基于超聲成像的遠(yuǎn)程遙控小車設(shè)計(jì)資料

ID:297875 · 發(fā)表于 2018-3-27 17:13

目錄
摘要 3
一、作品介紹 3
二、工作原理 3
三、作品功能、特色3
四、作品結(jié)構(gòu) 3
（一）硬件部分 3
（二）軟件部分 5
五、設(shè)計(jì)方式 6
六、測試方式 7
七、操作方式、使用手冊(cè)7
八、附錄 7
（一）未來開發(fā)方向7
（二）參考資料 7

摘要
隨著我國在國際上地位的提高，科技水品也處于不斷上升階段，尤其是在超聲波使用方面，其中超聲波測距也吸引著廣大科技愛好者不斷對(duì)其研究與拓展應(yīng)用。超聲波測距小車可以無接觸探測周圍障礙，探測人無法看到的區(qū)域并通過超聲波的成像操控小車行駛。本系統(tǒng)的特點(diǎn)是超聲將波與成像結(jié)合，通過超聲波對(duì)距離的測量，通過對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以圖像顯示的形式呈現(xiàn)出來，而得力于 zigbee強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建功能，使得能夠遠(yuǎn)距離對(duì)小車進(jìn)行控制，以及對(duì)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集。

一、作品介紹
該系統(tǒng)通過遙控器對(duì)小車進(jìn)行方向的操控和模式的切換，接收小車測量的距離數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理，在遙控器的液晶屏上以圖像的形式模擬出小車周圍的障礙。從而能夠遠(yuǎn)程控制小車通過未知區(qū)域。
二、工作原理
系統(tǒng)主控芯片采用 HOTELK66FU50芯片，遙控器和小車之間通過 zigbee組網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。通過遙控器的手柄搖桿對(duì)小車進(jìn)行遙控，前后推搖桿的幅度與小車的前進(jìn)或后退速度成正比。左右推動(dòng)搖桿，會(huì)降低小車一側(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，利用兩側(cè)輪子的轉(zhuǎn)速差，做到不同程度的轉(zhuǎn)彎。小車頂部裝有超聲測距傳感器，通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)頂部的超聲測距模塊，每 10度進(jìn)行一次測量，測量完成后將數(shù)據(jù)處理打包發(fā)送給遙控器，遙控器接收到數(shù)據(jù)后，通過相應(yīng)計(jì)算在液晶屏上以打點(diǎn)畫線的方式顯示小車周圍的障礙物。
三、作品功能、特色
由于 8位機(jī)對(duì)視頻圖像處理的乏力，利用攝像頭對(duì)圖像采集十分的困難，而利用超聲進(jìn)行測量，之后通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，也能夠粗略的獲得所在位置的信息，也是為 8位機(jī)提供了一個(gè)圖像采集的替代方案。能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離不可見的操控。
四、作品結(jié)構(gòu)
（一）硬件部分
1：電源部分
電源均采用兩節(jié) 3.7V鋰電池串聯(lián)，在通過 7805將 7.4V降到 5V進(jìn)行供電。
2：遙控器部分模塊
遙控器由液晶屏，zigbee模塊以及手柄組成。主控芯片采用HT66FU50芯片，它具有異步串口通信功能，功耗低速度快，自帶 12位 8通道的高精度的 AD轉(zhuǎn)換器，還有四個(gè)定時(shí)模塊可以使用。通過單片機(jī)的AD對(duì)手柄兩個(gè)搖桿的模擬量進(jìn)行采集，將采集到的四個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算后，通過串口發(fā)送給zigbee模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線發(fā)送。zigbee接收到數(shù)據(jù)后通過串口發(fā)送給 FU50單片機(jī)，單片機(jī)收到數(shù)據(jù)后，經(jīng)過計(jì)算，以 8位并行的方式操作 12864液晶屏，將數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。其系統(tǒng)方框圖如其下圖 1所示

圖 1 遙控器系統(tǒng)方框圖
3：小車部分模塊
小車由直流電機(jī)、zigbee模塊、L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、UL2003步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、步進(jìn)電機(jī)以及超聲測距模塊組成。主控芯片采用 HT66FU50芯片，它具有異步串口通信功能，多達(dá) 34個(gè) IO口，方便操作。還有一個(gè)增強(qiáng)型定時(shí)器，具有 2路 PWM輸出，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)器，具有捕捉輸入模式能進(jìn)行脈寬測量。zigbee模塊接收到數(shù)據(jù)后，通過串口發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)指令進(jìn)行解析。通過調(diào)節(jié) PWM輸出的占空比和操作IO口來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向。通過四個(gè)IO口高低電平的轉(zhuǎn)換，對(duì)四相八拍的步進(jìn)電機(jī)操作轉(zhuǎn)過特定角度。通過標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)器捕捉超聲測距模塊返回的高電平信號(hào)，計(jì)算脈沖時(shí)間獲得距離值。其系統(tǒng)方框圖如其
下圖 2所示

4：無線部分模塊
無線部分采用 TI公司的 cc2530芯片作為主控芯片，它自帶 RF射頻模塊，能夠發(fā)射 2.4GHZ的射頻信號(hào)，發(fā)送接收靈敏度高，只需要少量外圍器件即可實(shí)現(xiàn)。支持 zigbee協(xié)議，能夠最小成本的建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。cc2530與單片機(jī)之間通過串口進(jìn)行通信，由于cc2530是 3.3v供電，而單片機(jī)是5v供電，所以在串口連接上，為了防止串口燒壞，加上了 200歐的限流電阻。

五、設(shè)計(jì)方式
本系統(tǒng)自主開發(fā)，在 14年 3月底開始設(shè)計(jì)，在前三個(gè)禮拜中，主要進(jìn)行主控芯片相關(guān)功能模塊程序
的編寫開發(fā)，例如 AD采集，液晶打點(diǎn)畫線，PWM 波的生成，高脈沖脈沖寬度的計(jì)算，以及cc2530的無線透傳等等。之后按小車部分和遙控器部分分別進(jìn)行整合調(diào)試。
在制作過程中遇到過許多難題，例如主控芯片定時(shí)期的使用，以及 ram空間存儲(chǔ)不夠的問題，之后通過大量的資料查詢，以及和老師同學(xué)的交流，這些問題都一一解決。
在作品制作過程中，隊(duì)員之間采取先散后聚，分工合作的方式。陶景云同學(xué)負(fù)責(zé)編程，硬件搭建，發(fā)揮了主要作用，最終達(dá)到了軟件編程成功運(yùn)行，硬件搭建合理美觀的效果。蘇燕同學(xué)負(fù)責(zé)報(bào)告，墻報(bào)等文案性的工作，起到了輔助作用。
六、測試方式
本系統(tǒng)可以通過遙控器對(duì)小車操控，觀察屏幕上顯示的地形與實(shí)際地形的差別。小車周圍環(huán)境不要太空曠，這樣顯示不出效果，地面應(yīng)盡量平整無水漬。
測試最佳環(huán)境：
1.小車在設(shè)計(jì)的跑道中行駛
2.圍墻高度高于超聲測距器
3.地面光滑無水漬
七、操作方式、使用手冊(cè)
1、先將 zigbee模塊上電組網(wǎng)，分別按下兩個(gè)模塊的左鍵，進(jìn)行綁定。
2、給單片機(jī)上電，顯示歡迎界面，右劃右側(cè)搖桿進(jìn)入操作界面
3、右側(cè)搖桿左右滑動(dòng)選擇模式，搖桿按下確定選擇當(dāng)前顯示的模式。
4、左側(cè)搖桿控制小車的移動(dòng)
八、附錄
（一）未來開發(fā)方向
當(dāng)前系統(tǒng)還有一定的不足，有很多地方可以改善。
更換液晶顯示屏。將12864 換成TFT3.5寸液晶屏，12864 液晶屏的刷新速度較慢，不能及時(shí)的顯示圖像，有較大的延遲性，而 TFT液晶屏的性能更高，不會(huì)造成延遲。提高步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速。提高轉(zhuǎn)速，更快的完成一周的測量。
提高測量精度。將超聲波測量換成微波測量，可以得到更加精確的距離數(shù)值，提高測量的分辨率加入其他設(shè)備�？梢圆捎� Holtek推出的32位單片機(jī)，加入視頻采集，紅外成像等功能，是的小車探測位置區(qū)域的功能越來越強(qiáng)大。

完整的pdf格式文檔51黑下載地址：

14TJ-0004 天津城建大學(xué) 基于超聲成像的遠(yuǎn)程遙控小車.pdf (626.02 KB, 下載次數(shù): 8)

ID:65956 · 發(fā)表于 2018-4-3 10:19

看似很高級(jí)，不過這還不是我能學(xué)會(huì)的，學(xué)習(xí)、備斗、超越！

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