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        基于zigbee技術(shù)的無(wú)線遙控探測(cè)車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2014-11-15 02:08:24馬惠鋮
        電子測(cè)試 2014年4期
        關(guān)鍵詞:探測(cè)車穩(wěn)壓單片機(jī)

        馬惠鋮

        (延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院,西安,710100)

        0 引言

        隨著短距離無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展,無(wú)線遙控探測(cè)車已在軍事、安全等領(lǐng)域得到了初步應(yīng)用。在炸彈拆除、火場(chǎng)探測(cè)方面,因使用無(wú)線遙控操作,使得操作者的安全得到了保障,從而能更加高效的完成工作。Zigbee是近年來(lái)興起的無(wú)線通信技術(shù),它憑借著傳輸距離遠(yuǎn),低成本,低功耗等優(yōu)良性能快速崛起,短短幾年間,已成為無(wú)線通信行業(yè)中的佼佼者。其作為一種新興的短距離、低速率的無(wú)線通信技術(shù),更是得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。

        本文設(shè)計(jì)了基于zigbee技術(shù)的無(wú)線遙控探測(cè)車,采用PC機(jī)作為控制端,監(jiān)控終端采用12864液晶屏作為監(jiān)控顯示屏,用來(lái)同步顯示探測(cè)車的當(dāng)前狀態(tài);PC機(jī)同時(shí)可以對(duì)無(wú)線顯示終端進(jìn)行數(shù)據(jù)接收的授權(quán)管理。綜上所述,設(shè)計(jì)無(wú)線遙控探測(cè)車對(duì)于國(guó)防、社會(huì)安全具有實(shí)際意義。

        1 硬件設(shè)計(jì)

        本系統(tǒng)由PC機(jī)、Zigbee無(wú)線通信模塊(3個(gè))、Atmega16單片機(jī)、L293D芯片、12864液晶及一些外圍器件組成。系統(tǒng)的框圖結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。

        1.1 電源電路

        主電源采用12V蓄電池供電,電源電路采用分離供電模式,為減速電機(jī)提供12V左右的直流電,為單片機(jī)等控制電路及顯示電路提供5V穩(wěn)壓直流電。直流減速電機(jī)的供電由蓄電池的正負(fù)極在并聯(lián)30P陶瓷電容后,直接接到直流減速電機(jī)兩段,因本設(shè)計(jì)中直流減速電機(jī)工作電壓范圍較廣,且蓄電池供電電壓處用直流減速電機(jī)工作電壓的中間值,故即使需添加穩(wěn)壓模塊,也不會(huì)對(duì)直流減速電機(jī)產(chǎn)生損害和影響。單片機(jī)控制電路和顯示電路的供電模塊,因?yàn)閱纹瑱C(jī)對(duì)其工作電壓要求較高,為保證整個(gè)電路系統(tǒng)工作時(shí)的安全可靠,該設(shè)計(jì)中為其提供恒定的5V穩(wěn)壓直流電,穩(wěn)壓模塊采用LM7805集成穩(wěn)壓器,因其穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、體積小、重量輕、成本低、維修簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),所以在各種電源電路中得到了普遍的應(yīng)用。

        1.2 整體電路原理設(shè)計(jì)

        硬件電路中單片機(jī)Atmega16起控制作用,它是整個(gè)電路中的核心控制器;通過(guò)采集Zigbee的數(shù)據(jù),單片機(jī)通過(guò)判斷,將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,從而控制L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片輸入引腳的高低電平的變化,從而達(dá)到控制探測(cè)車上各個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方式;LCD12864用于顯示當(dāng)前探測(cè)車的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

        2 軟件設(shè)計(jì)思路

        ICC AVR軟件提供功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具和豐富的庫(kù)函數(shù),包括了C編輯器、連接器、宏匯編、一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試和庫(kù)管理在內(nèi)的完整開發(fā)方案,通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。值得一提的是,本設(shè)計(jì)中所有的控制指令不是在裸機(jī)上寫指令完成的,而是在芯片內(nèi)嵌入了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uC/OS-Ⅱ,所有控制指令均由系統(tǒng)根據(jù)不同任務(wù)的優(yōu)先級(jí)調(diào)度完成。使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性大大提高,運(yùn)行效率也大大提高。

        此外,此系統(tǒng)程序可分為三個(gè)主要模塊,分別為:主函數(shù)模塊、發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令程序模塊、顯示程序模塊。

        上位機(jī)程序流程圖與下位機(jī)程序流程圖如圖2-1,2-2所示。

        圖2-1 上位機(jī)函數(shù)流程圖

        圖2-2 下位機(jī)流程圖

        3 性能分析

        圖1-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

        本系統(tǒng)采用了美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的8位高速單片機(jī)Atmega 16,其功能強(qiáng)大,I/O口拉電流、灌電流能力很強(qiáng),可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器。抗干擾性能好,芯片較穩(wěn)定,功耗較低,且價(jià)格便宜,非常適合本設(shè)計(jì)使用。且在本設(shè)計(jì)中,單片機(jī)內(nèi)嵌入了uCOS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)任務(wù)分配優(yōu)先級(jí)及各個(gè)任務(wù)的調(diào)度。

        在該系統(tǒng)中最關(guān)鍵的無(wú)線通信采用了zigbee無(wú)線通信模塊,主芯片為NI公司生產(chǎn)的CC2530,其具備傳輸遠(yuǎn)距離,低成本,低功耗,抗干擾性非常強(qiáng)等優(yōu)良性能,對(duì)于本設(shè)計(jì)中作為無(wú)線通信模塊非常適合,符合在負(fù)載環(huán)境中正常工作的理念。

        本系統(tǒng)中的顯示模塊,顯示屏使用的是12864液晶顯示屏,其顯示方便清晰,對(duì)中文顯示效果良好,顯示內(nèi)容豐富,功耗不大,與單片機(jī)硬件電路的連接簡(jiǎn)單,程序設(shè)計(jì)也較為靈活。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        本系統(tǒng)是以單片機(jī)Atmega 16芯片做為探測(cè)車的核心控制器,zigbee無(wú)線通信模塊作為電腦和探測(cè)車通信的傳輸媒介。上位機(jī)采用串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給zigbee模塊,zigbee模塊根據(jù)自己的協(xié)議棧將上位機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)發(fā)送給終端zigbee模塊,終端zigbee模塊將收到的信號(hào)發(fā)給探測(cè)車的控制器和液晶屏的控制器,探測(cè)車的控制芯片通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的讀取,然后發(fā)送指令控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L293D,進(jìn)而達(dá)到控制探測(cè)車的各方向行進(jìn);液晶屏的控制器通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的讀取,先判斷上位機(jī)是否授權(quán)顯示,若不授權(quán),則顯示對(duì)應(yīng)內(nèi)容,若已授權(quán),則顯示探測(cè)車的實(shí)時(shí)狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)了PC機(jī)對(duì)探測(cè)車狀態(tài)及行進(jìn)方向、監(jiān)控端是否授權(quán)的控制。很好的實(shí)現(xiàn)了探測(cè)車各向的靈活運(yùn)動(dòng)及輔助燈光的指示。監(jiān)控端可以在授權(quán)狀態(tài)下靈敏的檢測(cè)到探測(cè)車的實(shí)時(shí)狀態(tài)。該設(shè)計(jì)具備實(shí)時(shí)性強(qiáng)、響應(yīng)速度快、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全性高、抗干擾能力強(qiáng)等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。

        [1]孫廣輝,朱正偉,張丹.基于FPAA和STC89LE52的程控濾波器設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)自動(dòng)化.2013,35(10):100~102

        [2]閆俊嶺; 陳帥華.基于89C51單片機(jī)的數(shù)控直流電源外圍電路設(shè)計(jì)[J].數(shù)字通信.2013,40(04):69~73

        [3]周榮華,左國(guó)才.基于uC/OS-Ⅱ的數(shù)字電能表計(jì)量軟件系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用.2013,22(07):144~147

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