基于超声成像的远程遥控小车设计资料 -

标题: 基于超声成像的远程遥控小车设计资料 [打印本页]

作者: lcf1320363098 时间: 2018-3-27 17:13
标题: 基于超声成像的远程遥控小车设计资料

目录
摘要 3
一、作品介绍 3
二、工作原理 3
三、作品功能、特色3
四、作品结构 3
（一）硬件部分 3
（二）软件部分 5
五、设计方式 6
六、测试方式 7
七、操作方式、使用手册7
八、附录 7
（一）未来开发方向7
（二）参考资料 7

摘要
随着我国在国际上地位的提高，科技水品也处于不断上升阶段，尤其是在超声波使用方面，其中超声波测距也吸引着广大科技爱好者不断对其研究与拓展应用。超声波测距小车可以无接触探测周围障碍，探测人无法看到的区域并通过超声波的成像操控小车行驶。本系统的特点是超声将波与成像结合，通过超声波对距离的测量，通过对采集到的数据进行处理，以图像显示的形式呈现出来，而得力于 zigbee强大网络节点构建功能，使得能够远距离对小车进行控制，以及对数据的远程采集。

一、作品介绍
该系统通过遥控器对小车进行方向的操控和模式的切换，接收小车测量的距离数据，通过数据处理，在遥控器的液晶屏上以图像的形式模拟出小车周围的障碍。从而能够远程控制小车通过未知区域。
二、工作原理
系统主控芯片采用 HOTELK66FU50芯片，遥控器和小车之间通过 zigbee组网进行数据传输。通过遥控器的手柄摇杆对小车进行遥控，前后推摇杆的幅度与小车的前进或后退速度成正比。左右推动摇杆，会降低小车一侧电机的转速，利用两侧轮子的转速差，做到不同程度的转弯。小车顶部装有超声测距传感器，通过步进电机带动顶部的超声测距模块，每 10度进行一次测量，测量完成后将数据处理打包发送给遥控器，遥控器接收到数据后，通过相应计算在液晶屏上以打点画线的方式显示小车周围的障碍物。
三、作品功能、特色
由于 8位机对视频图像处理的乏力，利用摄像头对图像采集十分的困难，而利用超声进行测量，之后通过对数据的分析，也能够粗略的获得所在位置的信息，也是为 8位机提供了一个图像采集的替代方案。能够实现远距离不可见的操控。
四、作品结构
（一）硬件部分
1：电源部分
电源均采用两节 3.7V锂电池串联，在通过 7805将 7.4V降到 5V进行供电。
2：遥控器部分模块
遥控器由液晶屏，zigbee模块以及手柄组成。主控芯片采用HT66FU50芯片，它具有异步串口通信功能，功耗低速度快，自带 12位 8通道的高精度的 AD转换器，还有四个定时模块可以使用。通过单片机的AD对手柄两个摇杆的模拟量进行采集，将采集到的四个数据进行计算后，通过串口发送给zigbee模块，实现数据的无线发送。zigbee接收到数据后通过串口发送给 FU50单片机，单片机收到数据后，经过计算，以 8位并行的方式操作 12864液晶屏，将数据显示在屏幕上。其系统方框图如其下图 1所示

图 1 遥控器系统方框图
3：小车部分模块
小车由直流电机、zigbee模块、L298N电机驱动模块、UL2003步进电机驱动模块、步进电机以及超声测距模块组成。主控芯片采用 HT66FU50芯片，它具有异步串口通信功能，多达 34个 IO口，方便操作。还有一个增强型定时器，具有 2路 PWM输出，一个标准定时器，具有捕捉输入模式能进行脉宽测量。zigbee模块接收到数据后，通过串口发送给单片机，单片机对指令进行解析。通过调节 PWM输出的占空比和操作IO口来控制电机的转速和方向。通过四个IO口高低电平的转换，对四相八拍的步进电机操作转过特定角度。通过标准定时器捕捉超声测距模块返回的高电平信号，计算脉冲时间获得距离值。其系统方框图如其
下图 2所示

4：无线部分模块
无线部分采用 TI公司的 cc2530芯片作为主控芯片，它自带 RF射频模块，能够发射 2.4GHZ的射频信号，发送接收灵敏度高，只需要少量外围器件即可实现。支持 zigbee协议，能够最小成本的建立强大的网络节点。cc2530与单片机之间通过串口进行通信，由于cc2530是 3.3v供电，而单片机是5v供电，所以在串口连接上，为了防止串口烧坏，加上了 200欧的限流电阻。

五、设计方式
本系统自主开发，在 14年 3月底开始设计，在前三个礼拜中，主要进行主控芯片相关功能模块程序
的编写开发，例如 AD采集，液晶打点画线，PWM 波的生成，高脉冲脉冲宽度的计算，以及cc2530的无线透传等等。之后按小车部分和遥控器部分分别进行整合调试。
在制作过程中遇到过许多难题，例如主控芯片定时期的使用，以及 ram空间存储不够的问题，之后通过大量的资料查询，以及和老师同学的交流，这些问题都一一解决。
在作品制作过程中，队员之间采取先散后聚，分工合作的方式。陶景云同学负责编程，硬件搭建，发挥了主要作用，最终达到了软件编程成功运行，硬件搭建合理美观的效果。苏燕同学负责报告，墙报等文案性的工作，起到了辅助作用。
六、测试方式
本系统可以通过遥控器对小车操控，观察屏幕上显示的地形与实际地形的差别。小车周围环境不要太空旷，这样显示不出效果，地面应尽量平整无水渍。
测试最佳环境：
1.小车在设计的跑道中行驶
2.围墙高度高于超声测距器
3.地面光滑无水渍
七、操作方式、使用手册
1、先将 zigbee模块上电组网，分别按下两个模块的左键，进行绑定。
2、给单片机上电，显示欢迎界面，右划右侧摇杆进入操作界面
3、右侧摇杆左右滑动选择模式，摇杆按下确定选择当前显示的模式。
4、左侧摇杆控制小车的移动
八、附录
（一）未来开发方向
当前系统还有一定的不足，有很多地方可以改善。
更换液晶显示屏。将12864 换成TFT3.5寸液晶屏，12864 液晶屏的刷新速度较慢，不能及时的显示图像，有较大的延迟性，而 TFT液晶屏的性能更高，不会造成延迟。提高步进电机转速。提高转速，更快的完成一周的测量。
提高测量精度。将超声波测量换成微波测量，可以得到更加精确的距离数值，提高测量的分辨率加入其他设备。可以采用 Holtek推出的32位单片机，加入视频采集，红外成像等功能，是的小车探测位置区域的功能越来越强大。

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14TJ-0004 天津城建大学基于超声成像的远程遥控小车.pdf (626.02 KB, 下载次数: 8)

作者: aking991 时间: 2018-4-3 10:19
看似很高级，不过这还不是我能学会的，学习、备斗、超越！

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