基于手机蓝牙的遥控小车的设计与制作毕业设计论文.docx
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基于手机蓝牙的遥控小车的设计与制作毕业设计论文
《通信原理课程设计》任务书
设计题目:
基于手机蓝牙的遥控小车的设计与制作
《通信原理课程设计》任务书
1.课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等):
(1)技术要求:
设计和制作基于手机蓝牙遥控小车行走的系统。
手机蓝牙作为客户端、制作小车的蓝牙模块,并将之作为服务端。
客户端采用Eclipse开发环境,J2ME编程,服务端采用单片机控制。
双方通过串口仿真协议进行通信,单片机驱动直流电机控制小车的前进、倒退,转向和停止的动作。
(2)工作要求:
①查阅参考文献,利用通信原理基本理论,分析系统工作原理,设计系统方框图;
②掌握计算机辅助设计方法,
③熟悉通信系统的利用Multisim等EDA软件进行仿真设计,具备独立设计能力;调试和测量方法;
④掌握电子电路安装调试技术,选择合适的元器件搭接实际电路,掌握电路的测试和故障排除方法,提高分析问题和解决问题的能力。
2.对课程设计成果的要求〔包括图表(或实物)等硬件要求〕:
设计系统方框图,对系统方框图进行仿真,分析实验结果。
撰写设计说明书,书写格式规范,语言流畅简洁,文字不得少于3000字。
要求图表清晰,分析通彻,有理有据。
3.主要参考文献:
[1]樊昌信.通信原理(第6版)[M].北京:
电子工业出版社,2012,12.
[2]樊昌信,曹丽娜 .通信原理教程(第3版)[M].北京:
国防工业出版社,2006,9.
[3]刘学勇 .详解MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真[M].北京:
电子工业出版社,2011,11.
[4]张水英 ,徐伟强 .通信原理及MATLAB/Simulink仿真[M].北京:
人民邮电出版社,2012,9.
[5]赵鸿图,茅艳 .通信原理MATLAB仿真教程[M].北京:
人民邮电出版社,2010,11.
[6]赵静 ,张瑾 .基于MATLAB的通信系统仿真[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2010,1.
[7]赵谦 .通信系统中MATLAB基础与仿真应用[M].西安:
西安电子科技大学出版社,2010,3.
[8]段吉海 ,黄智伟.基于CPLD/FPGA的数字通信系统建模与设计[M].北京:
电子工业出版社,2004,8.
[9]赵全利,肖兴达 .单片机原理及应用教程[M].北京:
机械工业出版,2007,6.
[10]金纯 ,林金朝.蓝牙协议及其源代码分析[M].北京:
国防工业出版社,2006,6.
[11]黄智伟 .基于NIMultisim的电子电路计算机仿真设计与分析(修订版)[M].北京:
电子工业出版社,2011,6.
[12]孙屹 ,戴妍峰 .SystemView通信仿真开发手册[M].北京:
国防工业出版社,2004,11.
[13]刘斌.JavaME使用详解——用Eclipse进行移动开发[M].北京:
电子工业出版社,2007,2.
4.课程设计工作进度计划:
序号
起迄日期
工作内容
1
2015.5.5
系统方案设计
2
2015.5.10
利用EDA软件进行仿真设计,软件设计
3
2.15.6.1
硬件设计、调试和测量,排除故障,分析实验结果
4
2015.6.25
整理设计报告
指导教师
李圣
日期:
2015年5月5日
附件:
《通信原理课程设计》设计说明书格式
一、纸张和页面要求
A4纸打印;页边距要求如下:
页边距上下各为2.5厘米,左右边距各为2.5厘米;行间距取固定值(设置值为20磅);字符间距为默认值(缩放100%,间距:
标准)。
二、说明书装订页码顺序
(1)任务书
(2)论文正文(3)参考文献,(4)附录
三、课程设计说明书撰写格式
见范例
范例
引言(黑体四号)
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆(首行缩进两个字,宋体小四号)
1☆☆☆☆(黑体四号)
正文……(首行缩进两个字,宋体小四号)
1.1(空一格)☆☆☆☆☆☆(黑体小四号)
正文……(首行缩进两个字,宋体小四号)
1.2☆☆☆☆☆☆、☆☆☆
正文……(首行缩进两个字,宋体小四号)
2☆☆☆☆☆☆(黑体四号)
正文……(首行缩进两个字,宋体小四号)
2.1☆☆☆☆、☆☆☆☆☆☆,☆☆☆(黑体小四号)
正文……(首行缩进两个字,宋体小四号)
2.1.1☆☆☆,☆☆☆☆☆,☆☆☆☆(楷体小四号)
正文……(首行缩进两个字,宋体小四号)
(1)……
①……
…………
图1.工作波形示意图(图题,居中,宋体五号)
5结论(黑体四号)
☆☆☆☆☆☆(首行缩进两个字,宋体小四号)
参考文献(黑体四号、顶格)
参考文献要另起一页,一律放在正文后,不得放在各章之后。
只列出作者直接阅读过或在正文中被引用过的文献资料,作者只写到第三位,余者写“等”,英文作者超过3人写“etal”。
几种主要参考文献著录表的格式为:
⑴专(译)著:
[序号]著者.书名(译者)[M].出版地:
出版者,出版年:
起~止页码.
⑵期刊:
[序号]著者.篇名[J].刊名,年,卷号(期号):
起~止页码.
⑶论文集:
[序号]著者.篇名[A]编者.论文集名[C].出版地:
出版者,出版者.出版年:
起~止页码.
⑷学位论文:
[序号]著者.题名[D].保存地:
保存单位,授予年.
⑸专利文献:
专利所有者.专利题名[P].专利国别:
专利号,出版日期.
⑹标准文献:
[序号]标准代号标准顺序号—发布年,标准名称[S].
⑺报纸:
责任者.文献题名[N].报纸名,年—月—日(版次).
附录(居中,黑体四号)
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆(首行缩进两个字,宋体小四号)
(另起一页。
附录的有无根据说明书(设计)情况而定,内容一般包括正文内不便列出的冗长公式推导、符号说明(含缩写)、计算机程序、整体仿真原理图、系统仿真结果图等。
引言
本设计是基于手机蓝牙的遥控小车的设计与制作,蓝牙选择的是android手机的蓝牙,使用的是Eclipse+androidSDKIDE开发环境,使用JAVA语言进行开发。
小车的控制是基于STM32控制器,通过串口接收指令来完成相应的控制。
1手机蓝牙软件设计
1.1简介
蓝牙:
是一种无线技术标准,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)。
蓝牙技术最初由爱立信公司于1994年创立,当时是作为RS232数据线的无线替代方案,蓝牙可连接多个设备,克服了数据同步的难题。
1.2通信协议
电缆替代协议(RFCOMM)
RFCOMM是基于ETSI-07.10规范的串行线仿真协议。
它在蓝牙基带协议上仿真RS-232控制和数据信号,为使用串行线传送机制的上层协议提供服务。
点对点协议(PPP)
在蓝牙技术中,PPP位于PFCOMM上层,完成点对点的连接。
1.3基于android手机的蓝牙设计
对android操作系统,在进行蓝牙开发之前需要先获得蓝牙权限。
方法为在AndroidManifest.xml文件中添加
name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/> name="android.permission.BLUETOOTH"/> 然后是对软件界面的开发,使用的是RelativeLayout排布方法;完成图如下 UI完成图 2STM32串口通信设计 2.1简介 通用同步异步收发器(USART)提供了一种灵活的方法与使用工业标准NRZ异步串行数据格式的外部设备之间进行全双工数据交换。 USART利用分数波特率发生器提供宽范围的波特率选择。 它支持同步单向通信和半双工单线通信,也支持LIN(局部互连网),智能卡协议和IrDA(红外数据组织)SIRENDEC规范,以及调制解调器(CTS/RTS)操作。 它还允许多处理器通信。 使用多缓冲器配置的DMA方式,可以实现高速数据通信。 2.2USART功能概述 接口通过三个引脚与其他设备连接在一起(见图248)。 任何USART双向通信至少需要两个脚: 接收数据输入(RX)和发送数据输出(TX)。 RX: 接收数据串行输。 通过过采样技术来区别数据和噪音,从而恢复数据。 TX: 发送数据输出。 当发送器被禁止时,输出引脚恢复到它的I/O端口配置。 当发送器被激活,并且不发送数据时,TX引脚处于高电平。 在单线和智能卡模式里,此I/O口被同时用于数据的发送和接收。 ●总线在发送或接收前应处于空闲状态 ●一个起始位 ●一个数据字(8或9位),最低有效位在前 ●0.5,1.5,2个的停止位,由此表明数据帧的结束 ●使用分数波特率发生器——12位整数和4位小数的表示方法。 ●一个状态寄存器(USART_SR) ●数据寄存器(USART_DR) ●一个波特率寄存器(USART_BRR),12位的整数和4位小数 ●一个智能卡模式下的保护时间寄存器(USART_GTPR) 在同步模式中需要下列引脚: ●CK: 发送器时钟输出。 此引脚输出用于同步传输的时钟,(在Start位和Stop位上没有时钟脉冲,软件可选地,可以在最后一个数据位送出一个时钟脉冲)。 数据可以在RX上同步被接收。 这可以用来控制带有移位寄存器的外部设备(例如LCD驱动器)。 时钟相位和极性都是软件可编程的。 在智能卡模式里,CK可以为智能卡提供时钟。 在IrDA模式里需要下列引脚: ●IrDA_RDI: IrDA模式下的数据输入。 ●IrDA_TDO: IrDA模式下的数据输出。 下列引脚在硬件流控模式中需要: ●nCTS: 清除发送,若是高电平,在当前数据传输结束时阻断下一次的数据发送。 ●nRTS: 发送请求,若是低电平,表明USART准备好接收数据 2.3USART编程设计 串口设置的一般步骤可以总结为如下几个步骤: 1)串口时钟使能,GPIO时钟使能 2)串口复位 3)GPIO端口模式设置 4)串口参数初始化 5)开启中断并且初始化NVIC(如果需要开启中断才需要这个步骤) 6)使能串口 7)编写中断处理函数 其中,中断函数为本设计的关键,我们定义发送的指令以Q结尾,向左转为A,向右转为D,前进为W,后退为S,停止位P,所以下位机的程序流程图为: 3系统调试 3.1上位机的调试: 刚开始时,蓝牙APP发送的数据不对,经过检查,发现回调函数不对,更改后正常了。 3.2下位机的调试: 下载好程序进行硬件调试,在串口中断中设置了断点,可发现当有数据从手机中发送过来时,下位机程序进不到串口中断中,后来发现原来是串口通信的TX与RX线没有接对,刚开始时是天真的以为是TX与TX相连,RX与RX相连。 对调连线后,下位机程序正常了。 3.3系统总体调试: 一切正常,但由于实验空间有限,车子运行起来容易撞墙,所以后来又自己新添加了一个超声波测距模块,这样便能很好的防止车子很快就被损坏。 4总结 要有团队合作精神,这次课设能按标准完成就是团队合作很好的表现。 做任何事都要细心,特别是对于编程来说,你的任何一个不注意的错误可能会让你查一天都查不出来 主要参考文献: [1]赵全利,肖兴达 .单片机原理及应用教程[M].北京: 机械工业出版,2007,6. [2]樊昌信.通信原理(第6版)[M].北京: 电子工业出版社,2012,12. [3]金纯 ,林金朝.蓝牙协议及其源代码分析[M].北京: 国防工业出版社,2006,6. [4]刘斌.JavaME使用详解——用Eclipse进行移动开发[M].北京: 电子工业出版社,2007,2. 附实物图: 附上位机串口中断处理程序: voidUSART1_IRQHandler(void)//串口1中断服务程序 { u16set_speed; u8Rx_lenth; u8Res; u8get_order; #ifdefOS_TICKS_PER_SEC//如果时钟节拍数定义了,说明要使用ucosII了. OSIntEnter(); #endif if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)! =RESET)//接收中断(接收到的数据是以Q结尾的) { Res=USART_ReceiveData(USART1);//(USART1->DR);//读取接收到的数据 if(Res=='Q') { Rx_lenth=USART_RX_STA; if(Rx_lenth<2) { get_order=USART_RX_BUF[0]; if(get_order=='D') { if(dir<=1870) { dir+=5; TIM_SetCompare1(TIM4,dir); } else; //right } elseif(get_order=='A') { if(dir>=1830) { dir-=5; TIM_SetCompare1(TIM4,dir); } else; //left } elseif(get_order=='S') { if(speed<=3099) { speed+=500; if(speed>0) { GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5); TIM_SetCompare3(TIM1,speed); TIM_SetCompare4(TIM1,speed); } else { GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5); set_speed=-speed; TIM_SetCompare3(TIM1,set_speed); TIM_SetCompare4(TIM1,set_speed); } } else; //back } elseif(get_order=='W') { if(speed>=-3099) { speed-=500; if(speed>0) { GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5); TIM_SetCompare3(TIM1,speed); TIM_SetCompare4(TIM1,speed); } else { GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5); set_speed=-speed; TIM_SetCompare3(TIM1,set_speed); TIM_SetCompare4(TIM1,set_speed); } } else; //forward } elseif(get_order=='P') { speed=0; GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5);//急刹 TIM_SetCompare3(TIM1,3599); TIM_SetCompare4(TIM1,3599); //stop } else { USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收 } } else { USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收 } } else { USART_RX_BUF[USART_RX_STA]=Res; USART_RX_STA++; if(USART_RX_STA>(USART_REC_LEN-1)) { USART_RX_STA=0;//接收数据错误,重新开始接收 } } } 附蓝牙程序源码: xmlversion="1.0"encoding="utf-8"? > android=" android: layout_width="match_parent" android: layout_height="match_parent" android: orientation="vertical"> android: id="@+id/imageButton2" android: layout_width="wrap_content" android: layout_height="wrap_content" android: layout_below="@+id/imageButton3" android: layout_toRightOf="@+id/imageButton4" android: contentDescription="@string/down" android: src="@drawable/ic_down"/> android: id="@+id/imageButton3" android: layout_width="wrap_content" android: layout_height="wrap_content" android: layout_below="@+id/imageButton1" android: layout_toRightOf="@+id/imageButton2" android: contentDescription="@string/right" android: src="@drawable/ic_right"/> android: id="@+id/imageButton1" android: layout_width="wrap_content" android: layout_height="wrap_content" android: layout_alignParentTop="true" android: layout_marginTop="90dp" android: layout_toLeftOf="@+id/imageButton3" android: contentDescription="@string/up" android: src="@drawable/ic_up"/> android: id="@+id/imageButton6" android: layout_width="wrap_content" android: layout_height="wrap_content" android: layout_alignLeft="@+id/imageButton3" android: layout_below="@+id/imageButton2" android: layout_marginLeft="22dp" android: layout_marginTop="25dp" android: contentDescription="@string/stop" android: src="@drawable/ic_stop"/> android: id="@+id/imageButton5" android: layout_width="wrap_content" android: layout_height="wrap_content" android: layout_alignLeft="@+id/imageButton4" android: layout_alignTop="@+id/imageButton6" android: contentDescription="@string/bluetooth" android: onClick="onBluetoothButton" android: src="@drawable/ic_bluet"/> android: id="@+id/imageButton4" android: layout_width="wrap_content" android: layout_height="wrap_content" android: layout_alignParentLeft="true" android: layout_below="@+id/imageButton1" android: layout_marginLeft="43dp" android: contentDescription="@string/left" android: src="@drawable/ic_left"/> 获得本地蓝牙的句柄,从而操作手机的蓝牙设备 BluetoothAdaptermBtAdapter=BluetoothAdapter.getDefaultAdapter(); 主要源码 publicclassMainActivityextendsActivity{ privatefinalstaticintREQUEST_CONNECT_DEVICE=1; privatefinalstaticStringMY_UUID="00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB"; BluetoothSocket_Socket=null; BluetoothDevice_device=null; BluetoothSocket_socket=null; boolean_discoveryFinished=false; privateTextViewtext0; //priv
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