湖南大学工程训练项目报告蓝牙小车.docx
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湖南大学工程训练项目报告蓝牙小车
蓝牙小车报告
小组成员：
班级：
联系方式：
一、引言
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二、总体方案
------------------------------1
三、电路与程序设计
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四、调试方案和调试结果
------------------------------7
五、遇到的问题和解决方案
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六、工程管理方案
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七、总结和体会
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八、实物图
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九、源程序
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一、引言
蓝牙作为一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换（使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波）。
蓝牙自从被创制以来就得到了广泛的关注与应用，现代许多移动设备和固定设备上都安装了蓝牙，进行文件传输、无线控制等。
蓝牙传输范围大，可穿透不同物质以及在物质间扩散；采用跳频展频技术，抗干扰性强；功耗小，成本低等等。
蓝牙的这些优势使得它在控制技术领域备受青睐。
本小组的选题是蓝牙控制小车，意思就是以蓝牙作为无线控制的载体，通过手机上的蓝牙APP对蓝牙芯片发出控制命令，通过串口传输指令给小车的核心STC89C51单片机,51单片机再通过对蓝牙传送的信息进行处理，控制小车各元件，LED灯、静态数码管、蜂鸣器、电机，来指导小车完成指定动作。
二、总体方案
本小组设计的蓝牙小车的控制机制是：
以STC89C51单片机作为控制核心，通过手机上的蓝牙APP对小车发出控制命令，小车上的蓝牙芯片接收到APP发出的指令后通过串口传输给STC89C51单片机，单片机通过对指令的一系列处理，控制小车上相关元件，LED灯、静态数码管、蜂鸣器、电机，来指导小车完成指定动作。
框图：
原理图：
软件流程图：
三、电路与程序设计
（1）电路设计（各单元模块功能）：
1、控制器模块
采用STC89C51单片机，可完全实现ISP在线编程，直接通过USB线为小车烧录程序做开发，不用购买转换器。
作用：
蓝牙小车的控制核心，通过对单片机烧录蓝牙控制程序，检测蓝牙信号，对接收到的蓝牙信号进行处理，对小车发出控制命令，从而完成无线控制。
2.电机驱动模块
运用两块LG9110驱动芯片来分别控制左前轮和右前轮。
作用：
用驱动芯片做单片机与马达的桥梁，当芯片接收到来自单片机的命令信号时，芯片会做出相应的命令来使马达运作，当LG9110的7脚输入为高电压6脚输入为低电压时马达正转，当其6脚输入为高电压7脚输入为低电压时马达反转，从而实现控制左转与右转的功能；通过延时函数调节马达电压的占空比，实现小车的加速减速功能。
3、蓝牙模块
由手机上的蓝牙APP、安装在小车上的蓝牙接收芯片以及4条给STC89C51单片机传送命令的数据线组成。
作用：
通过手机上的蓝牙APP对小车发出控制命令，小车上的蓝牙接收器接收到APP发出的命令后传输给STC89C51单片机，单片机命令进行处理，指导小车完成指定的动作。
蓝牙模块是沟通用户与设备的桥梁。
4.电源模块
采用4节1.5V干电池供电，电压达到6V，给单片机、电机和其他芯片供电。
作用：
给小车提供能源。
5.发光二极管和蜂鸣器
采用普通发光二极管和蜂鸣器分别发出光声进行提示。
作用：
两个发光二极管一直亮着表示小车处于前进状态；发光二极管闪烁和蜂鸣器鸣叫表示小车后退；左边的发光二极管亮而右边的发光二极管灭表示小车左转；右边的发光二极管亮而左边的发光二极管灭表示小车右转。
6.静态数码管
静态数码管用来显示小车的速度。
（2）程序设计：
1、
软件设计原理：
蓝牙芯片检测蓝牙信号，通过串口将蓝牙信号传递给STC89C51单片机。
51单片机接收到蓝牙信号后，经过一定的处理计算，控制小车各部分元件。
1）借助设定全局变量s，并通过改变占空比来模拟PWM控制小车行驶速度
2）借助计时器中断,配合速度变量s来实现流水灯及流水灯速度变化
3）利用延时函数实现LED灯闪烁及蜂鸣器蜂鸣
2、设计所用工具：
KeiluVision4
3、主程序流程框图：
N
Y
4、中断服务子程序：
//串口中断用于接收蓝牙信号
voidUsart（）interrupt4{
switch（SBUF）{
case0x40:
//前进
case0x41:
//后退
case0x42:
//左转
case0x43:
//右转
dat=SBUF;break;
case0x46:
if（s>1）s--;
LED=date[s];break;//减速
case0x45:
if（s<3）s++;
LED=date[s];break;//加速
default:
dat=0x00;
}
RI=0;//清除接收中断标志位
}
//定时器中断用于流水灯
voidTimer0（）interrupt1{
TH0=0x3C;//设置初始值
TL0=0xB0;
Time++;
if（（Time==（4-s））||（Time>3））{//满足条件时移动流水灯
WATER=_crol_（WATER,1）;
Time=0;
}
}
5、通信协议
1）主从关系：
蓝牙技术规定每一对设备之间进行蓝牙通讯时，必须一个为主角色，另一为从角色，才能进行通信，通信时，必须由主端进行查找，发起配对，建链成功后，双方即可收发数据。
理论上，一个蓝牙主端设备，可同时与7个蓝牙从端设备进行通讯。
一个具备蓝牙通讯功能的设备，可以在两个角色间切换，平时工作在从模式，等待其它主设备来连接，需要时，转换为主模式，向其它设备发起呼叫。
一个蓝牙设备以主模式发起呼叫时，需要知道对方的蓝牙地址，配对密码等信息，配对完成后，可直接发起呼叫。
2）呼叫过程：
蓝牙主端设备发起呼叫，首先是查找，找出周围处于可被查找的蓝牙设备。
主端设备找到从端蓝牙设备后，与从端蓝牙设备进行配对，此时需要输入从端设备的PIN码，也有设备不需要输入PIN码。
配对完成后，从端蓝牙设备会记录主端设备的信任信息，此时主端即可向从端设备发起呼叫，已配对的设备在下次呼叫时，不再需要重新配对。
已配对的设备，做为从端的蓝牙耳机也可以发起建链请求，但做数据通讯的蓝牙模块一般不发起呼叫。
链路建立成功后，主从两端之间即可进行双向的数据或语音通讯。
在通信状态下，主端和从端设备都可以发起断链，断开蓝牙链路。
3）数据传输：
蓝牙数据传输应用中，一对一串口数据通讯是最常见的应用之一，蓝牙设备在出厂前即提前设好两个蓝牙设备之间的配对信息，主端预存有从端设备的PIN码、地址等，两端设备加电即自动建链，透明串口传输，无需外围电路干预。
一对一应用中从端设备可以设为两种类型，一是静默状态，即只能与指定的主端通信，不被别的蓝牙设备查找；二是开发状态，既可被指定主端查找，也可以被别的蓝牙设备查找建链。
四．小车的调试方案和调试结果
（1）各模块调试方案和结果：
1、控制器模块：
打开小车开关，观察小车在初始程序下是否工作正常。
通过测试，控制器模块工作正常。
2、电机驱动模块：
烧录电机控制程序，观察两个电机正反转是否正常。
通过测试，电机驱动模块工作正常。
3、蓝牙模块：
下载手机蓝牙APP，并给单片机烧录蓝牙控制程序，通过APP发送命令，若小车做出指定动作，则蓝牙模块正常工作。
通过测试，蓝牙模块工作正常。
4、电源模块：
安装电池，打开小车开关，观察小车电源灯是否亮。
电源灯亮，电源模块工作正常。
5、发光二极管、蜂鸣器和静态数码管：
打开小车开关，观察发光二极管和蜂鸣器在初始程序下是否工作正常。
通过测试，控制器模块工作正常。
（2）系统功能调试方案和结果：
在keil软件上编写程序之后，生成.hex文件，并将它烧录到单片机内，通过手机蓝牙APP给小车发送命令，观察小车是否完成了指定的命令动作，如不能则再次修改程序、检查电路，直至发现错误或测试成功。
五．遇到的问题和解决方案
（1）硬件制作：
1、由于初步接触三极管，不能清楚分辨引脚，未能直接进行焊接，通过询问老师，上网查找资料等方法，顺利焊接成功；
2、实际焊接元器件与电路图有些许出入，通过参照模板及询问老师，将所有的元器件都焊接正确；
3、组员对各类元器件焊接经验不足，焊接时经常出现各类细节问题处理不当，有时需拆下并重装相关部件。
（2）程序编写：
由于小组选定的课题是红外遥控小车，但在红外遥控小车的实现过程中遇到了无法解决的问题。
当小车的电机工作时，小车的红外模块就不能正常工作，即当电机工作时，红外接收始终输出高电平，在更换红外接收及多次修改程序后，断定为小车电路结构问题，向老师反应这个问题后得到相同的答复。
于是在老师的同意之后改为蓝牙控制小车；由于有了红外遥控的调试历练，再加上蓝牙遥控与红外遥控在原理上并无太大区别，所以很快便实现了蓝牙控制小车的所有功能。
（3）功能调试：
功能调试中共遇到两个问题。
一个是电机调速问题，在通过查阅资料和询问老师之后，确定了利用延时函数改变占空比来模拟PWM控制小车行驶速度的方案。
第二个问题是流水灯问题，在实现过程中发现用延时函数实现效果不佳，后经过多次试验，改为利用计时器实现流水灯，效果良好。
六、工程管理方案
（1）人力资源配置：
组长黄金朋：
主要负责小车各部分电路焊接与调整，以及MV拍摄及后期加工。
组员李晓宇：
主要负责小车软件部分，负责编程以实现小车各项功能。
组员许炜娴：
主要负责撰写终期检查报告，以及协助小车MV拍摄。
（2）项目进度计划：
首先完成了主板和各部件的焊接以及机械组装；接着，小组成员先通过图书馆借阅相关图书及网络查找相关资料等方式，了解并学习单片机编程及蓝牙遥控、电动机、LED灯、蜂鸣器等部分的工作原理；在充分学习之后，制定实现蓝牙遥控小车相关功能的方案，并进行编程，实现各项功能；最后对小车进行一定的调试，完善方案，并最终完成蓝牙小车的制作。
七、总结与体会
通过蓝牙小车设计与制作，小组成员都受益匪浅，得到了很大的锻炼，无论是在理论知识方面，还是动手能力方面，都得到了极大的提高，所以，总体上来说本次电子实习任务还是具有很大的意义的。
首先，在蓝牙小车硬件部分的制作中，小组成员通过合理的分工合作，互相帮助，更加扎实了焊接的基本功，此外也掌握了P型三极管和N型三极管的判别方法等等电子元件知识。
然后在软件制作部分，根据本次设计要求，本小组系统地阅读了大量的资料，并认真分析了设计课题的需求，还系统学习了51系列单片机的工作原理及其使用方法，并独立设计蓝牙小车的整个项目。
但是由于原本小组的课题是红外遥控，却因为小车的设计有问题，导致红外遥控无法实现，所以在编程过程中小组成员遇到的失败是很多的，但失败是成功之母，失败也是一种宝贵的财富，所以在失败中，小组成员学会了如何面对，如何寻找失败的原因。
通过本次课题设计，加强了小组成员对专业知识的运用能力，同时也增强了自学能力、收集资料能力、动手能力以及分析解决问题的能力。
当然，最重要的就是小组成员掌握了一种新的工具——keil，通过keil对单片机进行编程可以实现很多的控制功能。
总之，在课题设计的过程中，无论是对于学习方法还是理论知识，我们都有了新的认识，受益匪浅，这将激励我们在今后再接再厉，不断完善自己的理论知识，提高实践运作能力。
八、实物图
九、源程序
#include
#include
#defineLEDP2//静态数码管
#defineWATERP1//流水灯
sbitIB1=P0^0;//LG9110引脚
sbitIA1=P0^1;
sbitIB2=P0^2;
sbitIA2=P0^3;
sbitLEDR=P2^0;//D11
sbitLEDL=P0^7;//D10
sbitBeep=P0^6;//蜂鸣器
sbithit=P3^5;//V3
voidIrInit（）;//初始化函数
voidConfiguration（）;//初始化中断
voidbeep（unsignedcharc）;//蜂鸣函数
voiddelay（unsignedchari）;//延时函数
voidadvance（）;//前进函数
voidback（）;//后退函数
voidleft（）;//左转函数
voidright（）;//右转函数
unsignedchars=3,dat=0x00,Time=0;//s用于调节速度，dat用于存储接收到的蓝牙信号，Time用于流水灯计时
unsignedcharcodedate[4]={0x00,0x9f,0x25,0x0d};//存储静态数码管输出
voidmain（）{//主函数
IrInit（）;
Configuration（）;
while
（1）{
switch（dat）{
case0x00:
LEDL=LEDR=1;break;//停车
case0x40:
advance（）;break;//前进
case0x41:
back（）;break;//后退
case0x42:
left（）;break;//左转
case0x43:
right（）;break;//右转
}
}
}
//初始化函数
voidIrInit（）{
P1=0xff;//熄灭静态数码管
LED=date[s];//显示当前速度
IA1=IA2=IB1=IB2=0;//停止电机
LEDL=LEDR=1;//熄灭前灯
WATER=0Xfe;//流水灯初始
Beep=1;//初始化蜂鸣器
}
//初始化中断
voidConfiguration（）{
TMOD=0x21;//选择计时器工作方式
TH0=0x3C;//设置初始值,定时50MS
TL0=0xB0;
ET0=1;//打开定时器0中断
TR0=1;//启动定时器0
SCON=0X50;//设置为工作方式1
TH1=0XFD;//计数器初始值设置，注意波特率是9600的
TL1=0XFD;
ES=1;//打开接收中断
EA=1;//打开总中断
TR1=1;//打开计数器
}
//串口中断用于接收蓝牙信号
voidUsart（）interrupt4{
switch（SBUF）{
case0x40:
//前进
case0x41:
//后退
case0x42:
//左转
case0x43:
//右转
dat=SBUF;break;
case0x46:
if（s>1）s--;
LED=date[s];break;//减速
case0x45:
if（s<3）s++;
LED=date[s];break;//加速
default:
dat=0x00;
}
RI=0;//清除接收中断标志位
}
//定时器中断用于流水灯
voidTimer0（）interrupt1{
TH0=0x3C;//设置初始值
TL0=0xB0;
Time++;
if（（Time==（4-s））||（Time>3））{//满足条件时移动流水灯
WATER=_crol_（WATER,1）;
Time=0;
}
}
//延时函数
voiddelay（unsignedchari）{
unsignedchara,b;
for（;i>0;i--）
for（b=38;b>0;b--）
for（a=130;a>0;a--）;
}
//前进函数
voidadvance（）{
LEDL=LEDR=0;
if（hit==0）return;//防碰撞
IA1=IA2=1,IB1=IB2=0;
delay（s+1）;
IA1=IA2=IB1=IB2=0;
delay（3-s）;
}
//后退函数
voidback（）{
unsignedchari,j;
for（i=0;i<2;i++）{
for（j=0;j<6;j++）{
IA1=IA2=0,IB1=IB2=1;
beep（s+1）;
IA1=IA2=IB1=IB2=0;
beep（3-s）;
}
LEDL=!
LEDL,LEDR=!
LEDR;//使前灯闪烁
}
}
//左转函数
voidleft（）{
LEDL=0,LEDR=1;
IB1=IA2=1,IA1=IB2=0;
beep（s+1）;
IA1=IA2=IB1=IB2=0;
beep（3-s）;
}
//右转函数
voidright（）{
LEDL=1,LEDR=0;
IA1=IB2=1,IB1=IA2=0;
beep（s+1）;
IA1=IA2=IB1=IB2=0;
beep（3-s）;
}
//蜂鸣函数
voidbeep（unsignedcharc）{
unsignedchara,b;
for（c=c*10;c;c--）{
Beep=!
Beep;
for（a=10;a;a--）
for（b=45;b;b--）;
}
}
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