湖南大学工程训练项目报告-蓝牙小车设计报告 本文关键词：蓝牙，报告，小车，湖南大学，训练
湖南大学工程训练项目报告-蓝牙小车设计报告 本文简介：湖南大学工程训练项目报告蓝牙小车报告小组成员：班级：联系方式：目录一、引言------------------------------1二、总体方案------------------------------1三、电路与程序设计------------------------------3四、调试方
湖南大学工程训练项目报告-蓝牙小车设计报告 本文内容：
湖南大学工程训练项目报告
蓝牙小车报告
小组成员：
班级：
联系方式：
目录
一、
引言
------------------------------1
二、
总体方案
------------------------------1
三、
电路与程序设计
------------------------------3
四、
调试方案和调试结果
------------------------------7
五、
遇到的问题和解决方案
------------------------------7
六、
工程管理方案
------------------------------8
七、
------------------------------8
八、
实物图
------------------------------9
九、
源程序
-----------------------------10
一、引言
蓝牙作为一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换（使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波）。蓝牙自从被创制以来就得到了广泛的关注与应用，现代许多移动设备和固定设备上都安装了蓝牙，进行文件传输、无线控制等。
蓝牙传输范围大，可穿透不同物质以及在物质间扩散；采用跳频展频技术，抗干扰性强；功耗小，成本低等等。蓝牙的这些优势使得它在控制技术领域备受青睐。本小组的选题是蓝牙控制小车，意思就是以蓝牙作为无线控制的载体，通过手机上的蓝牙APP对蓝牙芯片发出控制命令，通过串口传输指令给小车的核心STC89C51单片机,51单片机再通过对蓝牙传送的信息进行处理，控制小车各元件，LED灯、静态数码管、蜂鸣器、电机，来指导小车完成指定动作。
二、总体方案
本小组设计的蓝牙小车的控制机制是：以STC89C51单片机作为控制核心，通过手机上的蓝牙APP对小车发出控制命令，小车上的蓝牙芯片接收到APP发出的指令后通过串口传输给STC89C51单片机，单片机通过对指令的一系列处理，控制小车上相关元件，LED灯、静态数码管、蜂鸣器、电机，来指导小车完成指定动作。
框图：
LED灯
蜂鸣器
静态数码管
电机
STC89C51
蓝牙芯片
蓝牙APP
原理图：
软件流程图：
三、电路与程序设计
（1）电路设计(各单元模块功能)：
1、控制器模块
采用STC89C51单片机，可完全实现ISP在线编程，直接通过USB线为小车烧录程序做开发，不用购买转换器。作用：蓝牙小车的控制核心，通过对单片机烧录蓝牙控制程序，检测蓝牙信号，对接收到的蓝牙信号进行处理，对小车发出控制命令，从而完成无线控制。
2.
电机驱动模块
运用两块LG9110驱动芯片来分别控制左前轮和右前轮。
作用：用驱动芯片做单片机与马达的桥梁，当芯片接收到来自单片机的命令信号时，芯片会做出相应的命令来使马达运作，当LG9110的7脚输入为高电压6脚输入为低电压时马达正转，当其6脚输入为高电压7脚输入为低电压时马达反转，从而实现控制左转与右转的功能；通过延时函数调节马达电压的占空比，实现小车的加速减速功能。
3、蓝牙模块
由手机上的蓝牙APP、安装在小车上的蓝牙接收芯片以及4条给STC89C51单片机传送命令的数据线组成。
作用：通过手机上的蓝牙APP对小车发出控制命令，小车上的蓝牙接收器接收到APP发出的命令后传输给STC89C51单片机，单片机命令进行处理，指导小车完成指定的动作。蓝牙模块是沟通用户与设备的桥梁。
4.
电源模块
采用4节1.5V干电池供电，电压达到6V，给单片机、电机和其他芯片供电。
作用：给小车提供能源。
5.
发光二极管和蜂鸣器
采用普通发光二极管和蜂鸣器分别发出光声进行提示。
作用：两个发光二极管一直亮着表示小车处于前进状态；发光二极管闪烁和蜂鸣器鸣叫表示小车后退；左边的发光二极管亮而右边的发光二极管灭表示小车左转；右边的发光二极管亮而左边的发光二极管灭表示小车右转。
6.静态数码管
静态数码管用来显示小车的速度。
（2）程序设计：
1、软件设计原理：
蓝牙芯片检测蓝牙信号，通过串口将蓝牙信号传递给STC89C51单片机。51单片机接收到蓝牙信号后，经过一定的处理计算，控制小车各部分元件。
1)
借助设定全局变量s，并通过改变占空比来模拟PWM控制小车行驶速度
2)
借助计时器中断,配合速度变量s来实现流水灯及流水灯速度变化
3)
利用延时函数实现LED灯闪烁及蜂鸣器蜂鸣
2、设计所用工具：Keil
uVision4
3、主程序流程框图：
开始
初始化设置
判断是否接到指令？
N
Y
执行指令
4、中断服务子程序：
//串口中断
用于接收蓝牙信号
void
Usart()
interrupt
4
{
switch(SBUF){
case
0x40://前进
case
0x41://后退
case
0x42://左转
case
0x43://右转
dat=SBUF;break;
case
0x46:
if(s>1)s--;
LED=date[s];break;//减速
case
0x45:
if(s3)){
//满足条件时移动流水灯
WATER=_crol_(WATER,1);
Time=0;
}
}
5、通信协议
1）主从关系：
蓝牙技术规定每一对设备之间进行蓝牙通讯时，必须一个为主角色，另一为从角色，才能进行通信，通信时，必须由主端进行查找，发起配对，建链成功后，双方即可收发数据。理论上，一个蓝牙主端设备，可同时与7个蓝牙从端设备进行通讯。一个具备蓝牙通讯功能的设备，
可以在两个角色间切换，平时工作在从模式，等待其它主设备来连接，需要时，转换为主模式，向其它设备发起呼叫。一个蓝牙设备以主模式发起呼叫时，需要知道对方的蓝牙地址，配对密码等信息，配对完成后，可直接发起呼叫。
2）呼叫过程：
蓝牙主端设备发起呼叫，首先是查找，找出周围处于可被查找的蓝牙设备。主端设备找到从端蓝牙设备后，与从端蓝牙设备进行配对，此时需要输入从端设备的PIN码，也有设备不需要输入PIN码。配对完成后，从端蓝牙设备会记录主端设备的信任信息，此时主端即可向从端设备发起呼叫，已配对的设备在下次呼叫时，不再需要重新配对。已配对的设备，做为从端的蓝牙耳机也可以发起建链请求，但做数据通讯的蓝牙模块一般不发起呼叫。链路建立成功后，主从两端之间即可进行双向的数据或语音通讯。在通信状态下，主端和从端设备都可以发起断链，断开蓝牙链路。
3）数据传输：
蓝牙数据传输应用中，一对一串口数据通讯是最常见的应用之一，蓝牙设备在出厂前即提前设好两个蓝牙设备之间的配对信息，主端预存有从端设备的PIN码、地址等，两端设备加电即自动建链，透明串口传输，无需外围电路干预。一对一应用中从端设备可以设为两种类型，一是静默状态，即只能与指定的主端通信，不被别的蓝牙设备查找；二是开发状态，既可被指定主端查找，也可以被别的蓝牙设备查找建链。
四．小车的调试方案和调试结果
（1）各模块调试方案和结果：
1、控制器模块：打开小车开关，观察小车在初始程序下是否工作正常。通过测试，控制器模块工作正常。
2、电机驱动模块：烧录电机控制程序，观察两个电机正反转是否正常。通过测试，电机驱动模块工作正常。
3、蓝牙模块：下载手机蓝牙APP，并给单片机烧录蓝牙控制程序，通过APP发送命令，若小车做出指定动作，则蓝牙模块正常工作。通过测试，蓝牙模块工作正常。
4、电源模块：安装电池，打开小车开关，观察小车电源灯是否亮。电源灯亮，电源模块工作正常。
5、发光二极管、蜂鸣器和静态数码管：打开小车开关，观察发光二极管和蜂鸣器在初始程序下是否工作正常。通过测试，控制器模块工作正常。
（2）系统功能调试方案和结果：
在keil软件上编写程序之后，生成.hex文件，并将它烧录到单片机内，通过手机蓝牙APP给小车发送命令，观察小车是否完成了指定的命令动作，如不能则再次修改程序、检查电路，直至发现错误或测试成功。
五．遇到的问题和解决方案
（1）硬件制作：
1、由于初步接触三极管，不能清楚分辨引脚，未能直接进行焊接，通过询问老师，上网查找资料等方法，顺利焊接成功；
2、实际焊接元器件与电路图有些许出入，通过参照模板及询问老师，将所有的元器件都焊接正确；
3、组员对各类元器件焊接经验不足，焊接时经常出现各类细节问题处理不当，有时需拆下并重装相关部件。
（2）程序编写：
由于小组选定的课题是红外遥控小车，但在红外遥控小车的实现过程中遇到了无法解决的问题。当小车的电机工作时，小车的红外模块就不能正常工作，即当电机工作时，红外接收始终输出高电平，在更换红外接收及多次修改程序后，断定为小车电路结构问题，向老师反应这个问题后得到相同的答复。于是在老师的同意之后改为蓝牙控制小车；由于有了红外遥控的调试历练，再加上蓝牙遥控与红外遥控在原理上并无太大区别，所以很快便实现了蓝牙控制小车的所有功能。
（3）功能调试：
功能调试中共遇到两个问题。一个是电机调速问题，在通过查阅资料和询问老师之后，确定了利用延时函数改变占空比来模拟PWM控制小车行驶速度的方案。第二个问题是流水灯问题，在实现过程中发现用延时函数实现效果不佳，后经过多次试验，改为利用计时器实现流水灯，效果良好。
六、工程管理方案
（1）人力资源配置：
组长黄金朋：主要负责小车各部分电路焊接与调整，以及MV拍摄及后期加工。
组员李晓宇：主要负责小车软件部分，负责编程以实现小车各项功能。
组员许炜娴：主要负责撰写终期检查报告，以及协助小车MV拍摄。
（2）项目进度计划：
首先完成了主板和各部件的焊接以及机械组装；接着，小组成员先通过图书馆借阅相关图书及网络查找相关资料等方式，了解并学习单片机编程及蓝牙遥控、电动机、LED灯、蜂鸣器等部分的工作原理；在充分学习之后，制定实现蓝牙遥控小车相关功能的方案，并进行编程，实现各项功能；最后对小车进行一定的调试，完善方案，并最终完成蓝牙小车的制作。
七、总结与体会
通过蓝牙小车设计与制作，小组成员都受益匪浅，得到了很大的锻炼，无论是在理论知识方面，还是动手能力方面，都得到了极大的提高，所以，总体上来说本次电子实习任务还是具有很大的意义的。
首先，在蓝牙小车硬件部分的制作中，小组成员通过合理的分工合作，互相帮助，更加扎实了焊接的基本功，此外也掌握了P型三极管和N型三极管的判别方法等等电子元件知识。
然后在软件制作部分，根据本次设计要求，本小组系统地阅读了大量的资料，并认真分析了设计课题的需求，还系统学习了51系列单片机的工作原理及其使用方法，并独立设计蓝牙小车的整个项目。
但是由于原本小组的课题是红外遥控，却因为小车的设计有问题，导致红外遥控无法实现，所以在编程过程中小组成员遇到的失败是很多的，但失败是成功之母，失败也是一种宝贵的财富，所以在失败中，小组成员学会了如何面对，如何寻找失败的原因。
通过本次课题设计，加强了小组成员对专业知识的运用能力，同时也增强了自学能力、收集资料能力、动手能力以及分析解决问题的能力。当然，最重要的就是小组成员掌握了一种新的工具——keil，通过keil对单片机进行编程可以实现很多的控制功能。
总之，在课题设计的过程中，无论是对于学习方法还是理论知识，我们都有了新的认识，受益匪浅，这将激励我们在今后再接再厉，不断完善自己的理论知识，提高实践运作能力。
八、实物图
九、源程序
#include
#include
#define
LED
P2
//静态数码管
#define
WATER
P1
//流水灯
sbit
IB1=P0^0;
//LG9110引脚
sbit
IA1=P0^1;
sbit
IB2=P0^2;
sbit
IA2=P0^3;
sbit
LEDR=P2^0;
//D11
sbit
LEDL=P0^7;
//D10
sbit
Beep=P0^6;
//蜂鸣器
sbit
hit=P3^5;
//V3
void
IrInit();
//初始化函数
void
Configuration();
//初始化中断
void
beep(unsigned
char
c);
//蜂鸣函数
void
delay(unsigned
char
i);
//延时函数
void
advance();
//前进函数
void
back();
//后退函数
void
left();
//左转函数
void
right();
//右转函数
unsigned
char
s=3,dat=0x00,Time=0;
//s用于调节速度，dat用于存储接收到的蓝牙信号，Time用于流水灯计时
unsigned
char
code
date[4]={0x00,0x9f,0x25,0x0d};//存储静态数码管输出
void
main(){//主函数
IrInit();
Configuration();
while(1){
switch(dat){
case
0x00:LEDL=LEDR=1;break;//停车
case
0x40:advance();break;//前进
case
0x41:back();break;//后退
case
0x42:left();break;//左转
case
0x43:right();break;//右转
}
}
}
//初始化函数
void
IrInit(){
P1=0xff;
//熄灭静态数码管
LED=date[s];
//显示当前速度
IA1=IA2=IB1=IB2=0;
//停止电机
LEDL=LEDR=1;
//熄灭前灯
WATER=0Xfe;
//流水灯初始
Beep=1;
//初始化蜂鸣器
}
//初始化中断
void
Configuration(){
TMOD=0x21;
//选择计时器工作方式
TH0=0x3C;
//设置初始值,定时50MS
TL0=0xB0;
ET0=1;//打开定时器0中断
TR0=1;
//启动定时器0
SCON=0X50;//设置为工作方式1
TH1=0XFD;//计数器初始值设置，注意波特率是9600的
TL1=0XFD;
ES=1;//打开接收中断
EA=1;//打开总中断
TR1=1;//打开计数器
}
//串口中断
用于接收蓝牙信号
void
Usart()
interrupt
4
{
switch(SBUF){
case
0x40://前进
case
0x41://后退
case
0x42://左转
case
0x43://右转
dat=SBUF;break;
case
0x46:
if(s>1)s--;
LED=date[s];break;//减速
case
0x45:
if(s3)){
//满足条件时移动流水灯
WATER=_crol_(WATER,1);
Time=0;
}
}
//延时函数
void
delay(unsigned
char
i){
unsigned
char
a,b;
for(;i>0;i--)
for(b=38;b>0;b--)
for(a=130;a>0;a--);
}
//前进函数
void
advance(){
LEDL=LEDR=0;
if(hit==0)return;
//防碰撞
IA1=IA2=1,IB1=IB2=0;
delay(s+1);
IA1=IA2=IB1=IB2=0;
delay(3-s);
}
//后退函数
void
back(){
unsigned
char
i,j;
for(i=0;i<2;i++){
for(j=0;j<6;j++){
IA1=IA2=0,IB1=IB2=1;
beep(s+1);
IA1=IA2=IB1=IB2=0;
beep(3-s);
}
LEDL=!LEDL,LEDR=!LEDR;//使前灯闪烁
}
}
//左转函数
void
left(){
LEDL=0,LEDR=1;
IB1=IA2=1,IA1=IB2=0;
beep(s+1);
IA1=IA2=IB1=IB2=0;
beep(3-s);
}
//右转函数
void
right(){
LEDL=1,LEDR=0;
IA1=IB2=1,IB1=IA2=0;
beep(s+1);
IA1=IA2=IB1=IB2=0;
beep(3-s);
}
//蜂鸣函数
void
beep(unsigned
char
c){
unsigned
char
a,b;
for(c=c*10;c;c--){
Beep=!Beep;
for(a=10;a;a--)
for(b=45;b;b--);
}
}
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