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安卓手机蓝牙遥控智能车设计(一)
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安卓手机蓝牙遥控智能车设计(一)
电子、智能家居
跨世纪大傻瓜
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发布时间: 2020-04-27
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智能小车可以理解为机器人的一种特例,它是一种能够通过编程手段完成特定任务的小型化机器人。与普遍意义上的机器人相比智能小车制作成本低廉,电路结构简单,程序调试方便,具有很强的趣味性,为此其深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱。全国大学生电子设计竞赛每年都设有智能小车类的题目,由此可见国家对高校机器人研究工作的重视程度。 本设计主要是利用安卓手机的蓝牙功能遥控智能小车,其设计思想与一些日常生活迫切需要的机器人(如测距机器人,搜索机器人,管道探伤机器人)类似。由于采用了超声波传感器,它不受光照强弱和能见度的影响,能耗低,灵敏度高,即使在较复杂的环境内也可以工作。 智能小车系统的设计采用了模块化的设计方法,电路结构简单,调试方便,有很大的扩展空间,稍加改动便可应用于实际生产生活中,也可作为高校学生以及广大机器人爱好者学习研究使用。 系统功能如下: 第一,实现Android手机移动终端来遥控智能车。通过安卓客户端可以对小车进行前后左右遥控以及对手动自动模式切换。第二,利用超声波技术实现自动壁障功能和智能实时测距。第三,利用温度传感器测量人体无法到达的空间温度并实时显示,同时设置温度报警系统。以下是基本功能: 1) 小车整体基于安卓手机移动终端,通过蓝牙无线控制传输,实现手动与自动模式的切换; 2) 自动模式下,小车可以实现自动避障运行; 3) 手动模式下,小车可以实现手动遥控前后左右运行; 4) 可以实现超声波避障和测距,并实时显示障碍物距离; 5) 利用温度传感器测量小车所到之处的温度,并实时显示,同时设置高温报警系统。 ![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202004/6d670d350a82c4e68f36e9a9ee2dc735.png) 1、MCU方案-51单片机 最小系统原理图如下: ![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202004/e26c402dc1c10a61cf69e6b183b7de4d.png) XTAL1 和XTAL2 是独立的输入和输出反相放大器,它们可以被配置为使用石英晶振的片内振荡器,或者是器件直接由外部时钟驱动。在XTAL1、XTAL2 的引脚上外接定时元件(一个石英晶体和两个电容),内部振荡器便能产生自激振荡。一般来说晶振可以在1.2 ~ 12MHz 之间任选,甚至可以达到24MHz 或者更高,但是频率越高功耗也就越大。本设计采用的12MHz 的石英晶振,和晶振并联的两个电容的大小对振荡频率有微小影响,可以起到频率微调作用。当采用石英晶振时,电容可以在20 ~ 40pF 之间选择,本设计采用20pF的电容。 在单片机系统中,复位电路是非常关键的,当程序跑飞(运行不正常)或死机(停止运行)时,就需要进行复位。当STC 15F2K61S2单片机的复位引脚RST( 17 脚)出现2个机器周期以上的高电平时,单片机就执行复位操作。如果RST 持续为高电平,单片机就处于循环复位状态。复位操作通常有两种基本形式:上电自动复位和按键复位。上电瞬间,电容两端电压不能突变,此时电容的负极和RST 相连,电压全部加在了电阻上,RST 的输入为高,芯片被复位。随之+5V电源给电容充电,电阻上的电压逐渐减小,最后约等于0,芯片正常工作。并联在电容的两端为复位按键,当复位按键没有被按下的时候电路实现上电复位,在芯片正常工作后,通过按下按键使RST管脚出现高电平达到手动复位的效果。一般来说,只要RST 管脚上保持10ms 以上的高电平,就能使单片机有效的复位。 2、系统电源设计 由于选择L298N作为电机驱动芯片,它的驱动电压比较大,一般在5V-12V ,为了保证小车在行使过程中保持较快的速度,我们选择使用两节3.7V的18650锂电池串联后直接给L298N驱动芯片供电,单片机最小系统、显示模块、蓝牙模块、超声波模块、测温报警模块及其他外围电路都需要接近5V的稳定电压。 在稳压芯片的选择中,常用的是直插式三端稳压芯片7805,7.4V电压经7805稳压后,输出接近5V的电压为系统供电。由于考虑到电机驱动所引起的瞬态脉冲造成的电源电压不稳定现象,在电源电路设计中,在电源输入端都并联了滤波电容。系统电源电路设计如图3-5所示,其中D为电源指示灯,S为电源总开关。 ![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202004/91b116ef38da45593af58519e95a98fe.png) 3、电机驱动电路设计 单片机的IO输出电流并不能直接驱动直流电机,所以需要使用L298N电机驱动模块。电机驱动电路设计如下图所示。 ![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202004/f8fb64a7c50c9e72cb10bace7b7cde95.png) OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接两个电机。IN1、IN2、IN3、IN4引脚从单片机输入控制电平,控制电机的正反转,ENA、ENB接控制使能端,高电平有效,控制电机的停转。L298N的逻辑功能如表所示。 ![](https://cf05.ickimg.com/bbsimages/202004/2f466606c735900ac3ff6fe558ab10d8.png) 由于设计花费时间较长,本期先讲到这里,下期,我们将会完成显示模块电路、超声波测距、蓝牙模块、温度检测模块的电路设计。 感谢大家关注,欢迎交流。
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