基于超聲成像的遠程遙控小車設計資料

ID:297875 · 發表于 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、作品結構 3
（一）硬件部分 3
（二）軟件部分 5
五、設計方式 6
六、測試方式 7
七、操作方式、使用手冊7
八、附錄 7
（一）未來開發方向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其研究與拓展應用。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域并通過超聲波的成像操控小車行駛。本系統的特點是超聲將波與成像結合，通過超聲波對距離的測量，通過對采集到的數據進行處理，以圖像顯示的形式呈現出來，而得力于 zigbee強大網絡節點構建功能，使得能夠遠距離對小車進行控制，以及對數據的遠程采集。

一、作品介紹
該系統通過遙控器對小車進行方向的操控和模式的切換，接收小車測量的距離數據，通過數據處理，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。從而能夠遠程控制小車通過未知區域。
二、工作原理
系統主控芯片采用 HOTELK66FU50芯片，遙控器和小車之間通過 zigbee組網進行數據傳輸。通過遙控器的手柄搖桿對小車進行遙控，前后推搖桿的幅度與小車的前進或后退速度成正比。左右推動搖桿，會降低小車一側電機的轉速，利用兩側輪子的轉速差，做到不同程度的轉彎。小車頂部裝有超聲測距傳感器，通過步進電機帶動頂部的超聲測距模塊，每 10度進行一次測量，測量完成后將數據處理打包發送給遙控器，遙控器接收到數據后，通過相應計算在液晶屏上以打點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位機對視頻圖像處理的乏力，利用攝像頭對圖像采集十分的困難，而利用超聲進行測量，之后通過對數據的分析，也能夠粗略的獲得所在位置的信息，也是為 8位機提供了一個圖像采集的替代方案。能夠實現遠距離不可見的操控。
四、作品結構
（一）硬件部分
1：電源部分
電源均采用兩節 3.7V鋰電池串聯，在通過 7805將 7.4V降到 5V進行供電。
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轉換器，還有四個定時模塊可以使用。通過單片機的AD對手柄兩個搖桿的模擬量進行采集，將采集到的四個數據進行計算后，通過串口發送給zigbee模塊，實現數據的無線發送。zigbee接收到數據后通過串口發送給 FU50單片機，單片機收到數據后，經過計算，以 8位并行的方式操作 12864液晶屏，將數據顯示在屏幕上。其系統方框圖如其下圖 1所示

圖 1 遙控器系統方框圖
3：小車部分模塊
小車由直流電機、zigbee模塊、L298N電機驅動模塊、UL2003步進電機驅動模塊、步進電機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 34個 IO口，方便操作。還有一個增強型定時器，具有 2路 PWM輸出，一個標準定時器，具有捕捉輸入模式能進行脈寬測量。zigbee模塊接收到數據后，通過串口發送給單片機，單片機對指令進行解析。通過調節 PWM輸出的占空比和操作IO口來控制電機的轉速和方向。通過四個IO口高低電平的轉換，對四相八拍的步進電機操作轉過特定角度。通過標準定時器捕捉超聲測距模塊返回的高電平信號，計算脈沖時間獲得距離值。其系統方框圖如其
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，能夠發射 2.4GHZ的射頻信號，發送接收靈敏度高，只需要少量外圍器件即可實現。支持 zigbee協議，能夠最小成本的建立強大的網絡節點。cc2530與單片機之間通過串口進行通信，由于cc2530是 3.3v供電，而單片機是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、設計方式
本系統自主開發，在 14年 3月底開始設計，在前三個禮拜中，主要進行主控芯片相關功能模塊程序
的編寫開發，例如 AD采集，液晶打點畫線，PWM 波的生成，高脈沖脈沖寬度的計算，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行整合調試。
在制作過程中遇到過許多難題，例如主控芯片定時期的使用，以及 ram空間存儲不夠的問題，之后通過大量的資料查詢，以及和老師同學的交流，這些問題都一一解決。
在作品制作過程中，隊員之間采取先散后聚，分工合作的方式。陶景云同學負責編程，硬件搭建，發揮了主要作用，最終達到了軟件編程成功運行，硬件搭建合理美觀的效果。蘇燕同學負責報告，墻報等文案性的工作，起到了輔助作用。
六、測試方式
本系統可以通過遙控器對小車操控，觀察屏幕上顯示的地形與實際地形的差別。小車周圍環境不要太空曠，這樣顯示不出效果，地面應盡量平整無水漬。
測試最佳環境：
1.小車在設計的跑道中行駛
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
1、先將 zigbee模塊上電組網，分別按下兩個模塊的左鍵，進行綁定。
2、給單片機上電，顯示歡迎界面，右劃右側搖桿進入操作界面
3、右側搖桿左右滑動選擇模式，搖桿按下確定選擇當前顯示的模式。
4、左側搖桿控制小車的移動
八、附錄
（一）未來開發方向
當前系統還有一定的不足，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，不能及時的顯示圖像，有較大的延遲性，而 TFT液晶屏的性能更高，不會造成延遲。提高步進電機轉速。提高轉速，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值，提高測量的分辨率加入其他設備。可以采用 Holtek推出的32位單片機，加入視頻采集，紅外成像等功能，是的小車探測位置區域的功能越來越強大。

完整的pdf格式文檔51黑下載地址：

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

ID:65956 · 發表于 2018-4-3 10:19

看似很高級，不過這還不是我能學會的，學習、備斗、超越！

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基于超聲成像的遠程遙控小車設計資料