基于LPC1768的无线遥控小车 - 图文

基于LPC1768的无线遥控小车的设计

学 生：孟祥林，信息系 指导教师：李 涛，信息系

一、题目来源

本题目来源于社会实践。

二、研究（设计）目的和意义

随着社会的发展，人们对科学技术的要求越来越高，在我们身边随处都可见一些高科技的产物，这是时代的产物。本设计采用单片机，根据单片机的原理来控制实验小车的启动与停止以及根据人的操作做出相应的动作。信息社会的支柱之一是通信技术，它是信息化的基础，也是实现信息社会化的手段。近年来，信息通信领域中，发展最快，应用最广的就是无线通信技术。

无线遥控小车在军事、反恐、防爆、防核化以及污染等危险与恶劣环境作业中有着广阔的应用前景，使其成为一个很重要的研究热点。本设计具有体积小、成本低的优点。

三、阅读的主要参考文献

[1]《ARM嵌入式应用系统开发典型实例》，季昱等编著，中国电力出版社

[2]《ARM Cortex—M3嵌入式系统设计和典型实例》，来清民等编著，北京航空航天大学出

版社

[3]《ARM嵌入式应用技术：基于Proteus虚拟仿真》徐爱钧,徐阳，北京航空航天大学出版社

[4]《单片机原理与接口技术》，马淑萍，北京邮电大学出版社 [5]《单片机基础与最小系统实践》，刘同法，北航出版社 [6]《单片机原理及其接口技术》，胡汉才，清华大学出版社 [7]《MCS-51单片机原理及其应用实例》，南建辉，清华大学出版社 [8]《51单片机应用开发典型实例》，戴佳，中国电力出版社

[9]《单片机典型外围器件及应用实例》，求是科技编著，人民邮电出版社

[10]《嵌入式实时操作系统uc/os-III应用技术-基于ARMCortex-M3Lpc788》，张勇等编著，

北京航空航天大学出版社

[11]《单片机应用系统开发综合实例》，张萌等编著，清华大学出版社

[12]《ARM Cortex-M3嵌入式开发实例详解：基于NXP LPC1768》，孙安青，北京航空航天大

学出版社

[13]《单片机原理实用教程——基于Proteus虚拟仿真》，徐爱钧编著，电子工业出版社 [14]《Keil Cx51单片机高级语言编程与uVision2应用实践》徐爱钧，电子工业出版社

四、国内外现状和发展趋势

就当前的无线通信技术类型来看，主流的无线技术有：FM、红外、Bluetooth、ZigBee、2.4G和由2.4G技术衍生出来的Kleer技术。

FM无线技术是目前发展最为成熟、英语那个范围最广、成本最低的无线技术之一。其缺点是音质不好，容易受到干扰。红外无线技术最多的应用就是遥控器，早期的一些无线鼠标也是无线传输技术，随着红外无线技术的成熟，它越来越多的被采用高端音频产品解决方案上。最大的优点就是带宽大，缺点是指向性不好。蓝牙技术最广的应用就是蓝牙耳机。由于大部分的手机都集成蓝牙功能，而部分MP3音频产品也继承了蓝牙模块，所以 “蓝牙耳机”广泛，成本稍高，带宽不大，但性能好，加密性好。2.4G技术保密性高、省电、传输距离远等优点，这是今后无线耳机的发展趋势。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和反映数据传输的应用。

无线通信覆盖范围大，几乎不受地理环境限制，并可在短时间内组建起通信链路；传统无线技术，红外距离短、FM方式容易受到干扰、蓝牙传输带宽等缺点，阻碍了无线产品的发展；而2.4G无线技术以保密性高、抗干扰能力强、体积小巧、传输距离远、双向双工、功耗小、传输带宽大等解决了传统的问题。目前2.4G无线技术正处于高速发展阶段，相信随着2.4G无线技术的成熟，工业、医疗等行业将普及采用2.4G无线技术。

五、主要研究（设计）内容、关键问题及解决思路 5.1 主要研究内容

II

利用现在主流的ARM、51单片机、2.4G无线收发芯片、以及常用的数字逻辑接口器件。设计一个无线遥控小车，用ARM作为主控芯片，51单片机作为遥控器，通过无线遥控对小车进行实时性控制，包括小车的前进，后退，左转，右转，加速，减速等控制功能。

5.2 关键问题

本设计主要的问题：

1. 小车电机驱动接口电路的设计； 2. 2.4G无线收发芯片接口电路的设计； 3. 使用SPI协议读取外围器件的数据。

5.3 解决思路

首先使用Proteus软件设计出基于LPC1768（可以用LPC2138替代）的小车电机驱动接口电路，编写相应的软件达到电机的停止、启动、加速、减速等功能。由于2.4G无线收发芯片的接口电路设计起来比较复杂，就利用现成的集成模块NRF24L01解决。然后再利用AlitumDesigner10设计出基于51单片机的遥控器，其中包括键盘接口、无线收发芯片接口，制出PCB板，并对其进行功能调试。最后将整个系统联合起来，编写软件进行整体调试。

六、完成毕业设计（论文）所必须具备的工作条件

所必须具备的工作环境： (1). keil4.0； (2). Proteus7.8； (3). 操作系统为Win7 ； (4). AltiumDesigner10。

七、预期成果（达到目标）

设计出以ARM-LPC1768为核心，完成无线遥控小车的设计。能够实现小车的前进，后退，左转，右转，加速，减速等控制功能I2C总线扩展方案。通过此设计，系统掌握单片机的外围器件扩展技术和基于51和ARM单片机的软件开发流程。进一步巩固了专业基础知识，培养提高了实际动手能力和解决问题的能力，为顺

利地走向工作岗位打下了坚实的基础。

八、工作的主要阶段、进度与时间安排

第一阶段：2013年11月11日－2013年11月23日，查阅文献资料，完成开题报告；

第二阶段：2013年11月24日－2014年3月31日，完成概要设计和详细设计；

第三阶段：2014年4月1日－2014年4月30日，编制软件；

第四阶段：2014年5月1日－2014年5月20日，测试各功能模块以及系统测试；

第五阶段：2014年5月21日－2014年6月1日，撰写论文； 第六阶段：2014年6月2日－2014年6月10日，毕业答辩。

九、指导老师审查意见

IV

基于LPC1768的无线遥控小车的设计

学生：孟祥林，信息系 指导教师：李涛，长江大学

[摘要]随着微电子技术的迅速发展，高性能的MCU广泛地运用在嵌入式系统中，完成数据的采集、分析、处理与通信等功能。在有线的模式下的数据通讯系统，受到了时空、环境等因素的制约，从而不能完全满足所有条件下的任务的执行。无线数据传输方式代替有线数据传输，能够很好地解决此类问题。

无线数据传输系统大多数采用主从分布式结构设计，而传统的无线数据传输系统大都以PC机或者单片机作为控制终端，但两者存在明显的弱点：PC机价格昂贵，并且可移动性差；单片机控制能力较弱。

本文以无线数据传输系统在在物联网中的应用作为研究背景，从而实现无线遥控小车的设计。该设计主要由手控遥控终端和接收控制终端两大部分组成。手控遥控终端才有那个性价比高的STC12C5A60S2作为控制核心，主要完成无线数据发送的功能。接收控制终端采用高性能的ARM芯片作为控制核心，主要完成无线数据接收的功能。整个系统硬件上无线数据传输模块选用功耗低、性能好的nRF2401，数据通信采用芯片内部集成的增强型ShockBurst射频协议；小车电机驱动使用性能优良的L298N芯片，使得电机运行速度稳定。 关键词：无线数据传输 nRF2401 电机驱动嵌入式 STC 89C52RC LPC1768单片机 电机控制 Keywords LPC1768 single chip processor; motor control

The design of wireless remote control car based

on LPC1768

The Student: XiangLin Meng , Department of Information

The Tutor: Tao Li , The College of Yangtze University

Abstract:The data communication systems wired mode can not satisfied all conditions for task execution , because of the space-time or the environmental factors.But the Wireless Data Transmission can solve such problems much better than Data Transmission . The most of the Wireless Data Transmission system using a master-slave distributed architecture design now ,but the traditional Wireless Data Transmission system was using a PC or microcontroller as a control terminal. But the both contained the obvious weakness : On one hand, the PC machines are more expensive and poor mobility .on the other hand ,the microcontroller capability is weaking.

What this article narrated is wireless data transmission system how using in the internet of things. That's why the wireless remote control car has been designed. The design be made up of hand-held remote module and the receiving the control .The hand-held remote module have a high cost STC12C5A60S2 as the control core, mainly to complete the data transmission. The Receiving the control terminal are using high-performance ARM chip as the control core, mainly to complete wireless data reception. The wireless data transmission module design of low power consumption and the good performance nRF2401. The Data Communication has built-in enhanced ShockBurst RF protocol . And the car motor drive using of the excellent performance L298N chip impressed the motor running speed and stability.

VI

绪论

前言

物联网的概念最早于1999年提出来，它是利用射频识别技术、无线通信技术等，基于物联网、RFID技术、EPC标准在计算机互联网的基础上构造的一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网，即物联网。通过在物品上嵌入电子标签、条形码等能够存储物体信息的表示，利用无线网络通信方式将即时信息发送到后台信息处理系统，各大信息处理系统可互联形成一个庞大的网络。物联网能够实现对物品的实时跟踪、监控等智能化管理，简单来讲，物联网实现了人与物之间的信息沟通。物联网技术层次由感知层、传输层和应用层组成，传输层通过各种通信网实现数据的传输，而本课题中的基于nRF24L01的无线数据传输系统能够在物联网传输层中得到广泛的应用。随着社会的进步和生产的需要，利用无线通信进行数据采集的方式应用已经渗透到生活的各个方面

在工业现场，由于生产环境恶劣，工作人员不能长时间俺停留在现场观察设备是否运行正常，就需要采集数据并传输数据到一个环境相对好的操控室内，这样就会产生数据传输问题。由于厂房大、需要传输数据多，使用传统的有线数据传输方式就需要铺设很多很长的通讯线，浪费资源，占用空间，可操作性差，出现错误换线困难。而且，当数据采集点出于运动状态、所处的环境不允许或无法铺设电缆时，导致数据无法传输，此时便需要利用无线传输的方式进行数据的采集。

物联网应用涉及国民经济和人类社会生活的各个方面，具有实时性和交互性的特点，物

VII

联网的应用领域十分广泛，主要涉及到城市管理、数字家庭、导航定位、现代物流管理、零售、食品安全控制、数字医疗和防入侵系统等领域，因此研究本课题具有一定的现实意义和广阔的应用前景。

VIII

绪论

基于LPC1768的无线遥控小车的设计

学生：孟祥林，信息系 指导教师：李涛，长江大学

1 绪论

1.1 题目来源

题目来源于社会实践。

1.2 研究目的和意义

本文综合应用电路与系统、智能控制及数据传输技术等相关知识，完成了灵活控制小车的运行状态的功能。

随着社会的发展，人们对科学技术的要求越来越高，在我们身边随处都可见一些高科技的产物，这是时代的产物。本设计采用单片机，根据单片机的原理来控制实验小车的启动与停止以及根据人的操作做出相应的动作。信息社会的支柱之一是通信技术，它是信息化的基础，也是实现信息社会化的手段。近年来，信息通信领域中，发展最快，应用最广的就是无线通信技术。

无线遥控小车在军事、反恐、防爆、防核化以及污染等危险与恶劣环境作业中有着广阔的应用前景，使其成为一个很重要的研究热点。本设计具有体积小、成本低的优点。

1.3 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向

就当前的无线通信技术类型来看，主流的无线技术有：FM、红外、Bluetooth、ZigBee、2.4G和由2.4G技术衍生出来的Kleer技术。

FM无线技术是目前发展最为成熟、英语那个范围最广、成本最低的无线技术之一。其缺点是音质不好，容易受到干扰。红外无线技术最多的应用就是遥控器，早期的一些无线鼠标也是无线传输技术，随着红外无线技术的成熟，它越来越多的被采用高端音频产品解决方案上。最大的优点就是带宽大，缺点是指向性不好。蓝牙技术最广的应用就是蓝牙耳机。由于大部分的手机都集成蓝牙功能，而部分MP3音频产品也继承了蓝牙模块，所以“蓝牙耳机”广泛，成本稍高，带宽不大，但性能好，加密性好。2.4G技术保密性高、省电、传输

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距离远等优点，这是今后无线耳机的发展趋势。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和反映数据传输的应用。

无线通信覆盖范围大，几乎不受地理环境限制，并可在短时间内组建起通信链路；传统无线技术，红外距离短、FM方式容易受到干扰、蓝牙传输带宽等缺点，阻碍了无线产品的发展；而2.4G无线技术以保密性高、抗干扰能力强、体积小巧、传输距离远、双向双工、功耗小、传输带宽大等解决了传统的问题。目前2.4G无线技术正处于高速发展阶段，相信随着2.4G无线技术的成熟，工业、医疗等行业将普及采用2.4G无线技术。

1.4 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路 1.4.1 主要研究内容：

1．利用C语言在Keil下的程序编写，以及编译和执行操作。 2．无线收发模块nRF2401的硬件电路设计及原理。 3．利用MCU实现对外围器件的读写操作。

4．研究电机驱动电路的硬件电路的设计以及如何利用MCU实现驱动。 5．理解矩阵按键的原理及与MCU的接口的实现。

1.4.2 需重点研究的关键问题：

1．无线收发模块nRF2401工作原理及如何利用MCU实现对nRF2401的读写操作。 3．研究电机驱动电路的硬件电路的设计以及如何利用MCU实现驱动。

1.4.3 解决思路：

1．温顾所学的51单片机及ARM的知识，查找最小系统，理解单片机的工作原理。 2．查找有关nRF2401的有关资料，了解其传输原理及过程。 3．熟悉单片机按键的工作原理。

4．上网了解电机的种类，和各类电机的驱动电路。

2

基于LPC1768的无线遥控小车的设计

附录三源程序代码

控制端源程序代码

1.appfun.c #include\#include\

//******************按键********************* sbit KEY_GO=P2^4; sbit KEY_STOP=P2^2; sbit KEY_RIGHT=P2^1; sbit KEY_LEFT=P2^3; sbit sbit sbit

KEY_BACK=P2^0; KEY_ADD=P3^6; KEY_SUB=P3^7;

//********************数码管位选********************* sbit led1=P2^4; sbit led2=P2^3;

//**********************主函数********************** void main(void) {

unsigned char tf =0,i,count=5;

unsigned char TxBuf[20]=\ \\n\// unsigned char RxBuf[20]={0}; uchar seg[]=\

init_NRF24L01();

init_uart(); init_lcd(); Delay(6000); wr_data(0,0,seg); while(1)

38

附录三

{

if(KEY_GO==0) { }

if(KEY_STOP==0) { }

if(KEY_RIGHT==0) {

Delay20ms(); Delay20ms(); if(KEY_STOP==0) { }

while(count--)

{nRF24L01_TxPacket(\Delay(1000);} count=5;

wr_data(0,0,\wr_data(1,0,\ \Delay20ms(); if(KEY_GO==0) { }

while(count--)

{nRF24L01_TxPacket(\Delay(1000);} count=5;

wr_data(0,0,\wr_data(1,0,\ \

第39页（共 73 页）

基于LPC1768的无线遥控小车的设计

}

if(KEY_RIGHT==0) { }

while(count--)

{nRF24L01_TxPacket(\Delay(1000);} count=5;

wr_data(0,0,\wr_data(1,0,\

if(KEY_LEFT==0) { }

if(KEY_BACK==0) {

Delay20ms(); if(KEY_BACK==0) {

while(count--)

{nRF24L01_TxPacket(\Delay(1000);} Delay20ms(); if(KEY_LEFT==0) { }

while(count--)

{nRF24L01_TxPacket(\Delay(1000);} count=5;

wr_data(0,0,\wr_data(1,0,\ \

40

附录三

}

}

count=5;

wr_data(0,0,\wr_data(1,0,\ \

if(KEY_ADD==0) { }

if(KEY_SUB==0) {

Delay20ms(); if(KEY_SUB==0) { }

while(count--)

{nRF24L01_TxPacket(\Delay(1000);} count=5;

wr_data(0,0,\wr_data(1,0,\ \Delay20ms(); if(KEY_ADD==0) { }

while(count--)

{nRF24L01_TxPacket(\Delay(1000);} count=5;

wr_data(0,0,\wr_data(1,0,\ \

}

第41页（共 73 页）

基于LPC1768的无线遥控小车的设计

SetRX_Mode(); Delay(2000);

if(nRF24L01_RxPacket(RxBuf)) }

{

Delay(1000); sendc(RxBuf); wr_data(0,9,RxBuf); init_NRF24L01();

} }

2.LM1602.c #include #include #include\#define lcd_data P0

#define clear_lcd(); wr_command(0x01); #define cursor_first(); wr_command(0x02); #define mode_set(); wr_command(0x06); #define lcd_on(); wr_command(0x0c); #define cursor_move(); wr_command(0x14); #define function_set(); wr_command(0x3c);

sbit lcd_rs=P2^5; sbit lcd_rw=P2^6; sbit lcd_en=P2^7;

42

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tzt2.html