mcu51的智能小车设计开发(附件)【字数：13782】
未来世界一定会朝着智能化的方向去发展，所谓智能化就是不用人为的进行操作，机器可以按照人们提前设置好的模式自主工作在一个特定的环境中，广泛应用于军事、医学、交通、勘探等领域。智能车就是其中的一个体现。本设计以STC15W4K32S4单片机为控制核心，USR-C322 wifi模块接收无线信号，然后通过单片机和wifi模块之间的串口来进行通信。通过电脑/手机连接智能小车的wifi模块控制小车的运动状态和行驶速度，在行驶过程中可以实现超声波避障功能。系统采用模块化设计思想，按功能将系统分为几个独立的模块，将每个模块单独地进行测试，完成各自的功能，然后再把各个实现功能的模块整合为一个整体，运行整体程序，调试并实现小车整体功能，达到设计的目标与要求，使小车可以在一定的环境中自主运行。本设计结构简单，较容易实现，车辆的智能化有所体现。关键词单片机；智能化车辆；无线控制；超声波避障
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 研究的内容和方法 3
第二章 系统方案设计 5
2.1 方案比较与选择 5
2.1.1 主控芯片方案比较与选择 5
2.1.2 电机驱动单元方案比较与选择 5
2.1.3 遥控单元方案比较与选择 6
2.1.4 电源方案 6
2.2 总体设计框图 7
第三章 系统硬件电路设计 8
3.1 单片机最小系统电路 8
3.1.1 时钟选择 9
3.1.2 引脚选择 10
3.1.3 电源电路 11
3.1.4 下载电路 11
3.2 电机驱动电路 12
3.2.1 PWM调速原理 12
3.2.2 L298N工作原理 13
3.3 UART WIFI模块电路 15
3.3.1 wifi模块介绍 15
3.3.2 wifi模块电路设计 15
3.4 超声波模块电路 18
第四章 系统软件设计 19
4.1 电机驱动子程序设计 19
4.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
WIFI控制模块子程序设计 20
4.3 超声波避障子程序设计 21
4.4 主控模块主程序设计 23
第五章 系统测试 24
5.1 电机驱动测试 24
5.2 无线遥控测试 25
5.3 超声波测试 27
5.4 APP开发与测试 28
第六章 总结 30
致 谢 31
参考文献 32
附录一 34
附录二 37
第一章 绪论
随着科学技术的快速发展，智能这一新发明越来越普及，在很多领域都有所涉猎，常见的有工业、军事、交通等领域。多样化成为现代智能机器人的发展特征之一。本课题就是要设计并制作一辆具有wifi遥控功能和超声波避障功能的智能小车。通过电脑或手机发送指令，由wifi模块接收指令，通过串口与单片机通信，从而控制小车运动。当小车在前进时遇到障碍，小车将自动躲避障碍。
1.1 研究的背景和意义
随着社会的日益进步和经济的快速发展，交通堵塞越来越严重，交通事故频发，环境污染加重，能源紧缺等问题越来越突出。人们一直认为，智能运输系统深远地影响着社会经济的繁荣发展以及交通畅通运输，它的贡献突出的表现在：大量减少交通拥堵问题和交通事故，大大减少传统汽车的油耗使之更加绿色化，并且极大的提高交通的安全性、运输的效率，促进了交通运输业繁荣发展。现在，机械、电子信息、电气硬件不再明显划界，自动控制在工业领域中应用也越来越多。作为机械行业的主力产品的汽车，它与电子信息产业的融合发展速度越来越快，随着深入地研究智能汽车，不断完善技术，汽车将会变得越来越智能，电子装置占汽车装置的总比例逐步提高，着将会彻底改变传统汽车的采集与处理信息的方式、控制方式、导航定位等设计方案与体系框架，意味着汽车由原来传统的机械产品将向着更高级的机电一体化智能产品发展[1]。驾驶员使用智能汽车不仅可以把驾驶的负担减轻，而且交通事故的发生率也会大大降低，如果城市智能交通系统比较发达，再加上人们素质的提高以及合理的分配交通运输流，达到智能汽车的无人驾驶的目的完全没有问题。正是有如上所述的这些优点，这就衍生出了智能化汽车的研发。
1.2 国内外研究现状
智能车辆技术既是融合了多种高科技的新型技术研究成果，也是智能交通系统的关键技术。从上世纪50年代开始，国外就开始有了对智能车辆的研究。国外的智能车的发展历程总体看，可以划分成成三个阶段：
第一阶段 20世纪50年代，是最早研究智能车辆阶段。美国Barrett Electronics 公司在1954年研发的AGVS（Automated Guided Vehicle System）是世界上第一个自主控制车系统。该系统有无人操控的特征，提高了车辆运输的自动化水平。
第二阶段 80年代中后期开始，世界主要发达国家对智能车辆的研究以经卓有成效的研究。1986年，在欧洲智能小车技术的探索研究主要是从普罗米修斯项目开始。美国于1995年成立了国家自动高速路联盟。日本于1996年也开始进行智能化车辆的研究，成为亚洲智能化研究的代表。
第三阶段 从90年代开始，虚度国家开始大规模的推广智能车辆技术，进入了更深层次的、更加系统的、大规模化的研究阶段。这个阶段的智能车辆的研究更加地具有深入性和系统性。
到目前为止，研究智能化车辆仍然处在第三个阶段。随着科研技术的不断进步与发展，不断地涌现出具有代表性的智能车。这些科研技术无疑是智能车辆研究的尖端技术，引领时代的潮流。
我国从20世纪80年代才开始研究智能化车辆，相比于国外，开展研究比较滞后。起步阶段大多数研究的研究领域内容相对也比较单一，大多只是针对某个单项技术研究的，智能车系统想要全面推广实施还有很长的路要走。虽然我国在智能车辆技术方面的研究由于起步晚、技术不足等原因，总体水平还比较落后，但现在我们正努力推进我国智能公路系统研究应用的全面发展，并且我们也取得了一系列的成果[2]，主要有：
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第一章 绪论 1
1.1 研究的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 研究的内容和方法 3
第二章 系统方案设计 5
2.1 方案比较与选择 5
2.1.1 主控芯片方案比较与选择 5
2.1.2 电机驱动单元方案比较与选择 5
2.1.3 遥控单元方案比较与选择 6
2.1.4 电源方案 6
2.2 总体设计框图 7
第三章 系统硬件电路设计 8
3.1 单片机最小系统电路 8
3.1.1 时钟选择 9
3.1.2 引脚选择 10
3.1.3 电源电路 11
3.1.4 下载电路 11
3.2 电机驱动电路 12
3.2.1 PWM调速原理 12
3.2.2 L298N工作原理 13
3.3 UART WIFI模块电路 15
3.3.1 wifi模块介绍 15
3.3.2 wifi模块电路设计 15
3.4 超声波模块电路 18
第四章 系统软件设计 19
4.1 电机驱动子程序设计 19
4.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
WIFI控制模块子程序设计 20
4.3 超声波避障子程序设计 21
4.4 主控模块主程序设计 23
第五章 系统测试 24
5.1 电机驱动测试 24
5.2 无线遥控测试 25
5.3 超声波测试 27
5.4 APP开发与测试 28
第六章 总结 30
致 谢 31
参考文献 32
附录一 34
附录二 37
第一章 绪论
随着科学技术的快速发展，智能这一新发明越来越普及，在很多领域都有所涉猎，常见的有工业、军事、交通等领域。多样化成为现代智能机器人的发展特征之一。本课题就是要设计并制作一辆具有wifi遥控功能和超声波避障功能的智能小车。通过电脑或手机发送指令，由wifi模块接收指令，通过串口与单片机通信，从而控制小车运动。当小车在前进时遇到障碍，小车将自动躲避障碍。
1.1 研究的背景和意义
随着社会的日益进步和经济的快速发展，交通堵塞越来越严重，交通事故频发，环境污染加重，能源紧缺等问题越来越突出。人们一直认为，智能运输系统深远地影响着社会经济的繁荣发展以及交通畅通运输，它的贡献突出的表现在：大量减少交通拥堵问题和交通事故，大大减少传统汽车的油耗使之更加绿色化，并且极大的提高交通的安全性、运输的效率，促进了交通运输业繁荣发展。现在，机械、电子信息、电气硬件不再明显划界，自动控制在工业领域中应用也越来越多。作为机械行业的主力产品的汽车，它与电子信息产业的融合发展速度越来越快，随着深入地研究智能汽车，不断完善技术，汽车将会变得越来越智能，电子装置占汽车装置的总比例逐步提高，着将会彻底改变传统汽车的采集与处理信息的方式、控制方式、导航定位等设计方案与体系框架，意味着汽车由原来传统的机械产品将向着更高级的机电一体化智能产品发展[1]。驾驶员使用智能汽车不仅可以把驾驶的负担减轻，而且交通事故的发生率也会大大降低，如果城市智能交通系统比较发达，再加上人们素质的提高以及合理的分配交通运输流，达到智能汽车的无人驾驶的目的完全没有问题。正是有如上所述的这些优点，这就衍生出了智能化汽车的研发。
1.2 国内外研究现状
智能车辆技术既是融合了多种高科技的新型技术研究成果，也是智能交通系统的关键技术。从上世纪50年代开始，国外就开始有了对智能车辆的研究。国外的智能车的发展历程总体看，可以划分成成三个阶段：
第一阶段 20世纪50年代，是最早研究智能车辆阶段。美国Barrett Electronics 公司在1954年研发的AGVS（Automated Guided Vehicle System）是世界上第一个自主控制车系统。该系统有无人操控的特征，提高了车辆运输的自动化水平。
第二阶段 80年代中后期开始，世界主要发达国家对智能车辆的研究以经卓有成效的研究。1986年，在欧洲智能小车技术的探索研究主要是从普罗米修斯项目开始。美国于1995年成立了国家自动高速路联盟。日本于1996年也开始进行智能化车辆的研究，成为亚洲智能化研究的代表。
第三阶段 从90年代开始，虚度国家开始大规模的推广智能车辆技术，进入了更深层次的、更加系统的、大规模化的研究阶段。这个阶段的智能车辆的研究更加地具有深入性和系统性。
到目前为止，研究智能化车辆仍然处在第三个阶段。随着科研技术的不断进步与发展，不断地涌现出具有代表性的智能车。这些科研技术无疑是智能车辆研究的尖端技术，引领时代的潮流。
我国从20世纪80年代才开始研究智能化车辆，相比于国外，开展研究比较滞后。起步阶段大多数研究的研究领域内容相对也比较单一，大多只是针对某个单项技术研究的，智能车系统想要全面推广实施还有很长的路要走。虽然我国在智能车辆技术方面的研究由于起步晚、技术不足等原因，总体水平还比较落后，但现在我们正努力推进我国智能公路系统研究应用的全面发展，并且我们也取得了一系列的成果[2]，主要有：
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