本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )題目 藍(lán)牙遙控循跡智能車 學(xué)院名稱 XXXXXX 學(xué)院 專業(yè)班級 電子信息科學(xué)與技術(shù) 11-3 班 學(xué)生姓名 XXXXXXX 導(dǎo)師姓名 XXXXXXX 二零一五年 五月 二十日藍(lán)牙遙控循跡智能車 作 者 姓 名 X X X 專 業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師姓名 X X X 專業(yè)技術(shù)職務(wù) X X 齊魯工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立研究、撰寫的成果。設(shè)計(jì)（論文）中引用他人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料，均已在設(shè)計(jì)（論文）中加以說明，除此之外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說明并表示了謝意。本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名： 2015 年 5 月 25 日齊魯工業(yè)大學(xué)關(guān)于畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)的說明本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留、送交設(shè)計(jì)（論文）的復(fù)印件，允許設(shè)計(jì)（論文）被查閱和借閱，學(xué)?？梢怨荚O(shè)計(jì)（論文）的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、掃描等復(fù)制手段保存本設(shè)計(jì)（論文）。指導(dǎo)教師簽名： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名 2015 年 5 月 25 日 2015 年 5 月 25 日目 錄摘 要 .1ABSTRACT .2第一章 緒論 .31.1 藍(lán)牙通信的研究背景和現(xiàn)狀 .31.2 整車設(shè)計(jì)思路 .51.3 本文的主要工作 .5第二章 樣開發(fā)環(huán)境、開發(fā)工具介紹 .62.1 樣系統(tǒng)硬件開發(fā)平臺(tái) .62.2 系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺(tái) .7第三章 硬件電路設(shè)計(jì)方案 .133.1 MC9S12XS128 簡介 .133.2 電源管理模塊 .143.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 .153.4 舵機(jī)模塊 .183.5 藍(lán)牙模塊 .183.6 電路安全措施 .19第四章 車體結(jié)構(gòu) .234.1 舵機(jī)安裝調(diào)整 .234.2 前輪定位 .254.3 車體重心 .254.4 離地高度及底盤剛度調(diào)整 .264.5 差速機(jī)構(gòu)的調(diào)整 .27第五章 軟件程序的設(shè)計(jì)方案 .285.1 系統(tǒng)初始化 .285.2 控制程序 .305.3 問題與結(jié)論 .31結(jié)束語 .28參考文獻(xiàn) .31附 錄 .32致 謝 .35XXX 工業(yè)大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）0摘 要本系統(tǒng)使用了 FreeScale 的 16 位單片機(jī) MC9S12XS128 作為主控芯片，使用飛思卡爾公司開發(fā)的 Code Warrior 作為 XS128 芯片的開發(fā)環(huán)境及工具。其工作原理為：通過安卓手機(jī) APP 的上位機(jī)利用藍(lán)牙通信與遙控小車下位機(jī)端連接，再通過藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口將消息發(fā)送給 XS128 單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)接到的指令執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作。遙控小車下位機(jī)由車模和電路板組成。車模為購買的飛思卡爾比賽專用車模。通過 Altium Designer 畫出 PCB，并由 PCB 廠打樣出電路板。電路板供電電池為 7.2V 直流，通過降壓穩(wěn)壓芯片 AMS1117 分別產(chǎn)生 5V 和 3.3V，其中一個(gè) 5V 單獨(dú)給電機(jī)供電，舵機(jī)、單片機(jī)則由另外一個(gè) 5V 供電；藍(lán)牙模塊則采用3.3V 供電。小車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分采用 BTS7960 芯片驅(qū)動(dòng)電路，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)；舵機(jī)負(fù)責(zé)小車的左右轉(zhuǎn)向，藍(lán)牙模塊則采用市面上較為普遍的 HC-06 藍(lán)牙從機(jī)模塊。關(guān)鍵字：MC9S12XS128 Code Warrior Altium Designer 藍(lán)牙通信 齊魯工業(yè)大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1ABSTRACTIn this system, MC9S12XS128 16 bit microcontroller FreeScale is taken as the master chip, and the Warrior Code developed by the company is used as the development environment and tools of XS128 chip. Its working principle is: Android mobile app through the PC using Bluetooth communication and smart car slave end connected via Bluetooth and then turn the serial port to send a message to xs128 microcontroller, microcontroller according to the received instruction execution related actions.The smart car is composed of the model and the circuit board.Car models for the purchase of the car Carle special car model. Draw PCB by Designer Altium and draw the PCB from PCB factory. Circuit board power supply battery 7.2V DC. Through the step-down regulator ams1117 chip respectively 5V and 3.3V, among them a 5V single power to the motor, steering gear, SCM is also a 5V power supply; Bluetooth module is used 3.3V power supply. Trolley motor driven in part by bts7960 driver circuit, control the motor positive inversion. The steering engine is responsible for car turning left or right, Bluetooth module is the market more common hc-06 Bluetooth from the module.Keywords:MC9S12XS128;Code warrior;Altium designer;Bluetooth communicationXXX 工業(yè)大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2第一章 緒論1.1 藍(lán)牙通信的研究背景和現(xiàn)狀隨著數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的不斷深入及發(fā)展，現(xiàn)在我們身邊隨處可見智能化產(chǎn)品，智能化已成為勢不可擋的歷史趨勢，其中正在興起的智能家居系統(tǒng)，就是在這種形勢下產(chǎn)生的。很多家庭已經(jīng)從原先豪華大氣的裝飾風(fēng)格轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓呖萍?、信息化的家庭裝飾風(fēng)格，這種裝飾風(fēng)格的轉(zhuǎn)變深刻體現(xiàn)了人類享受科技成果帶來的更加舒適、便捷的生活環(huán)境。而其中的一大熱點(diǎn)就是如何建立一個(gè)高效率且低成本的智能家居系統(tǒng)。智能家居網(wǎng)絡(luò)是指在家庭內(nèi)部通過一定的傳輸介質(zhì)將各種電氣設(shè)備和電氣子系統(tǒng)連接起來，采用統(tǒng)一通信協(xié)議，對內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源共享，對外通過網(wǎng)關(guān)與外部網(wǎng)互聯(lián)進(jìn)行信息交換的局域網(wǎng)。而手機(jī)以其高集成、易攜帶等特點(diǎn)作為當(dāng)代人類必不可少的通信及娛樂設(shè)備，必然成為智能家居控制系統(tǒng)的控制器或者服務(wù)器。而藍(lán)牙因其抗干擾能力強(qiáng)、低成本、使用方便等特點(diǎn)成為現(xiàn)代智能家居通信的首選。藍(lán)牙無線收發(fā)器采用擴(kuò)展頻譜跳頻技術(shù)，在一次傳輸中信號(hào)不會(huì)長時(shí)間呆在一個(gè)頻率上，而是從一個(gè)頻率跳到另一個(gè)頻率上，因此不會(huì)受到該頻率段信號(hào)的影響。藍(lán)牙還具有自動(dòng)同步、自動(dòng)連網(wǎng)功能，支持各種設(shè)備之間的短距無線通信。一旦一臺(tái)支持藍(lán)牙通信的設(shè)備發(fā)現(xiàn)另一個(gè)同樣支持藍(lán)牙通信的設(shè)備，它便會(huì)自動(dòng)連接，建立一種無線網(wǎng)絡(luò)，不需要用戶進(jìn)行操作，很方便。此外，藍(lán)牙模塊價(jià)格便宜、體積小，功耗低。藍(lán)牙模塊處于待機(jī)模式時(shí)，已配對過的手機(jī)向藍(lán)牙模塊發(fā)送文件，未配對的手機(jī)需先進(jìn)行配對，輸入正確配對密碼即可配對。且無論是處于待機(jī)狀態(tài)還是工作狀態(tài)，藍(lán)牙模塊的能耗幾乎很少，正常的 3V 供電足夠藍(lán)牙模塊工作很久。藍(lán)牙模塊體積小，且價(jià)格十分便宜，靈活方面，完全不占用家庭空間，完全適合家庭全面采用。我們可以想象這樣一個(gè)畫面：出門遠(yuǎn)行的你，再也不用擔(dān)心家里遭竊或因疏忽忘記關(guān)火關(guān)電的發(fā)生了。只要出現(xiàn)異常情況，智能家居系統(tǒng)會(huì)通過藍(lán)牙向家居設(shè)備發(fā)送指令，觸發(fā)報(bào)警、關(guān)火、關(guān)電等指令；當(dāng)你下班回家后，按一下手機(jī)設(shè)置的開關(guān)，所有你想要開啟的家電設(shè)備會(huì)立馬打開，再也不用一個(gè)一個(gè)的去找房間角落里的開關(guān)了；通過預(yù)先設(shè)置好的程序，溫度檢測模塊會(huì)通過藍(lán)牙發(fā)送數(shù)據(jù)到單片機(jī)控制芯片，由芯片自動(dòng)作出反應(yīng)是否關(guān)閉或開啟空調(diào)等等。研究藍(lán)牙無線技術(shù)可以很好的了解藍(lán)牙通信，掌握智能家居的原理，爭取追趕物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的前沿，讓我們的生活變得更聰明、更方便、更舒適。目前藍(lán)牙無線技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用的十分廣泛了，最新的應(yīng)用形式是“物聯(lián)網(wǎng)”。早在很久以前，藍(lán)牙耳機(jī)已經(jīng)火遍大江南北了，如今，藍(lán)牙鼠標(biāo)，藍(lán)牙鍵盤，藍(lán)牙掃描儀，藍(lán)牙遙控器，藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)、藍(lán)牙適配器等等等等，你有你想不到的，沒有藍(lán)牙做不到的，藍(lán)牙早已滲透進(jìn)我們的生活了。但是它還沒有停止的意思，XXX 工業(yè)大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3現(xiàn)在很多智能家居、可穿戴設(shè)備，都是用藍(lán)牙連接的；除此之外，還有許多新創(chuàng)新技術(shù)領(lǐng)域也用到了藍(lán)牙技術(shù)，比如藍(lán)牙生成密碼門鎖開門、家庭警報(bào)等等。毫無疑問，藍(lán)牙技術(shù)是現(xiàn)在最流行的的、最方便的無線連接技術(shù)。目前藍(lán)牙的最新版本為 4.16，能夠以增強(qiáng)的形式將數(shù)據(jù)傳輸給主機(jī)，為開發(fā)人員帶來了更多的靈活性。早期的藍(lán)牙都需要直接與主機(jī)通信，但現(xiàn)在的設(shè)備可以單獨(dú)存儲(chǔ)，然后再將數(shù)據(jù)反饋給主機(jī)。比如目前流行的計(jì)步器或是運(yùn)動(dòng)手環(huán)產(chǎn)品，如果使用了 4.0 及以下的藍(lán)牙版本，需要分批將數(shù)據(jù)發(fā)送到手機(jī)上，比較耗電；而 4.1 版本則能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，在完成操作后一并發(fā)送給手機(jī)，這是一個(gè)更高效的方式，減少對手機(jī)依賴的同時(shí)，還能夠節(jié)省電力。這項(xiàng)功能對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也將產(chǎn)生巨大的影響，不過由于 4.1 版本在去年 12 月才正式發(fā)布，還需要時(shí)間來普及。盡管藍(lán)牙技術(shù)有這么多強(qiáng)大的優(yōu)勢，但是目前也面臨著巨大挑戰(zhàn)，比如NFC 和 WIFI。首先是 NFC，它的特點(diǎn)是更加方便，只要支持 NFC 的兩個(gè)設(shè)備輕輕觸碰一下，就可以立即連接，特別適合短距離點(diǎn)對點(diǎn)傳輸，這樣就免去了藍(lán)牙需要配對的麻煩，但也恰恰成了 NFC 的短板。只有達(dá)到 4 厘米左右的接觸才可以實(shí)現(xiàn)連接，而藍(lán)牙目前可以達(dá)到 100 米，因此它對于藍(lán)牙幾乎沒有威脅。真正有威脅就要數(shù) WIFI 了。相比于 NFC，WIFI 沒有距離限制，很多方面也與藍(lán)牙類似，而且最高 250Mbps 的傳輸速率，并且在未來有望實(shí)現(xiàn)每秒 2GB 的數(shù)據(jù)傳輸速度，也是藍(lán)牙無法匹及的，這也是目前 WIFI 大量運(yùn)用的一大原因。那這樣說，WIFI 要取代藍(lán)牙了嗎？目前來說，還沒有。因?yàn)樗{(lán)牙有一項(xiàng)天然的優(yōu)勢，那就是低能耗，這也是 WIFI 的最大弊端，因此它不適合需要低能耗的設(shè)備。在這樣看來，藍(lán)牙的前景還是挺樂觀的，在短期來看，WIFI 仍然作為藍(lán)牙的補(bǔ)充而出現(xiàn)，藍(lán)牙的主體地位無可撼動(dòng)。1.2 整車設(shè)計(jì)思路遙控小車的工作模式如下圖所示：藍(lán)牙模塊獲取上位機(jī)指令信號(hào)，信號(hào)輸入到 S12 控制核心，進(jìn)行進(jìn)一步處理以判定結(jié)果；通過單片機(jī)串口輸出信號(hào)控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)向和電機(jī)的控制，通過 PWM 控制驅(qū)動(dòng)電路調(diào)整電機(jī)的功率。XXX 工業(yè)大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4圖 1-1 遙控小車模塊及供電圖1.3 本文的主要工作本文主要采用三個(gè)章節(jié)來闡述此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程及方法。第一章講述的是遙控小車的硬件電路設(shè)計(jì)方案，而硬件電路又主要分為電源和電機(jī)兩大部分。其中電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片選擇是一個(gè)極其重要的事情，也是此次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。驅(qū)動(dòng)芯片的選擇決定著電路的設(shè)計(jì)，電路的設(shè)計(jì)又影響著程序的編寫，因此首先決定好芯片是重中之重。而電源的降壓及穩(wěn)壓芯片則都采用了 AMS1117 系列芯片，藍(lán)牙模塊直接購買了市場是的 HC-06 從機(jī)模塊。第二章講述的是車體機(jī)械結(jié)構(gòu)改裝方案。車體的改裝是為了增加小車的耐用及穩(wěn)定性，防止在大量的運(yùn)行中容易損壞的現(xiàn)象的發(fā)生。第三章講述的是軟件程序的設(shè)計(jì)方案。為實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的通信連接，我與隊(duì)友進(jìn)行了藍(lán)牙通信協(xié)議的確定。并且力求下位機(jī)的程序短小、精悍、實(shí)用，不需要過多的花樣功能，只求完美的運(yùn)行遙控小車的基本功能，并且做到反應(yīng)靈敏，不遲疑。XXX 工業(yè)大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5第二章 開發(fā)環(huán)境、開發(fā)工具介紹前面幾章一直是在為系統(tǒng)制定方案以及方案的細(xì)化。但整個(gè)系統(tǒng)的完善主要還是在系統(tǒng)的調(diào)試。在細(xì)分的每個(gè)模塊中，大部分都涉及有眾多參數(shù)，對這些參數(shù)的確定就需要軟硬件聯(lián)合調(diào)試。而這過程就需要一整套開發(fā)調(diào)試環(huán)境已工具。包括程序源代碼的編輯以編譯環(huán)境，參數(shù)調(diào)節(jié)與設(shè)定工具。我的主要開發(fā)環(huán)境是 Metrowerks 公司專門為飛思卡爾 S12 系列芯片設(shè)的Codewarrior IDE，可從飛思卡爾半導(dǎo)體公司相關(guān)網(wǎng)頁上下載到 CW_S 12_v5.1_Special.exe。開發(fā)工具主要是 Altium 公司推出的 AltiumDesigner10.0 專業(yè)制圖軟件。2.1 系統(tǒng)硬件開發(fā)平臺(tái)在制作小車的硬件部分時(shí)，為了讓其更加穩(wěn)定，我們采用了定做印刷電路板的方法，在畫 PCB 時(shí)，我們使用的是 Altium 公司推出的 Altium Designer10 專業(yè)制圖軟件，它是業(yè)界首例將設(shè)計(jì)流程、集成化 PCB 設(shè)計(jì)、可編程器件（如 FPGA）設(shè)計(jì)和基