完整版基于单片机智能搅拌小车的设计与应用毕业设计Word文档格式.docx
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其较强的抗干扰性及良好的通用性使其功能也日趋完善。
其中包括LCD1602液晶屏显示，高智能行驶控制，滚筒搅拌，另外在行进中可以尽享柔美的音乐与美丽灯光，倒退中感受安全报警。
关键词：
智能机器人无线遥控STC89C51单片机LCD1602液晶屏智能小车
Basedonsingle-chipcomputerdesignand
applicationofintelligenttruckmixer
Zhujifu
（Hunansanypolytechniccollege,EquipmentmaintenanceClass1201）
Abstract:
Withtheadvancementofscienceandtechnology,intelligentandautomationtechnologyismoreandmorepopular,isalsowidelyusedinrobottoymanufacturing,intelligentrobotismoreandmorediversified.Intelligentrobotisavarietyofhighandnewtechnologyintegration,itisablendofmachinery,electronics,sensors,computerhardware,software,artificialintelligenceandmanyotherdisciplinesofknowledge,involvesmanyoftoday'
scuttingedgetechnology.Withthecontinuousdevelopmentofsociety,intelligentequipmentappearconstantly,thecombinationofwirelessremotecontrolwithsinglechipmicrocomputerisbecomingmoreandmoreextensivelyused.Wirelessremotecontrolduetothedistance,anti-jammingisstrong,hasbeenmoreandmoreappearinallaspectsoflife.WiththisneweightSTC89C51microcontroller,hiseaseofuseandversatilityalsogotthefavourofbroadconsumer.Basedonthetrinitymixersformodelusingagenericwirelessremotecontrolcircuit,basedontheSTC89C51ascontrolcore.Usingspecialcodingdecodingcircuit,usingfewerperipheralstoachievethebasicfunctions.Itsstronganti-interferenceperformanceandgoodversatilitymakesitsfunctionisperfect.IncludingLCD1602LCDdisplay,intelligentcontrol,mixingdrum,alsocanenjoythebeautifulmusicintheprocessionandbeautifullight,feelthesecurityalertintheback.
Keywords:
IntelligentrobotThewirelessremotecontrolSTC89C51microcontrollerLCD1602LCDscreenThesmartcar
目录
1绪论1
1.1问题的提出及研究意义1
1.1.1问题的提出1
1.1.2研究的意义1
1.2国内外研究现状1
1.2.1国内的研究现状1
1.2.2国外研究的现状2
1.3本文研究的目的3
2智能搅拌车整体方案设计4
2.1整体方案设计的思路4
2.2整体方案流程图4
3智能搅拌车系统概况5
3.1主电源模块及系统控制电源变压模块5
3.1.1主电源模块5
3.1.2系统控制电源变压模块7
3.2控制模块单片机7
3.3L298N双H桥直流电机驱动芯片8
3.4直流电机简介10
3.4.1后桥直流电机-齿轮减n20减速电机10
3.4.2搅拌直流电机-130马达10
3.5LCD1602显示模块综合概况11
3.6超再生带解码六路收发模块12
3.7音乐模块及报警模块15
3.8灯光辅助模块16
4智能搅拌车模块方案设计与论证18
4.1车体设计的选择18
4.2电源模块的选择18
4.3电机模块的选择18
4.4电机驱动模块的选择19
4.5显示模块的选择19
4.6无线收发模块的选择20
5智能搅拌车系统硬件电路设计21
5.1LCD1602显示模块21
5.2直流电机驱动模块22
5.3音乐模块及报警模块23
5.4灯光辅助模块24
6智能搅拌车系统软件设计25
6.1LCD1602显示程序设计25
6.2全车高仿真智能行驶程序设计28
7软件的简单介绍32
7.1KeiluVision2的简介32
7.2STC_ISP_V4.8的简介32
8结论与展望35
8.1主要结论35
8.2后续研究工作的展望35
致谢37
参考文献38
附录一：
实物图39
图1实物图39
图2实物图40
图3实物图41
1绪论
智能小车，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航及白动控制等技术，是典型的高新技术综合体。
目前，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。
更重要的是随着汽车工业的迅速发展，与其电子信息产业的融合速度显著提高，汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。
为此运用与了解智能小车是与时俱进的技术。
1．1问题的提出及研究意义
1.1.1问题的提出
于湖南三一工业职业技术学院就读大二期间，很荣幸被欧阳再东老师钦点参加本校的电子技能大赛。
其我的项目就是以三一搅拌车为模型的智能小车设计。
在其中我身感受到电子信息技术的博大精深。
它能集中地运用计算机、传感、信息、通信、导航及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。
智能车辆作为现代工业研究最小单元，是现代工业发展必不能少的一环。
在他基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。
它对于发展国民经济，改善人们的物质，文化生活的需要都起着重要作用。
随着经济建设的迅速发展，电子化、多媒体化、智能化和自动化程度也不断的提高，与此相适应的电子信息技术也在发展，智能化，模块化，高精度化，运用规模也越来越广。
1.1.2研究意义
随着电子技术、计算机技术和制造技术的飞速发展，数码相机、汽车等消费类产品越来越呈现光机电一体化、智能化、小型化等趋势。
各种智能化小车也随之涌现于世，它的出现使其玩具市场结构发生了翻天覆地的变化。
同时它又作为现代工业研究的最小载体，融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术。
从这些可以看出，作为一个多种高新技术的集成体必将成为信息技术行业发展的主流。
随之必将迎来它的发展新时代。
为电子设备智能化开辟更广阔前景。
因此，遥控加智能的技术研究、应用都是非常有意义而且有很高市场价值。
1．2国内研究现状
1.2.1国内研究现状
随国内在智能车系统方面，及对这些高新技术在路面交通上的使用已经有了一定的技术基础，特别是改革开放以来，对这方面的开发研究工作，已经有了长足的发展。
国家科技攻关专题“智能公路技术跟踪”，国家863课题“智能道路系统信息结构及环境感知与重构技术研究”、“基于车路协调的道路智能标识与感知技术研究”、“基于泛在网络技术的道路设施及灾害信息采集和融合”，交通部西部科技项目“新型公路磁引导安全辅助系统开发及示范应用”。
另外，中心还承担了《智能运输系统自适应巡航引导系统性能要求与检测方法》和《智能运输系统车道偏离报警系统性能要求与检测方法》两项行业标准。
目前我国智能车系统（IntelligentHighwaySystem）的应用研究还处于起步阶段，智能车系统的全面实施还有很长的路要走。
现在正努力推进我国智能公路系统研究应用向纵深发展，并以交通运输部试验场环境条件为依托，逐步搭建完善我国目前唯一的智能车实体试验系统。
同时，在科研和具体应用中，综合应用上述几种技术，最终将摸索出一条适合中国国情的智能车发展方向。
近几年，中国的汽车影音电子经过了音频时代、影音时代和导航时代的蜕变，逐渐进入“开发疲惫期”，与此同时，相较以往更加激烈残酷的市场竞争，以及来自洋零部件供应商的不断冲击，也给中国的民族汽车电子零部件供应商带来了更为严峻的考验。
在导航影音时代之后，续写出一个“智能时代”。
而纵观全球汽车工业链，对车载电子的开发，是目前我国汽车产业最有望与国际水平看齐的突破口，在与洋零部件供应商进行对决的过程中，运用自主创新的核心技术，无疑将给洋零部件供应商带来不小的冲击，掀起一轮行业洗牌和技术换代风潮，进而推动民族汽车电子工业开发水平实现大步迈进！
1.2.2国外研究现状
欧洲开发基金资助进行驾驶员监测、道路环境的感知、视觉增强、前车距离控制以及传感器融合方面的研究。
同时,欧洲的一些国家正试验将智能速度适应作为提高车辆安全性的手段,其构想是通过路边标志信息或卫星定位信息以及车载数字地图进行车辆导航,并自动控制车辆的速度。
实验结果表明,采用该系统,能够使交通事故减少20%。
目前在日本,夜视和后视报警系统已应用在某些汽车上,三菱公司和尼桑公司已发布其近期可使用的防撞设备,前方防撞和车道偏离有望在1～2年内实现。
本田公司、尼桑公司和丰田公司也各自在先进安全性车辆计划中发展行车安全电子系统,它们包括:
车道定位系统、前车距离控制系统、自动控制系统、障碍物报警系统、驾驶员打盹报警系统和夜间行人报警系统等。
日本智能公路计划中,提出车辆上采用诸如:
车道保持、十字路口防撞、行人避让和车距保持等技术。
到2015年将在日本全国范围内实施计划。
1.3本文研究的目的
其主要目的是随着人类文明的不断发展，汽车在人们的日常生活中越来越不可或缺，而随着人类的需求和石油危机的到来，使其电动车的开发与设计逐渐走向高峰，发展的同时与其电子信息产业的融合也显的尤为重要，汽车开始不断电子化、多媒体化和智能化方向发展，使其不仅作为一种代步工具、同时能具有交通、娱乐、办公和通讯等多种功能。
本次设计的小车为高智能仿真搅拌车，能解放劳动力减少成本投入，并且安全环保、未来发展前景将十分广阔。
更重要的是能为自动化物流运输、柔性生产组织等系统新产品研发的奠定坚实的基础。
因此，通过对智能搅拌车的设计与制作，可以更好的学习并掌握现代智能车设计的全面知识和锻炼我们利用所学知识分析问题和解决问题的能力。
以便将我们所学的理论知识完美应用到实际工作生产中，培养实际动手能力，提高我们的综合能力。
让我们于21世纪信息技术发达全球化的主流中处于不败之地。
2智能搅拌车整体方案设计
2.1整体方案设计的思路
通过两个变压器分别采用自制单相桥式整流稳压5V电源与其自焊串联型稳压电源10V进行失量叠加成15V电源,随后再与小蜜蜂扩音器12V电源模块进行失量叠加成27V总电源。
其一条支路电流通向搅拌电机，另外主路电流就通向系统控制变压LM2596S-ADJDC-DC可调降压模块，从之纯净输出直流5V电源。
实现对智能搅拌全车系统供电。
接下利用超再生带解码六路收发模块来控制单片机，让单片机翻译传输指令，从而实现相应的功能。
具体的过程如下：
六路无线遥控器，每一路发射一个信号，并且这些信号都呈现为高电平和联动，从之一个信号实现对显示模块与前总灯模块供电，使其达到对其液晶屏显示，灯光闪烁控制。
而另外其他五个信号由无线发射模块发出指令，无线接收模块接收信号后，传递给单片机，单片机翻译接收到信号后，传输给驱动电路和相应灯光电路，随之使驱动电机旋转和相应灯光闪灭，从而实现小车的前进、后退、左转和右转、停止。
2.2整体方案的流程图
基于单片机STC89C51整体设计的智能小车，根据整体方案设计的思路上画出了相对应的流程路，由于是整体结构图，就只是画出了大致的结构流程，而细节将在后面做出介绍。
整体方案的流程图
3智能搅拌车系统概况
3.1主电源模块及系统控制电源变压模块
通过两个变压器分别采用自制单相桥式整流稳压5V电源与其自焊串联型稳压电源10V进行失量叠加成15V电源,随后再与小蜜蜂扩音器12V电源模块进行失量叠加成27V总电源。
3.1.1主电源模块
（1）单相桥式整流稳压5V电源
桥式整流电路的工作原理如下：
e2为正半周时，对D1、D3加正向电压，Dl、D3导通；
对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。
电路中构成e2、D1、Rfz、D3通电回路，在Rfz上形成上正下负的半波整流电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；
对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。
电路中构成e2、D2、Rfz、D4通电回路，同样在Rfz上形成上正下负的另外半波的整流电压。
如此重复下去，结果在Rfz上便得到全波整流电压。
其波形图和全波整流波形图是一样的。
不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。
桥式整流器利用四个二极管，两两对接。
输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；
输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。
桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍，同时桥式整流也是交流电转换成直流电的第一个步骤。
单相桥式整流稳压5V电源电路图
单相桥式整流稳压5V电源实物图
（2）串联型稳压电源10V
串联型稳压电源的工作原理：
串联稳压电源，即利用串联于电路中的调整管Q1进行动态分压而使负载得到稳定电压的电路。
其工作原理，是在输入电压存在波动时，输出电压保持恒定的装置，利用稳压二极管两端电压不变的原理，使输出电压保持不变，并用多级三极管组成达令顿复合电路，组成放大器提高稳压精度。
串联型稳压电路，除了变压、整流、滤波外，稳压部分一般有四个环节：
调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。
当电网电压或负载变动引起输出电压V0变化时，取样电路将输出电压V0的一部分馈送回比较放大器和基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管集—射极间的电压，补偿V0的变化，从而维持输出电压基本不变。
串联型稳压电源10V实物图
3.1.2系统控制电源变压模块
LM2596S-ADJDC-DC可调降压模块简况
IN+:
输入正极IN-:
输入负极
OUT+:
输出正极OUT-:
输出负极
输入：
直流3V至40V（输入电压必须比要输出的电压高1.5v以上。
不能升压）
输出：
直流1.5V至35V电压连续可调，高效率最大输出电流为3A。
特点：
全部使用SANYO固态电容，36u加厚线路板，高Q值大功率电感带输出LED指示灯
注意事项：
长时间工作建议在2.5A以内的电流使用，同时加上散热片（10W以上输出）；
由于是降压模块,为了保证输出稳定,请保持最小1.5V压差。
电压调节：
接入电源（3-40V），调整蓝色电位器旋钮（一般顺时针旋转升压,逆时针旋转降压）并用万用表监测输出电压达到需要电压为止。
LM2596S-ADJDC-DC可调降压模块实物图
3.2控制模块单片机
STC89C51是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-FlashProgramableandErasableReadOnlyMemory）低电压，高性能COMOS8的微处理器，具有片内ROM/EPROM，因此这种芯片构成的最小系统简单、可靠。
用STC89C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如下图示。
由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。
其应用特点：
（1）有可供用户使用的大量I/O线。
（2）内部存储器容量有限。
（3）应用系统开发具有特殊性。
STC89C51实物图
3.3L298N双H桥直流电机驱动芯片
L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。
该芯片采用15脚封装。
主要特点是：
工作电压高，最高工作电压可达46V；
输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；
额定功率25W。
内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；
采用标准逻辑电平信号控制；
具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；
可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。
使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。
L298N双H桥直流电机驱动模块实物图
一.电机接口部分：
OUT1、OUT2、OUT3、OUT4四个接口分别用来连接直流电动机或者是步进电机。
OUT1和OUT2是一组，驱动一个电机。
OUT3和OUT4一组驱动另一个电机。
二.驱动电压部分：
+12V接口用来接驱动电压，特别因注意的是：
（1）常规应用：
当你的驱动电压（上图标识为12V输入，实际可以接受的输入范围是7-12V）为7V-12V的时候，可以使能板载的5V逻辑供电，当使用板载5V供电之后，接口中的+5V供电不要输入电压，但是可以引出5V电压供外部使用。
（2）高压驱动的非常规应用：
当驱动电压高于12V，小于等于24V（芯片手册中提出可以支持到35V，但是按照经验一般298保守应用最大电压支持到24V已经很了不起！
）时，比如要驱动额定电压为18V的电机。
首先必须拔除板载5V输出使能的跳线帽。
然后在5V输出端口外部接入5V电压对L298N内部逻辑电路供电。
（3）GND接口，GND是共地端，要将你用的开发板的GND和这个仪器接上，同时也是电源的共地接口
（4）+5V接口，5V电源正极接口，负极接GND。
三.信号驱动部分这里一共有六个接口，分别是ENA、ENB、IN1、IN2、IN3、IN4
（1）ENA使能OUT1、OUT2的接口，也就是说如果ENA不接高电平，那么OUT1、OUT2驱动的电机是不可能可以驱动的。
（2）ENB同上。
（3）IN1、IN2、IN3、IN4你可以用你的开发板的四个I\O口接它们，它们的高低电平将直接影响到第二部分输出的高低电平（经过芯片的放大，这时的电压已经很高了，这就是作用）。
如果你想驱动电机A运转，可以在A1上加高电平A2上加低电平。
这样电机就有了电势差，就可以运转了，调整电势差可以改变正传反转和加减速（PWM来控制）。
3．4直流电机简介
电动机简称电机，是使机械能与电能相互转换的机械，直流电机把直流电能变为机械能。
作为机电执行元部件，直流电机内部有一个闭合的主磁路。
主磁通在主磁路中流动，同时与两个电路交联，其中一个电路是用以产生磁通的，称为激磁电路；
另一个电路是用来传递功率的，称为功率回路或电驱回路。
现行的直流电机都是旋转电驱式，也就是说，激磁绕组及其所包围的铁芯组成的磁极为定子，带换向单元的电驱绕组和电驱铁芯结合构成直流电机的转子。
3.4.1后桥直流电机▬齿轮减n20减速电机
电机参数：
电压范围：
1.5-6V
电机轴长：
10mm
带3MMD字孔塑料齿轮
齿轮模数：
0.5M
齿数：
15齿，直径8.5mm
齿轮后：
3MM
额定转速：
1.5V200rpm/min0.025A
3.0V430rpm/min0.030A
4.5V675rpm/min0.038A
6.0V890rpm/min0.044A（转/分钟）
3.4.2搅拌直流电机▬130马达
额定转矩：
6.31G.CM（NM）
产品类型：
有刷直流电动机
额定功率：
0.75（W）W
额定电压：
12.0（V）V
额定电流：
0.86（A）A
8530（rpm）r/min
效率：
45.6（%）
直流电机有以下4方面的优点：
（1）调速范围广，且易于平滑调节。
（2）过载、启动、制动转矩大。
（3）易于控制，可靠性高。
（4）调速时的能量损耗较小。
3.5LCD1602显示模块综合概况
1602B可以显示2行16个字符，有8位数据总线D0-D7，和RS、R/W、EN三个控制端口，工作电压为5V，并且带有字符对比度调节和背光。
该模块也可以只用D4-D7作为四位数据分两次传送。
这样的话可以节省MCU的I/O口资源
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