机电一体化技术课程设计( 寻迹小车)

目录

1.整体设计 (1)

1.1.车体选择 (1)

1.2.驱动电机选择 (1)

1.3.减速箱以及车轮选择 (1)

1.4.微控制器选择 (2)

1.5.传感器的选择 (3)

2.机械部分介绍 (3)

2.1.万向轮简介 (3)

2.2.机械部分三视图 (3)

3.硬件部分介绍 (5)

3.1.芯片器件介绍 (5)

3.2.模块功能介绍 (6)

3.3.整体电路图 (11)

4.软件设计部分 (12)

4.1.主程序流程图 (12)

5.调试与下载 (13)

5.1.Keil软件介绍 (13)

5.2.程序调试 (13)

6.设计总结 (14)

7.参考文献 (15)

附录1:相关程序 (16)

附录2:实物照片 (20)

附录3:原理图 (21)

1.整体设计

1.1.车体选择

本课程设计任务为设计一款基于简易远程无线遥控小车，手机上的上位机通过蓝牙向小车发送指令，小车接收到指令后做出相应的动作。由此需要首先选择合适的车体结构，只要求小车能够实现灵活转动和行走，并且成本在可以接受的范围，基于以上原因选择两轮驱动加两个万向轮均布在底盘上的结构。

1.2.驱动电机选择

由于设计小车体积小，质量轻，且对小车的行驶轨迹没有很高的要求，因此选用130电机作为小车驱动电机。130电机机构简单，价格低廉，控制要求简单，输出转矩较为恒定，可以满足一般低功率场合的要求，如下图1所示：

1.3.减速箱以及车轮选择

由于130电机转速（6V）约为2000-4000转/分，而小车行走时要求速度低而转矩较大，因此要选用合适的减速箱。本次设计选用的减速箱及车轮如图2所示：

减速箱参数为：

a. 无负载转速（6V）：100RPM

b. 无负载电流（6V）：60mA

c. 工作转矩（6V）： 3000mg*cm

1.4.微控制器选择

本次课程设计选用40脚52单片机STC89c52。与基本型51单片机相比，在性能上有很大的提高，速度与传统型8051相比，速度更快。此外和基本型51单片机（例如STC89系列）在引脚封装和程序上有很好的兼容性，基于STC89系列单片机的程序基本无需修改就可以在该52单片机上直接运行。该单片机内部集成MAX810专用复位电路，集成了内部RC振荡器，在对时钟精度要求不高的应用中，可以不需外部晶振电路，直接使用内部RC振荡器，简化外围设计和降低成本，并且提高系统的抗干扰能力。STC12C5A08S2如图3所示：

1.5.传感器的选择

红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限，一般最大不应超过3cm。检测黑线，沿着黑线走。

2.机械部分介绍

2.1.万向轮简介

万向轮就是所谓的活动脚轮，它的结构允许水平360度旋转。脚轮是个统称，包括活动脚轮和固定脚轮。固定脚轮没有旋转结构，不能水平转动只能垂直转动。这两种脚轮一般都是搭配用的，比如手推车的结构是前边两个固定轮，后边靠近推动扶手的是两个活动万向轮。

万向轮是指安装在脚轮轮子的支架能在动载或者静载中水平360度旋转。

制造万向轮的材料有多种，最普遍的材料是：尼龙，聚氨酯，橡胶，铸铁等材料。广泛应用于矿山、机械设备、电子设备、医疗设备、工程装修、纺织、印染、家俱、物流设备、仓储、周转车、机箱、机柜、设备、机电、无尘车间、生产流水线、大型超市等众多行业和各种领域。

根据其不同的用处，轴承分铁芯，铝芯，塑芯，尺寸1寸至8寸不等。其中铁芯,铝芯一般为重型承重轮，使用时常配备刹车器具。

2.2.机械部分三视图

主视图如图4所示：

左视图如图5所示：

俯视图如图6所示：

3.硬件部分介绍

3.1.芯片器件介绍

3.1.1.主控芯片STC89C52

51单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL 公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。

本次课程设计选用宏晶40脚LQFP封装的单时钟/机器周期（1T）52单片机STC89C52。其主要性能参数为：

(1) 8052CPU，1T，单机器/时钟周期，指令代码完全兼容传统8051

(2) 工作电压：3.5V-5.5V

(3) 工作频率：0-35MHz,相当于普通8051的0-420MHz

(4) 用户应用程序空间：2K

(5) 片上集成128字节RAM

(6) 40个通用I/O口，可设置为四种模式：准双向口/弱上拉、强推挽/强上拉、仅为输入/高阻、开漏，每个I/O口驱动能力均可达20mA，但整个芯片不能超过120mA

(7) 时钟源：外部高精度晶振/时钟、内部RC时钟：11MHz-17MHZ

(8) 共4个16位定时器

(9) 7路外部I/O口中断

(10) 两个通用全双工异步串行口(UART)

3.1.2.蓝牙转串口模块HC-06透传模块

蓝牙转串口模块HC-06透传模块。其主要性能参数为：

1）核心模块使用HC-06从模块，引出接口包括VCC,GND,TXD,RXD,预留LED 状态输出脚，单片机可通过该脚状态判断蓝牙是否已经连接，KEY引脚对从机无效2）led指示蓝牙连接状态，闪烁表示没有蓝牙连接，常亮表示蓝牙已连接并打开了端口

3）底板3.3V LDO，输入电压3.6~6V，未配对时电流约30mA，配对后约10mA，输入电压禁止超过7V！

4）接口电平3.3V，可以直接连接各种单片机（51，A VR，PIC，ARM，MSP430等），5V单片机也可直接连接，无需MAX232也不能经过MAX232！

5）空旷地有效距离10米，超过10米也是可能的，但不对此距离的连接质量做保证

6）配对以后当全双工串口使用，支持8位数据位、1位停止位、无奇偶校验的通信格式。

7）在未建立蓝牙连接时支持通过AT指令设置波特率、名称、配对密码，设置的参数掉电保存。蓝牙连接以后自动切换到透传模式