畢設(shè)答辯-基于arduino智能小車設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

姓名：吳融冰指導(dǎo)教師：姜占鵬基于Arduino智能小車設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)智能小車摘要本設(shè)計(jì)采用arduinouno為核心，利用安卓Bluetooth無(wú)線控制小車進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行模式。自動(dòng)運(yùn)行模式實(shí)現(xiàn)智能小車進(jìn)行透過超聲波來(lái)智能避障自動(dòng)行駛的功能；手動(dòng)運(yùn)行模式實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制智能小車進(jìn)行前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止動(dòng)作。利用L293D芯片驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，來(lái)對(duì)雙驅(qū)動(dòng)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)的控制，實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和停止的需求；利用SG90舵機(jī)來(lái)180度旋轉(zhuǎn)HC-SR04超聲波模塊，使其可以對(duì)左方、前方和右方才進(jìn)行測(cè)距，并交給主機(jī)判斷哪一方可以通行，來(lái)進(jìn)行避障操作。利用藍(lán)牙發(fā)送控制信號(hào)，智能小車上的HC-05藍(lán)牙接收智能控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的遠(yuǎn)程無(wú)線遙控功能，可以遠(yuǎn)程無(wú)線對(duì)小車左右轉(zhuǎn)彎，以及前進(jìn)后退，并利用超聲波傳感器進(jìn)行避障。整個(gè)系統(tǒng)的電路模塊化高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性能高。

為此我設(shè)計(jì)了一款A(yù)PP來(lái)進(jìn)行操作智能小車，來(lái)簡(jiǎn)化了控制繁瑣的操作。

Part1功能介紹功能簡(jiǎn)介結(jié)構(gòu)框圖ARDUINOUNOPart2硬件介紹智能小車是以超聲波模塊為根底，再輔以藍(lán)牙遙控模塊的綜合控制，通過arduino處理采集到的信號(hào)，與串口接收到的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能小車的轉(zhuǎn)向、前進(jìn)、后退的控制，識(shí)別障礙物且避開障礙物的自動(dòng)避障。智能小車實(shí)物圖模塊功能設(shè)計(jì)思路微處理機(jī)控制模塊Arduinouno是重要的處理核心，其功能是透過藍(lán)牙模塊傳來(lái)的指令來(lái)確定智能小車的工作模式是手動(dòng)模式還是自動(dòng)模式。假設(shè)為手動(dòng)模式那么透過藍(lán)牙，實(shí)時(shí)操作，arduino來(lái)控制驅(qū)動(dòng)模塊使電機(jī)工作，智能小車按需進(jìn)行各種移動(dòng)；假設(shè)為自動(dòng)模式，那么通過下達(dá)指令，arduinouno控制小車自動(dòng)避障。

電源模塊如下圖，電源模塊由充電電池組成，其中兩枚18650型充電電池給Arduinouno、舵機(jī)模塊、超聲波模塊和藍(lán)牙模塊供電。兩枚充電電池總電壓為7.4v。舵機(jī)模塊控制電路板接受來(lái)自信號(hào)線的控制信號(hào)，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)一系列齒輪組，減速后傳動(dòng)至輸出舵盤。舵機(jī)的輸出軸和位置反響電位計(jì)是相連的，舵盤轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，帶動(dòng)位置反響電位計(jì)，電位計(jì)將輸出一個(gè)電壓信號(hào)到控制電路板，進(jìn)行反響，然后控制電路板根據(jù)所在位置決定電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和速度，從而到達(dá)目標(biāo)停止。其工作流程為：控制信號(hào)→控制電路板→電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)→齒輪組減速→舵盤轉(zhuǎn)動(dòng)→位置反響電位計(jì)→控制電路板反響。舵機(jī)的控制信號(hào)周期為20MS的脈寬調(diào)制〔PWM〕信號(hào)，其中脈沖寬度從0.5-2.5MS,相對(duì)應(yīng)的舵盤位置為0－180度，呈線性變化。超聲波測(cè)距模塊采用IO觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平信號(hào);模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；有信號(hào)返回，通過IO輸出一高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間．測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S))/2超聲波舵機(jī)控制云臺(tái)

本設(shè)計(jì)將超聲波模塊和舵機(jī)模塊結(jié)合起來(lái)

負(fù)責(zé)的主要功能是在智能小車的前方進(jìn)行180度超聲波測(cè)距，判斷其左方、前方和右方，何處無(wú)阻礙可前行。舵機(jī)帶動(dòng)超聲波模塊固定時(shí)間段沿0?、90?、180?進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，超聲波測(cè)量在不同方向上離障礙的距離。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊本設(shè)計(jì)使用L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，可以直接驅(qū)動(dòng)2路3V-16V直流電機(jī)，并提供了5V輸出接口〔輸入最低只要7V〕，就可以給5V單片機(jī)電路系統(tǒng)供電〔低紋波系數(shù)〕,支持5VMCUARM控制，可以方便的控制直流電機(jī)速度和方向，也可以控制1相步進(jìn)電機(jī)，5線4相步進(jìn)電機(jī)。透過arduinouno便于控制小車的兩個(gè)電機(jī)。藍(lán)牙控制模塊本設(shè)計(jì)是從機(jī)模塊，選擇HC-05型號(hào)的藍(lán)牙模塊通過APP來(lái)操作智能小車，其實(shí)是通過藍(lán)牙與小車上搭載的藍(lán)牙進(jìn)行通信。兩方藍(lán)牙配對(duì)成功后就可以進(jìn)行串口通信，并把信號(hào)傳送給arduinouno主機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，完成控制操作。Part3軟件介紹程序邏輯通過超聲波傳感器測(cè)距來(lái)判斷小車的行駛方向，當(dāng)左方、前方和右方測(cè)到距離都大于30cm時(shí)，小車前進(jìn)；假設(shè)是有一方小于30cm，那么判斷左邊距離和右邊距離，假設(shè)是左邊距離小于右邊距離，那么小車右轉(zhuǎn)，相反的，小車左轉(zhuǎn)；這時(shí)還需判斷左邊和右邊的距離是不是都小于15cm，假設(shè)是，那么小車后退，假設(shè)不是，返回判斷左邊距離小于右邊距離？APP界面選單界面氣氛上中下三局部，其中上半局部是藍(lán)牙跟智能小車上安裝的