智能船控制系统研发方案毕业作品.docx
- 文档编号:3039926
- 上传时间:2022-11-17
- 格式:DOCX
- 页数:31
- 大小:1.46MB
智能船控制系统研发方案毕业作品.docx
《智能船控制系统研发方案毕业作品.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《智能船控制系统研发方案毕业作品.docx(31页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
智能船控制系统研发方案毕业作品
BIYESHEJI
(届)
智能船控制系统研发方案
TheDevelopmentofintelligentRemotecontrolboatsystem
所在学院电子信息学院
专业班级电子信息工程
学生姓名学号
指导教师职称
完成日期年月日
摘要
在国际上,无人驾驶近海巡查装置目前已成为各国研究的热点,该类装置因体积下,操作方便,工作区域广等特点,无论在民用领域还是军事领域都有广泛的运用。
本课题是将单片机在智能小船控制上的一个运用,制作智能遥控小船控制系统,通过无线电作为信号传输的载体来实现数据的传输,从而能够根据按键信息来远程控制小船的速度和转向,无线传输距离超过30米。
整个系统采用的是以STC89C51单片机为核心,NRF2401作为无线/接收模块主控芯片,来实现对小船内部直流伺服电机的控制。
该系统为自动化控制系统,通过按键电路,我们可以输入转向、变速等命令,然后整个系统采用的是以STC89C51单片机为核心,NRF2401作为无线/接收模块主控芯片,来实现对小船内部直流伺服电机的控制。
该系统为自动化控制系统,通过按键电路,我们可以输入转向、变速等命令,然后信息通过发射模块上的NRF2401芯片发送到接收模块,由接收模块上无线接收器实时接收数据并存储,作为中央处理器的STC89C51单片机采集接收模块和传感器模块数据,经过数据筛选后分别发送给电机驱动模块和显示模块。
从而实现遥控小船的变速控制和环境信息检测。
此课题的研究成果还可以作为载体运用于一定水域范围内数据测量,障碍物清理等。
智能遥控巡查系统在各个领域有广泛的运用,符合自动化时代的需求,能更好的满足日常生活、工作的需求。
因此,加大对遥控系统的研究力度是符合实际要求,有着现实的意义。
关键词:
STC89C51;无线遥控;伺服电机;PWM波
Abstract
̥Internationally,unmannedsearchdeviceforwaterfrontisbecomingthehotspotinthestudyofallcountries.Becauseofitsminutevolume,convenientoperation,wideworkareaandothercharacteristics,itiswidelyappliedineithercivilormilitaryfield.ThistopicisauseofintelligentmicrocomputerinthecontroloftheArtificialboat,makingintelligentremoteboatcontrolsystem,throughtheradioasasignaltransmissioncarriertorealizethetransmission,andthusbeabletoremotecontrolthespeedoftheboatandsteeringaccordingtothekeyinformation,whilethewirelesstransmissiondistanceshouldbemorethan30m.ThewholesystemusesSTC80C51microcontrollerasthecore,NRF2401asthemaincontrolchipinwireless/receivingmodule,toachievetheboatinternaldcservomotorcontrol.Thesystemisaautomaticcontrolsystem,throughthekeycircuits,wecanenterthesteeringorvariablespeedcommand,theninformationwillthroughthelaunchofthechiponthemoduleNRF2401sendingtothereceivingmodule.Receivermoduleinwirelessreceiveracceptandstoragedataonreal-time,afterthat,asthecentralprocessorSTC89C51microcontrollerasthecentralprocessoracquisitionreceivesmodulesandsensormoduledata,datawillsenttomotordrivemodulesanddisplaymoduleaftertranslated,Soastorealizetheremotecontroloftheboatandenvironmentalinformationdetection.Thisresearchresultscanbeusedasacarrierinacertainareainwatermeasuringdata,obstaclescleaning,etc.Intelligentremotecontrolsystemhaveabroadapplicationinvariousfield,accordingwiththedemandofautomaticera,andbettermeettheneedsofourdailylife.Therefore,increasingtheinvestondynamicsoftheremotecontrolsystemisaccordwithactualrequirement,haspracticalsignificance.
KeyWords:
STC89C51;wirelessremotecontrol;Servomotor;PWMwaves
1 引言
随着计算机、通信技术和无线技术的逐步发展,无线通信技术在传统有线通信技术的基础上被广泛应用,它有着有线技术所无法比拟的优势,如方便,适应性强,快捷等,所以很快地被更广泛应用于移动通信行业、工业能源管理、工业控制等领域。
在无线通信技术蓬勃发展的同时,越来越智能化的现实生活,我们总能找到单片机的身影。
大到军用领域导弹的前端精确制导装置,飞机检测控制终端的数据处理模块,工业自动化系统的数据采集,小到民用轿车的安全保障系统,个人计算机的网络通讯与数据传输,录像机、摄像机、全自动洗衣机,甚至是遥控玩具、电动宠物等等,这些都离不开单片机。
鉴于单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,单片机被应用在无线传输[2]。
基于单片机的无线传输系统不但体积小而且便于控制,有非常大的开发前景,为个领域系统开发工程师看好。
本系统是基于单片机的无线传输的一个实际应用。
本系统是智能遥控小船系统开发,是一个基于单片机为中央数据处理器的系统,通过无线传输模块实现上位机的数据传送。
这个系统主要按键电路、稳压电源、主控电路、无线发射与接收模块、电机驱动模块、传感器模块和显示模块组成。
通过按键电路,我们可以输入转向、变速等命令,然后信息通过发射模块上的NRF2401芯片发送到到接收模块,由接收模块上无线接收器实时接收数据并存储,作为中央处理器的STC89C51单片机采集接收模块和传感器模块数据,经过数据筛选后分别发送给电机驱动模块和显示模块。
从而实现遥控小船的变速控制和环境信息检测。
2 总体设计
本课题是设计一个智能遥控小船系统,能够根据按键的开关来无线控制小船变速、转向及环境信息测量功能。
根据系统设计的功能要求,确定系统的总体框架如图2-1所示:
图2-1系统总体框架图
系统主要由按键电路、稳压电源、主控电路、无线发射与接收模块、电机驱动模块、传感器模块和显示模块等组成。
电源模块是把市电经过降压稳压后得到稳定的5V直流电源,为单片机、无线发射和接收模块、电机驱动、传感器等提供稳定电压。
按键信号通过单片机编码后,通过NRF2401芯片以无线电信号的形式发送给无线接收器;当无线接收器接收到信号时,把有用的信号传送给单片机,单片机把这些信号进行解码处理并结合传感器采集到的信息后自动的发送控制和显示命令,使显示器和作为小船动力的两个无刷电机开始工作,从而实现小船系统的控制和监测功能。
在整个系统中,转向功能是通过PWM波使两个无刷电机的差速,进而实现转向的功能,相对以往方向舵控制方式,差速转向使得小船由更加灵活,稳定。
3 硬件设计
智能船控制系统主要包括按键电路、稳压电源、主控电路、无线发射与接收模块、电机驱动模块、传感器模块和显示模块。
3.1微处理器系统
3.1.1单片机选型
51系列单片机,作为一款通用型的单片机,使用的是CISC指令系统,哈佛结构体系的总线,堆栈结构是在RAM区,由程序指定SP的开始位置,0x20到0x2F的Bytes的位可以寻址,有17条专用的位操作指令和4条一位指令[1],它相对于专用的电动机芯片和电动机控制电路板而言,熟悉它的开发人员多,在此基础上进行二次开发的周期相对要短。
同时它对外设功能(ADC、DAC、可编程增益放大器、PCA及内部振荡器等)进行了高度集成,为设计小体积,低功耗,高可靠,高性能的应用系统提供了极大的方便。
8位单片机中PIC单片机的堆栈结构是固定的,PIC16F630有八级深度的硬件堆栈,RAM每个字节的位都可以寻址,有4条专用的位操作指令和2条移位指令IC单片机及其辅助电路系统采用常规设计,使用四片74L244扩展I/O接口电路,PIC单片机的所有寄存器,包括I/O口,定时器和程序计数器等都采用RAM结构形式,而且都只需要一个指令周期就可以完成访问和操作该芯片接收灵敏度高,性能稳定,基本工作过程为,通过对接收到的脉冲进行解码,获取,遥控器发出的键值信息,当接收到无线信号时,输出低电平,否则输出高电平。
MSP430单片机是16位的单片机,采用了精简指令集(RISC)结构,只有简洁的27条指令,大量的指令则是模拟指令,众多的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。
这些内核指令均为单周期指令,功能强,运行的速度快。
综上,PIC单片机在I/O脚方向寄存器的性能优势,可靠性能强,抗干扰性好,适合作为系统的中央处理器。
MSP430系列单片机在低功耗方面的优越性能,使得其更适合应用于使用电池供电的仪器、仪表类产品中去。
而C51单片机相对其他单片机在架构上和数据存储能力上都不存在非常大的优势,但是基于51单片机的C语言编程环境在长期的发展中为大部分初学者接受,操作性强,非常适合小系统开发和应用。
故选80C51单片机为智能船控制系统的中央处理器。
3.1.2MSC-51单片机概述
51系列单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗、高性能CMOS8位微处理器,因为它采用精简指令集、哈佛总线结构、流水线指取的方式,抗干扰能力强,而且性价比高,是目前应用最广泛的8位单片机之一。
TSC89C51单片机的结构:
TSC89C51单片机构造主要包括了中央处理器、存储器、输入/输出口和定时器/计数器,中断系统等功能部件。
89C51的内部资源包括:
8位CP
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 智能 控制系统 研发 方案 毕业 作品