无线遥控小车—开题报告

本科毕业设计开题报告

题目：无线遥控小车系统的设计

院（系）：电气与信息工程学院

专业：电子信息工程

班级：电信08-1

姓名：江文聪

学号：

指导教师：陈纯锴

开题报告日期：2011年11月25日

填写说明

一、开题报告应包括下列主要内容：

1．研究目的和意义；

2．国内外发展情况(文献综述)；

3．研究/设计的目标；

4．时间进程；

5．参考文献。

二、开题报告字数应不少于2.5千字。

三、开题报告时间应最迟应于开题答辩后一周上交。

四、若本次开题报告未通过，需在1个月内再次进行开题报告。

五、开题报告结束后，评议小组给出开题报告成绩，由教研室归档。

六、双面打印。

七、此表不够填写时，可另附页。

黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告

题目无线遥控小车系统的设计

1、研究目的和意义

随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。无线遥控小车是上世纪提出的一种新型小车，由于在军事侦察、反恐、防爆、防核化及污染等危险与恶劣环境作业中有广阔的应用前景。无线遥控小车具有体积小、成本低、生存能力强等特点。

本设计基于单片机控制和无线数据传输技术的设计思想。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。无线数据传输技术迅猛发展并已被广泛应用在各个领域, 如：无线RS485、无线PLC, 电力线无线报警, 工业遥控、遥测, 石油钻井张力无线监测, 安防设备无线监控等。

2、国内外发展情况(文献综述)

无线遥控小车的出现大大的缩减了人在危险环境中工作和对危害性任务的作业的直接参与，如在军事侦察、扫雷排险、防核化污染等这些危险与恶劣的环境中。因此，无线遥控小车在这方面的领域中，特别是近些年，发展迅速，并利用这种思想，从小车发展到大车。

2005年卡内基·梅隆大学与美国国防工业制造的Gladiator（角斗士），是一种可无线遥控，并具有自动侦察与搜索能力的无人地面车。

2006年斯洛伐克研究出“天蝎座”无线遥控机器人车——简易爆炸装置的克星。

2006年为了确保飞机起降安全，我国机场有关方面组织专家技术攻关，研制成功无人驾驶遥控驱鸟车，走出了一条利用高科技驱鸟的新路。人员通过遥控器操作，可以变速，在1公里范围内从机场南端到北端来回行驶，具有全天候使用、承担重复强度大、自动化程度高的优点。

2007年8月法国ＥＣＡ公司新近推出的“INBOT”微型无人车，该车可通过掌上电脑或与操纵杆连接的个人计算机控制，虽然貌不惊人，但发展前景却不容小视，无论爆炸物处理还是战术侦察都是它的强项。

2010年6月，武汉科技大学机械工程学院完成气动遥控消防小车的设计，该车动力均以气动为主，通过手持遥控器发出预设指令，在各功能的协调配合下，该车完全可代替消防人员进入复杂危险环境实施救灾作业，从而确保消防人员的人身安全。此外该设备绿色环保，节能减排，有较好的应用价值，具有良好的市场推广前景。

2010年11月开始，我国科技创新协会首届遥控小车比赛正式启动。科技创新协会会员通过组员之间的配合，查阅资料，从零开始。历经4个月，自主设计制作出了一辆辆可以左右转向，前后行进的遥控小车，经过不断调试，无线遥控小车最终成功启动。

2011年德国与瑞士联合组建的“地雷狼”(Minewolf)系统公司最近展出了新型中型“地雷狼”MW330扫雷车。该车可以选择人员操作和远程遥控两种方式,在操作模式中能够抵御重型反坦克地雷的攻击。

2011年5月就读于西班牙加泰罗尼亚理工学院的两名大学生亚历克斯.洛维特和哈维尔·萨卢埃尼亚，制造了世界首架利用汽水铝罐拉环作为燃料的无线遥控小车DAlH2Orean。

3、研究/设计的目标：

利用两片单片机构成主从结构，主机发送控制指令，从机接收控制指令并控制小车运动。主机由单片机、NRF905无线模块和控制按键组成，从机由小车、NRF905无线模块、电机驱动、传感器和单片机组成。主机和从机基于无线模块进行数据传输，主机电路主要负责发送小车运动状态的控制指令；从机电路主要负责小车运动状态指令的接受和实现对运动状态的控制。电机由电机专用驱动芯片L298N 驱动，通过单片机的控制，可轻松实现小车的前进、后退、左转、右转和速度的控制。

无线遥控小车控制系统的软件设计，系统的软件设计分为主机和从机。主机软件设计分为无线数据传输程序，控制程序，从机软件设计分为小车车速数据采集（中断处理程序），无线传输程序，车体控制程序。当设计完成后，要求完成一个能够进行无线的控制小车的前进，后退，左转，右转。

4、研究/设计主要内容：

本设计基于单片机控制的设计思想，选用价格低廉的无线集成电路，采用L298N 专用电机驱动芯片驱动电机，遥控器安装了键盘，通过NRF905无线模块实现了车载系统和遥控系统的通信，从而实现了小车的无线智能控制，使整个系统功能全面。无线遥控小车的控制系统将硬件系统，传感器，驱动控制以及遥控操作等综合起来，集成驱动、控制、传感和能源等于一体。首先要求具有小型化，轻量化的特点，因此要求控制系统尺寸小，重量轻、能耗低、能集成在小车体内；其次，实时性是对控制系统的另一个基本要求，对于不确定环境下的信息采集，处理对小车控制系统的实时性提出了更高的要求。另外，要求实现一个无线遥控小车的运动控制将有诸多工程和技术方面的实际困难。

遥控方式是目前普遍采用的最实用的控制方式，是解决小车智能发展水平与复杂任务之间矛盾的一条有效途径。为了在复杂环境中获取有效的信息，小车必须配置各种类型的传感器。所以，针对无线遥控小车系统的作业性能要求，配备合适的传感器系统作为移动无线小车的感知系统是非常重要的。

本设计是自动控制方面的设计，主要基于无线模块NRF905进行数据的传输，通过按键进行运动状态的选择，工作状态为前进，后退，左转，右转和数据传输，当按键按下时主机端发送状态控制指令，从机端接受状态控制指令并调用相应的控制程序，实现小车的运动功能。

图1 整体框图

本系统采用NRF905无线收发模块来进行无线数据的传输。如图2所示为该模块和单片机的连接图。NRF905模块使用Nordic 公司的NRF905芯片开发而成。NRF905单片无线收发器工作在433/868/915MHZ 的ISM 频段，由一个完全集成的频率调制器一个带解调器的接收器、一个功率放大器、一个晶体震荡器和一个调节器组成。NRF905通过SPI 外围串行接口与单片机通讯,硬件上面没有SPI 的单片机也可以控制本模块，用普通单片机I/O 口模拟SPI 不需要单片机SPI 模块介入，只需添加代码模拟SPI 时序即可[11]。 曼彻斯特编码/解码由片内硬件完成，无需用户对数据进

主单片

机按键

控制液晶

显示

无线

模块无线模块数码显示霍尔测转数

电机

驱动主单片机小车

行曼彻斯特编码，因此使用非常方便。

图2 无线收发模块

单片机应用系统的人机接口部分，需要单片机能够实时、准确地响应用户的输入信号。键盘是一个人机交互的接口，是单片机识别不同的输入信号，并作出不同的响应。键盘有很多种类型，其中使用最多的有独立式按键结构和矩阵式键盘两类。由于本系统需要用到比较多的按键，为了节省单片机I/O线资源，所以采用矩阵式键盘结构，如图3所示。按键选择是一种四管脚的按键，键盘由4根行线和4根列线交叉构成，按键位于行列的交叉点上，这样便构成16个按键。在同样使用8根I/O线的情况下，大大提高了按键的数量。交叉点的行列线是不连接的，当有按键按下的时候，此交叉点处的行线和列线才被导通[9]。

图3 4×4矩阵键盘

5、时间进程：

2011年11月~12月，确定毕业设计的论文题目，收集相关资料。完成开题。

2011年12月~2011年2月末，提出课题研究初步方案，完成电路图的设计。

2012年2月28日~2011年3月25日，毕业实习。

2012年3月26日~2011年4月1日，确定系统某些模块，搭建好各个模块的连接。

2012年4月2日~2011年4月10日，完成遥控器和键盘的焊接工作。

2012年4月11日~2011年4月30日，加上无线模块，并且检查各个模块。

2012年5月1日~2011年5月31日，系统控制过程完成软件设计部分，并进行调试。

2012年6月初到最后，对研究工作和成果进行总结，撰写论文，完成整个设计的研究。

6、参考文献：

[1] 谭浩强.C程序设计(第三版).清华大学出版社.2005

[2] 赵建领.51系列单片机开发宝典.电子工业出版社,2007

[3] Vizimuller. P.RF design guide-systems, circuits, and equations.ArtechHouse, Boston, MA, 1995

[4] Sheng-MingYang;Pei-DerSu.Active damping control of hybrid steppingmotor,Power Electronics and Drive Systems,2001. Proceedings, 2001 4th IEEE International Conferenceon,V olume 2,22-25 Oct.2001 Page(s):749-754 vol.2

[5] 张建平.常用无线收发模块应用与选型.《无线电》,2009

[6] 范红刚,魏学海,任思璟.51单片机自学笔记.北京航空航天大学出版社,2010

[7] AT89S52 DATA SHEEP Atmel Corporation 2001.dec

[8] WANG SH X,WU G N,JIANG W,et al..The principle and illumination applies of light emitting diode[J].Light and Lighting,2006,30(4):32-35

[9] 陈建洪,李金刚,申明等.无线收发芯片NRF905在监测系统中的应用.电子技术，2002.11

[10] Sheng-MingYang;Pei-DerSu.Active damping control of hybrid steppingmotor,Power Electronics and Drive Systems,2001. Proceedings, 2001 4th IEESheu J K,Chang S J,Kuo C H,et al.White2Light Emission From NearUV:InGaN2GaN LED Chip Precoated With BluePGreenPRed Phosphors[J]. IEEE PHOTONICSTECHNLOGYIEITERS ,2003,15(1):18～20

[11] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程—入门、提高、开发、拓展全攻略[M].电子工业出版社,2009

?指导教师意见:

教师签字或盖章：

年月日毕业设计领导小组意见:

组长签字或盖章：

年月日