shù)型,縱坐標(biāo)為整數(shù)型)

藍(lán)牙1.傳送數(shù)據(jù)(十六進(jìn)制到字節(jié)集("35"))

結(jié)束事件

4.4產(chǎn)品程序清單

QA11.h小車控制

Mian.c主

程序

lanya.h藍(lán)牙初始化控制

5產(chǎn)品使用說明

5.1產(chǎn)品裝配圖

產(chǎn)品由51控制板，電池盒，L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)板，紅外循跡模塊，兩個(gè)直

流電機(jī)，萬(wàn)向輪組裝而成。

裝配圖如下：

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L298N電電池盒

機(jī)驅(qū)動(dòng)板

51控制

板

紅外循

跡模塊

萬(wàn)向輪

電機(jī)

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5.2產(chǎn)品調(diào)試

確認(rèn)單片機(jī)已牢固連接，檢查連接的所有點(diǎn)，并確認(rèn)電源調(diào)用不會(huì)受到阻

礙。

1、檢查電源線和接地線

2、產(chǎn)品電氣檢查

3、將編譯程序刻錄到一臺(tái)單片機(jī)上。

5.3產(chǎn)品使用說明

1.連接電源并打開電源開關(guān)。

2.檢查藍(lán)牙是否正常。

3.連接到藍(lán)牙和遙控車輛。

4.輸入循跡模式。

5.啟動(dòng)跟蹤并查看黑線。

6、產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

[1]J-STD-001E電氣與電子組件之間的接地要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E電子組件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21電子元器件與電路板的返料&回修

[4]GB/T11457-2006信息技術(shù)軟件工程術(shù)語(yǔ)；

[5]根據(jù)GB/T8566-2007信息技術(shù)軟件生存周期過程規(guī)范；

[6]GB/T8567-2006的計(jì)算機(jī)軟件文檔編寫標(biāo)準(zhǔn)。

參考資料

[1]吳林編著.智能循跡小車主題型號(hào)工作的回顧[J].循跡小車技術(shù)與應(yīng)用，

2001:6-9.

[2]王守中編著．51單片機(jī)開發(fā)入門與典型實(shí)例.第1版.人民郵電出版社，

2007:103-108

[3]陳曉莉，張俊濤．KEILC51單片機(jī)仿真器的設(shè)計(jì).第二版.陜西科技大學(xué)

出版社，2006:19－20．

[4]李全利，遲榮強(qiáng)編著．單片機(jī)原理及接口技術(shù).第1版.高等教育出版社，

2004:14-191

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湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

附錄1元器件清單

鄧陽(yáng)《基于51單片機(jī)藍(lán)牙遙控循跡的設(shè)計(jì)與制作》元器件清單

序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)代號(hào)數(shù)量備注

格

1C51控制板1

2L289電機(jī)驅(qū)1

動(dòng)

3循跡模塊1

4藍(lán)牙模塊1

5usb轉(zhuǎn)接口1

6電源按鍵SW11

7減速馬達(dá)2

8開關(guān)Key1,ke2

y2

9晶振11.0592R381

MZ

10電阻1K；10KR1~R88

1151單片機(jī)STC89C5X11

2RC

12LED燈led1,2綠

led2色；

黃色

12

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13蜂鳴器DC5VLs11

14電容30pF,10C1,C2,C3

0pF3

15NPN管S9015Q11

16輪胎2

17萬(wàn)向輪1

18電池盒1

13

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附錄2電路原理圖

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附錄3PCB設(shè)計(jì)圖

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附錄4產(chǎn)品實(shí)物圖

附錄5主程序代碼

//左left右right

#include<reg52.h>

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#include<QA11.h>

#include<lanya.h>

sbitLeft_1_led=P3^3;

sbitRight_1_led=P3^2;

unsignedcharpwm_val_left=0;

unsignedcharpwm_val_right=0;

unsignedcharpush_val_left=8;

unsignedcharpush_val_right=8;

unsignedcharn;

bitRight_PWM_ON=1;

bitLeft_PWM_ON=1;

voiddelay(unsignedintxms)

{

unsignedinti,j;

for(i=xms;i>0;i--)

for(j=112;j>0;j--);

}

voidrun(void)

{

push_val_left=8;

push_val_right=8;

Left_go;

Right_go;

}

voidleftrun(void)

{

push_val_left=8;

push_val_right=8;

Left_go;

Right_Stop;

}

voidrightrun(void)

17

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{

push_val_left=8;

push_val_right=8;

Right_go;

Left_Stop;

}

voidback(void)

{

push_val_left=8;

push_val_right=8;

Right_back;

Left_back;

}

voidStop(void)

{

Right_Stop;

Left_Stop;

}

voidpwm_out_left_moto(void)

{

if(Left_PWM_ON)

{

if(pwm_val_left<=push_val_left)

{

EN1=1;

}

else

{

EN1=0;

}

if(pwm_val_left>=20)

pwm_val_left=0;

}

else

{

EN1=0;

}

}

voidpwm_out_right_moto(void)

{

if(Right_PWM_ON)

{

18

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if(pwm_val_right<=push_val_right)

{

EN2=1;

}

else

{

EN2=0;

}

if(pwm_val_right>=20)

pwm_val_right=0;

}

else

{

EN2=0;