zigbee的智能小车系统设计
zigbee的智能小车系统设计[20200128191856]
【摘要】
智能车辆是近年来发展起来的一门新兴综合技术，在军事、科研和工业中有广阔的应用前景。以电动小车为研究对象，分析了智能小车传感系统的各种特征值，包括智能小车的状态特征值和道路环境值，并建立了相应的坐标系。根据小车行驶的实际情况，设计了智能小车的多传感系统，包括：传感的种类、数量以及在智能小车上的安装位置。本系统以设计题目的要求为目的，采用80C51单片机为控制核心，zigbee模块为无线控制的收发端，实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。采用的技术主要有：通过zigbee来控制小车；新型显示芯片的采用.
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】多传感器,数据融合,智能车辆,zigbee技术
引 言 1
一、 系统组成 2
（一）系统方案 2
（二）系统框图： 2
二、 硬件模块 3
（一）zigbee模块 3
（二）无线 6
（三）核心板 6
（四）zigbee模块学习底板 6
（五）CC DEBUGGER 7
（六）L298N电机驱动模块 7
（七）AT89C51学习板 9
三、 串口通信 11
四、 系统调试 11
（一）zigbee模块发射和接收端程序下载 11
（二）小车的组装 12
（三）L298模块的连接 12
（四）AT89C51学习板的连接与程序烧入 13
（五）前进和后退的流程 13
（六）左转和右转的流程 13
五、 问题总结及解决办法 14
（一）CC DEBUGGER插入电脑没反应，未发现新硬件 14
（二）程序烧录失败 14
（三）使用串口调试助手时，串口打开失败 14
六、 总结及展望 15
附录： 16
参考文献： 21
致 谢 21
引 言
智能车辆（Intelligent vehicle）又叫轮式移动机器人，是一个集环境感知、规划决策、遥控控制等功能于一体的综合系统，集中运用计算机、传感、信息、通讯、导航、人工智能以及自动控制等技术，是高科技的综合体。
智能车辆在军事上的应用较为广泛，利用智能车辆代替人工侦查从而减少伤亡取得胜利，一直是各国军事部门研究的重点。智能车辆在科学研究也应用广泛。美国发射的“勇气”号和“机遇”号火星探测器，实质上都是装备先进的智能车辆。随着技术的不断发展，智能车辆技术在民用方面也获得广泛应用，给人们的生活带来巨大便利。
智能车辆的传感系统相当于人的感官系统。人队外界事物的感知，往往不是通过一个感觉器官获得的，而是通过各个感官综合得到的。对于智能车辆，一个准确的外界信息和自身状态信息，往往也不是直接由一个单一的传感器获得，而是由多个相同或不同类型的传感器共同获得的，这些传感器往往是互补的，对于智能车辆十分重要。
本设计车体部分是有PVC为材料制作而成，采用三轮支撑，两轮驱动，一个万向转动轮，以增强小车的转向及支撑能力。转向灵活，容易控制。
控制部分由硬件和软件两大部分组成， 其中硬件有：AT89C51，zigbee模块两个，zigbee学习底板两个，L298驱动模块一个以及其他外围电路组成，CC DEBUGGER下载器一个。
软件主要有下载软件，IAR 7.60进行程序编辑及下载，串口调试助手主要进行命令的输入，程序主要由C语言进行编程。
最终通过硬件和软件的有效结合，以zigbee模块为无线收发端，以串口调试助手为命令的控制端，进行人机互动，当输入L1时，小车前进，当输入L2时，小车后退，当输入L3时，小车左转，当输入L4时，小车右转，实现小车行驶的最基本功能。
一、 系统组成
（一）系统方案
本设计是为了实现一个基于zigbee系统的控制，系统框图主要分为如下几个部分：
1．小车终端供电。主要用两节7号电池对终端供电，通过DC—DC降压，为系统供电。
2．单片机通过zigbee模块的接收端控制，通过上位机发射的信号，经过接收端的处理，传给单片机。
3．单片机根据接收的信号进行处理，根据烧进去的程序进行相应的操作，发出相应的指令
4．每个轮子的驱动采用步进电机，当左转时，右边两个轮子转动， 当右转时，左边两个轮子转动，前行时，四个轮子同时转动。
5．发射端通过PC控制，相应的输入四个代码L1，L2，L3，L4，分别代表，前进，后退，左转，右转。
（二）系统框图：
图1-1 系统框图
系统框图（如图1-1）：上位机控制系统通过串口调试工具控制，在串口调试工具输入相应的代码，传送到zigbee发射端，zigbee接收模块接收到信号后，通过相应的端口传给单片机的P3端口，经过单片机内部已烧录的程序，给P2输出相应的信号，传送至控制模块L298的In端口，做出相应的处理，控制电机的转动。
二、 硬件模块
一个单片机应用系统的硬件电路设计包含有系统扩展和系统配置两部分内容：系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM﹑RAM﹑I/O口﹑定时/记数器﹑中断系统等能量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片。系统配置，既按照系统功能要求配置外围设备，如键盘显示器﹑A/D﹑D/A转换器等，要设计合适的接口电路。
（一）zigbee模块
ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协定，底层是采用IEEE802.15.4标准规范的媒体存取层与实体层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支援大量网络节点、支援多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee协定层从下到上分别为实体层（PHY）、媒体存取层（MAC）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。网络装置的角色可分为ZigBeeCoordinator、ZigBeeRouter、ZigBeeEndDevice等三种。
该产品已广泛应用于物联网产业链中的M2M行业，如智能电网、智能交通、智能家居、金融、移动POS终端、供应链自动化、工业自动化、智能建筑、消防、公共安全、环境保护、气象、数字化医疗、遥感勘测、农业、林业、水务、煤矿、石化等领域。
本设计采用的模块是cc2530，如图2-1所示，
图2-1 cc2530模块
模块资料：
低功耗
—主动模式RX（CPU空闲）：24mA
—主动模式TX在1dBm输出功率（CPU空闲）：29mA
—电源模式1（4us唤醒）：0.2mA
—电源模式2（失眠定时器运行）：1uA
—电源模式3（外部中断）：0.4uA
—电源电压范围宽（2V~3.6V）
CC2530是一个真正的用于IEEE802.15.4，zigbee和RF4CE应用的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总材料成本建立强大的网络节点。CC2530集成了世界领先的RF收发器、增强工业标准的8051MCU，在系统可编程呢flash存储器，8—KB RAM和许多其它强大功能。CC2530有四种不同版本的flash版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB Flash存储器。CC2530十分适合需要超低功耗的系统。这由它的多种运行模式所保证。不同运行模式见的短的转换时间更加保证了它的低功耗消耗。
引脚描述：
CC2530引脚如图2-2所示，每个引脚的简单描述如下：
图2-2 CC2530 RHA 封装（顶视图）
表2-1 引脚描述
引脚名称 引脚号 引脚类型 描述
AVDD1 28 电源（模拟） 2V-3.6V模拟电源连接
AVDD2 27 电源（模拟） 2V-3.6V模拟电源连接
AVDD3 24 电源（模拟） 2V-3.6V模拟电源连接
AVDD4 29 电源（模拟） 2V-3.6V模拟电源连接
AVDD5 21 电源（模拟） 2V-3.6V模拟电源连接
AVDD6 31 电源（模拟） 2V-3.6V模拟电源连接
DCOUPL 40 电源（数字） 1.8V数字电源退耦，不需要外接电路
DVDD1 39 电源（数字） 2V-3.6数字电源连接
DVDD2 10 电源（数字） 2V-3.6数字电源连接
【摘要】
智能车辆是近年来发展起来的一门新兴综合技术，在军事、科研和工业中有广阔的应用前景。以电动小车为研究对象，分析了智能小车传感系统的各种特征值，包括智能小车的状态特征值和道路环境值，并建立了相应的坐标系。根据小车行驶的实际情况，设计了智能小车的多传感系统，包括：传感的种类、数量以及在智能小车上的安装位置。本系统以设计题目的要求为目的，采用80C51单片机为控制核心，zigbee模块为无线控制的收发端，实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。采用的技术主要有：通过zigbee来控制小车；新型显示芯片的采用.
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】多传感器,数据融合,智能车辆,zigbee技术
引 言 1
一、 系统组成 2
（一）系统方案 2
（二）系统框图： 2
二、 硬件模块 3
（一）zigbee模块 3
（二）无线 6
（三）核心板 6
（四）zigbee模块学习底板 6
（五）CC DEBUGGER 7
（六）L298N电机驱动模块 7
（七）AT89C51学习板 9
三、 串口通信 11
四、 系统调试 11
（一）zigbee模块发射和接收端程序下载 11
（二）小车的组装 12
（三）L298模块的连接 12
（四）AT89C51学习板的连接与程序烧入 13
（五）前进和后退的流程 13
（六）左转和右转的流程 13
五、 问题总结及解决办法 14
（一）CC DEBUGGER插入电脑没反应，未发现新硬件 14
（二）程序烧录失败 14
（三）使用串口调试助手时，串口打开失败 14
六、 总结及展望 15
附录： 16
参考文献： 21
致 谢 21
引 言
智能车辆（Intelligent vehicle）又叫轮式移动机器人，是一个集环境感知、规划决策、遥控控制等功能于一体的综合系统，集中运用计算机、传感、信息、通讯、导航、人工智能以及自动控制等技术，是高科技的综合体。
智能车辆在军事上的应用较为广泛，利用智能车辆代替人工侦查从而减少伤亡取得胜利，一直是各国军事部门研究的重点。智能车辆在科学研究也应用广泛。美国发射的“勇气”号和“机遇”号火星探测器，实质上都是装备先进的智能车辆。随着技术的不断发展，智能车辆技术在民用方面也获得广泛应用，给人们的生活带来巨大便利。
智能车辆的传感系统相当于人的感官系统。人队外界事物的感知，往往不是通过一个感觉器官获得的，而是通过各个感官综合得到的。对于智能车辆，一个准确的外界信息和自身状态信息，往往也不是直接由一个单一的传感器获得，而是由多个相同或不同类型的传感器共同获得的，这些传感器往往是互补的，对于智能车辆十分重要。
本设计车体部分是有PVC为材料制作而成，采用三轮支撑，两轮驱动，一个万向转动轮，以增强小车的转向及支撑能力。转向灵活，容易控制。
控制部分由硬件和软件两大部分组成， 其中硬件有：AT89C51，zigbee模块两个，zigbee学习底板两个，L298驱动模块一个以及其他外围电路组成，CC DEBUGGER下载器一个。
软件主要有下载软件，IAR 7.60进行程序编辑及下载，串口调试助手主要进行命令的输入，程序主要由C语言进行编程。
最终通过硬件和软件的有效结合，以zigbee模块为无线收发端，以串口调试助手为命令的控制端，进行人机互动，当输入L1时，小车前进，当输入L2时，小车后退，当输入L3时，小车左转，当输入L4时，小车右转，实现小车行驶的最基本功能。
一、 系统组成
（一）系统方案
本设计是为了实现一个基于zigbee系统的控制，系统框图主要分为如下几个部分：
1．小车终端供电。主要用两节7号电池对终端供电，通过DC—DC降压，为系统供电。
2．单片机通过zigbee模块的接收端控制，通过上位机发射的信号，经过接收端的处理，传给单片机。
3．单片机根据接收的信号进行处理，根据烧进去的程序进行相应的操作，发出相应的指令
4．每个轮子的驱动采用步进电机，当左转时，右边两个轮子转动， 当右转时，左边两个轮子转动，前行时，四个轮子同时转动。
5．发射端通过PC控制，相应的输入四个代码L1，L2，L3，L4，分别代表，前进，后退，左转，右转。
（二）系统框图：
图1-1 系统框图
系统框图（如图1-1）：上位机控制系统通过串口调试工具控制，在串口调试工具输入相应的代码，传送到zigbee发射端，zigbee接收模块接收到信号后，通过相应的端口传给单片机的P3端口，经过单片机内部已烧录的程序，给P2输出相应的信号，传送至控制模块L298的In端口，做出相应的处理，控制电机的转动。
二、 硬件模块
一个单片机应用系统的硬件电路设计包含有系统扩展和系统配置两部分内容：系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM﹑RAM﹑I/O口﹑定时/记数器﹑中断系统等能量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片。系统配置，既按照系统功能要求配置外围设备，如键盘显示器﹑A/D﹑D/A转换器等，要设计合适的接口电路。
（一）zigbee模块
ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协定，底层是采用IEEE802.15.4标准规范的媒体存取层与实体层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支援大量网络节点、支援多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee协定层从下到上分别为实体层（PHY）、媒体存取层（MAC）、网络层（NWK）、应用层（APL）等。网络装置的角色可分为ZigBeeCoordinator、ZigBeeRouter、ZigBeeEndDevice等三种。
该产品已广泛应用于物联网产业链中的M2M行业，如智能电网、智能交通、智能家居、金融、移动POS终端、供应链自动化、工业自动化、智能建筑、消防、公共安全、环境保护、气象、数字化医疗、遥感勘测、农业、林业、水务、煤矿、石化等领域。
本设计采用的模块是cc2530，如图2-1所示，
图2-1 cc2530模块
模块资料：
低功耗
—主动模式RX（CPU空闲）：24mA
—主动模式TX在1dBm输出功率（CPU空闲）：29mA
—电源模式1（4us唤醒）：0.2mA
—电源模式2（失眠定时器运行）：1uA
—电源模式3（外部中断）：0.4uA
—电源电压范围宽（2V~3.6V）
CC2530是一个真正的用于IEEE802.15.4，zigbee和RF4CE应用的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总材料成本建立强大的网络节点。CC2530集成了世界领先的RF收发器、增强工业标准的8051MCU，在系统可编程呢flash存储器，8—KB RAM和许多其它强大功能。CC2530有四种不同版本的flash版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB Flash存储器。CC2530十分适合需要超低功耗的系统。这由它的多种运行模式所保证。不同运行模式见的短的转换时间更加保证了它的低功耗消耗。
引脚描述：
CC2530引脚如图2-2所示，每个引脚的简单描述如下：
图2-2 CC2530 RHA 封装（顶视图）
表2-1 引脚描述
引脚名称 引脚号 引脚类型 描述
AVDD1 28 电源（模拟） 2V-3.6V模拟电源连接
AVDD2 27 电源（模拟） 2V-3.6V模拟电源连接
AVDD3 24 电源（模拟） 2V-3.6V模拟电源连接
AVDD4 29 电源（模拟） 2V-3.6V模拟电源连接
AVDD5 21 电源（模拟） 2V-3.6V模拟电源连接
AVDD6 31 电源（模拟） 2V-3.6V模拟电源连接
DCOUPL 40 电源（数字） 1.8V数字电源退耦，不需要外接电路
DVDD1 39 电源（数字） 2V-3.6数字电源连接
DVDD2 10 电源（数字） 2V-3.6数字电源连接
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