基于STC89C52和nRF24L01的智能小车设计.doc
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1、基于STC89C52和nRF24L01的智能小车设计智能小车,是一个集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统。它可以适应不同环境,不受温度、湿度等条件的影响,完成危险地段、人类无法介入等特殊情况下的任务,因此在军事、航空、探险等领域有着极其重要的应用。但随着应用的深入,在很多场合下需要多个小车之间可以实时通信,协作开展工作。基于上述考虑,本文基于STC89C52和nRF24L01开发设计了一款具备无线通信功能的智能小车。该小车不仅具备循线、避障等功能,而且在一定距离范围内可以实时无线通信,协作开展相关工作。1系统设计1.1系统整体方案设计基于STC89C52和nRF24L01的智能
2、小车设计涉及到传感器的应用、无线数据传输等,系统总体方案如图1所示。整个系统由单片机最小控制系统、电源模块、电机及驱动、无线通信模块、模式选择模块、循迹模块以及避障模块等。智能小车上电后,可由模式选择模块来确定小车的工作模式(作为主机或从机、循迹或避障等);循迹、避障模块是根据相应传感器所检测数据来执行相应动作。为了使多个小车能够同时协调工作,需要获取对方的精确定位,这里可建立坐标系并根据运行情况实时更新坐标,并通过设计通信模块及相应通信方式来实现小车之间的通信。1.2特征信号选择要实现自动行驶,智能小车的传感系统必须通过各类传感器,获取小车的状态特征、道路环境特征两类特征信号。1.2.1小车
3、特征参数小车在共同工作时需要明确对方位置及行驶模式,从而可以获得信息采集点坐标。特征状态包括如下参数:行驶模式,由拨码开关确定的行驶模式。小车坐标,小车当前位置相对于上电地点的坐标。程序标志位,标志数据是否接收完数据。方向,小车当前状态与x轴方向的夹角。设上电时车身前方为x轴方向,逆时针旋转90为y轴方向。单位脉冲转角,微控制器输出单位脉冲小车所转角度,数据需测量得到。单位脉冲位移,微控制器输出单位脉冲小车改变位移,数据需测量得到。脉冲数,小车运动时微控制器所输出脉冲数。1.2.2环境特征参数实际工作时,两车需获知对方所处状态,故无线传输数据中应包括环境特征参数。环境状态包括以下参数:状态位,
4、小车在运行过程中检测到标志线后状态标志。道路状态,由激光传感器读取的道路状态。障碍物状态,由光电传感器读取的障碍物状态。绝对位移,两车之间的相对位置。1.2.3参数定义及计算对程序中各个参数的定义见表1。小车方向的计算公式如式(1)所示:angle=anglen*angle(1)坐标的计算公式如式(2),式(3)所示:x=x+cos*n*s(2)y=y+sin*n*s(3)绝对位移的计算公式如式(4)所示:L0=(x 1-x2)2+(y1-y2)2(4)2系统硬件实现2.1单片机最小控制系统单片机最小控制系统原理图如图2所示,本系统采用STC89C52单片机作为控制核心,微控制器通过I/O口与
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