基于无线通信的多传感器智能小车的设计
摘要：如今是个日新月异发展迅速的全新时代，这样一来加快对智能化产物的深入研究也是必不可少的，我本篇课题的研究目的，就是想做出一款可以在危险的情况下帮助人们去探测未知环境下的一些环境参数的，并且可以进行简单通信的智能化小车。最重要的是，很多智能化产物在教育方面、民用方面、还有一些电子通信方面以及国家重要的国防军事等很多领域方面都有着十分广泛的应用前景。伴随着当今时代智物联网智能化技术的飞速发展，全新智能化的技术在各个领域营养也是十分的广泛和常见，例如智能的家居、智能化医疗设备等很多的领域都越来越受到人们的青睐。
本课题研究的就是基于无线通信的多传感器智能化的一款小车，这款智能化的小车是采用arduino这款单片机作为系统控制中心的，然后利用各类不同传感器和以及蓝牙通信模块为辅助元器件来完成智能小车的循迹、避障、测距、测量温湿度、还有无线通信功能。在软件编程的方面，主要是应用之前学过的C语言来进行编程的，通过编写不同的代码来控制智能小车实现以上所描述的不同功能。
关键字：arduino；舵机模块；传感器模块；蓝牙模块；
Multi - sensor intelligent trolley based on wireless communication
Absrtact: now is a new era of rapid development, so it is necessary to speed up the in-depth study of intelligent products.Is to create a dangerous situation can help people to detect some of the environmental parameters in the unknown environment, and can carry out simple communication intelligent car.Most importantly, many intelligent products in education, civil, there are some electronic communications and important national defense and military and many other fields have a very wide range of applications.With the rapid development of intelligent internet of things technology, new intelligence Technology is also very broad and common in various fields of nutrition, such as intelligent home, intelligent medical equipment and many other fields are more and more popular.
This research is based on wireless communication based on multi-sensor intelligent car, this intelligent car is using the arduino microcontroller as the control center of the system.Then, various sensors and communication modules are used as auxiliary devices to complete tracking, obstacle avoidance, ranging, temperature and humidity measurement, and wireless communication.In the aspect of software testing, it is mainly programmed by using the C language which has been learned before, and the different functions described above are realized by writing different codes to control the intelligent car.
Keywords: arduino; steering gear module; sensor module; Bluetooth module;
第一章 绪论 4
1.1基于无线通信的多传感器智能小车课题的背景及意义 4
1.2基于无线通信的多传感器智能小车课题研究的内容 5
1.3 Arduino单片机开发的意义与价值 5
第二章 无线通信的多传感器智能小车的总体设计 6
2.1总体方案描述 6
2.2核心单片机的选择 8
第三章 无线通信的多传感器智能小车的硬件模块 9
3.1智能小车电源模块 9
3.2避障、测距模块 9
3.2.1、超声波传感器模块的工作原理： 9
3.2.2、主要参数 10
3.2.3、接线方式 11
3.3 温湿度测量模块 11
3.3.1、DHT11温湿度传感器的引脚说明 12
3.3.2、接口说明 12
3.3.3、电源引脚 13
3.3.4、电气特性 13
3.4 蓝牙模块 13
3.4.1、进入AT模式 14
3.4.2、基本配置 14
3.4.3、模块指示灯说明 15
3.5 驱动模块 15
3.5.1、L298N电机模块电路图 16
3.5.2、工作条件： 16
3.6 显示模块 17
3.6.1、LCD1602的介绍 17
3.6.2、LCD1602模块基本参数的信息 17
3.7 舵机模块 17
第四章 无线通信的多传感器智能小车的控制核心 18
4.1 软件设计的思路 18
4.2 主控程序的设计 18
第五章 智能小车的 功能调试 22
5.1智能小车避障的调试 22
5.2智能小车测距的程序设计 22
5.3智能小车无线通信程序设计 23
5.4智能小车自动循迹的调试 25
5.5 智能小车温湿度的测量 26
第六章 总结与致谢 28
参考文献 29
附录 30
（1）Arduino单片机原理图及小车底板图 30
第一章 绪论
1.1基于无线通信的多传感器智能小车课题的背景及意义
当下这个社会，在汽车产业方向的飞速发展是相当飞快地，这也就意味着人们对智能化小车上深入研究是越来越有必要了。另外，在我上大学的几年时光里，每年都能听到有关于全国的电子技能大赛和省内的一些电子技能大赛的事件，所以，在研究智能小车这个方向的课题对于很多高校老师来说也就显得十分重要了，毕竟这类大赛也可以反应出不同高校在这个方向所下的功夫与努力。所以，全国各地的高校也开始特别重视对这类课题深入而又广泛地研究。我想本篇课题基于无线通信多传感器的智能小车应该也就是在这种背景环境下才提出来的。另外，之前自己也在跟学院的老师以及学长学姐们做过类似的一些小项目，对于该设计项目多少是有一点了解，所以选择了这个毕业设计课题。
最重要的是，许许多多智能化的产品在当今的这个社会上，算是一个很受人们欢迎和喜爱的新产物，与此同时，更是世界未来很好的一个发展，这些许许多多的智能化的新产物都可以根据人们预先设计好的功能模式在一个不一样的新环境里，不需要受人为控制的去正常的运作，更不需要人为的再去使用工具或别的设备来管理、控制它的一系列的运作，智能化产物就能够自动的按照人们料想的去正常的完成，预期所设定的许多一系列不同目标。相比于现在很多小朋友都玩过的带有遥控的小车，在本质上是有非常大的区别和不同的。咱们可以拿日常生活中的遥控小车来说一下，遥控小车则是必须需要我们人为的去利用遥控器工具去控制遥控小车的转动方向、启动、停止以及前进和后退等一系列的功能的。还有一些相对而言高大上一点的遥控小车就是它可以控制小车速度的改变。但是，在我们的日常生活中，我们所见到的模型小车，周围遇到的一些小孩玩的小车应该都是类似于遥控小车的；我们本课题的这款智能小车是不同于遥控小车的，我们可以利用计算机语言编写程序不同的程序代码进而实现对智能化的小车的行驶方向、启动或者停止以及对智能小车车速快慢的控制，想要控制这款小车就不再需要人为的去参与控制。对于小车的编程人员来说，他们只需要对智能小车的计算机编程程序代码做出进一步的修改，就可以非常方便的去控制智能小车的行驶方向、启动或者停止以及小车车速速快慢的控制。这样看来，本课题要做的这款智能小车，它最大的特点就是拥有二次编程的这一特性；所以这样看来，本课题研究的这款智能小车也是属于简单机器人的其中一种，研究智能小车这一课题也就显得十分的有意义、有价值的。
1.2基于无线通信的多传感器智能小车课题研究的内容
本课题的多传感器的智能小车，我们决定选用的单片机，拥有通用的特性并且价钱非常非常的便宜的这款Arduino单片机，作为整个智能小车的管理中心平
台，经过十分具体的设计要求，再联合其他拥有特定性能的一系列本课题所用到传感器以及控制电机运作原理相关的一些基本知识，就可以很轻松的实现本课题智能小车的多功能的目标。本次课主要是需要实现以下功能要求:加入超声波传感器实现测量距离值的功能、结合智能小车上的避障硬件传感器模块实现智能小车的自动避障功能、增加可以进行无线通信的蓝牙模块来实现无线通信功能；从而达到本课题的各项设计要求。
1.3 Arduino单片机开发的意义与价值
单片机arduino在当今情况下是一款对所有人都公开的微型处理器器，并且这款单片机不仅是一个对外开放的平台，而且还具有源代码开放的特性，也具有开放源代码的简单输入和输出的接口版，并且这款arduino单片机能够使用类似于java编程语言，C语言的processing wiring这些开发环境。选择arduino当作本课题智能小车的中心控制单片机板，最大的优点就是因为它形状的小巧、功能特别的强大，并且可以方便的和各种各样的传感器还其他各种电子元件进行连接，而且还可以与很多方面的软件进行互动，比方说flash了、processing等一系列软件，其实，这款arduino单片机最突出的特点就是这款单片机它拥用着开发源代码的特性，而且这款arduino单片机的电子电路版的设计原理图以及它的软件开发工具arduino IDE都是表现为对外开放性的特突出点，每一个使用该单片机的用户都可以非常自由的参加到其中的软件代码等方面进行补充和修改以及应用这款单片机的对外开放的源代码程序代码，这也就是它能够在当下这个智能化的社会之下，让这款arduino单片机变得十分流行和受很多人欢迎的最主要的原因之一了。
现在我们大学课程里应用的很多的单片机模块，基本都是过时的了，比如，AT89C51八位单片机等等，arduino这款单片机的平台还能够适用于去作为交互式的系统。例如以下介绍的这些单片机：mit’s handyboard、parallax Basic Stamp， Netmedia’s BX-24，Phidgets以及其它的一系列单片机等等，都提供了一些极为相像的功能，但是还是稍微有点小区别的。这款arduino单片机全部用到的很多不同方面的工具，也都不再需要你去过多的关注它、也没有必要去关心这款单片机编程过程当中十分繁杂的各个细节方面了，只要咱们提出这款arduino单片机的开发平台功能，它就是一种十分容易应用的开发工具包。 同样arduino单片机也简化了许许多多的其他系列单片机在工作的过程中各种各样的复杂流程，但是它同其它单片机的系统相比较，很明显的可以看出，arduino这款单片机在很多其他的地方是相当的具有优越性，这也就意味着这款单片机十分地适合相关专业的老师以及各大高校喜欢电子技能的学生和其他一些业余电子爱好者们去使用这款单片机。
arduino这款单片机的特点也相当的多，主要有以下几个方面的特点：①十分的廉价②拥有的跨平台特③十分简洁易学的编程开发环境④软件开源代码可以二次的扩展的特性，⑤硬件模块的广泛开源性及其可扩展性。
第二章 无线通信的多传感器智能小车的总体设计
2.1总体方案描述
本课题所要设计的智能小车，是一款拥有不同功能的智能化的小车，这款智能小车还能够根据人们预先所设想好的各种功能做出相应的不同动作。本课题的这款智能小车可以完成下面几个方面的功能：可以完成本课题智能小车的自动避障、自动循迹、测量温湿度以及加上蓝牙模块进行无线通信的这些功能。本篇课题研究的内容对电子爱好者来说，涉及的内容十分具有实用性，而且十分便捷。这样类似的小制作不仅可以让人们进一步的了解智能化发展的必要性，也可以成为很多对类似课题感兴趣的人们去学习这类电子技能的制作的一个好的方向和途径，同时这类课题也可以成为各大高校学生学习智能化产物的一个明确的方向。
本课题的设计与规划主要是用电机作为驱动整个控制系统主要驱动，而后利用超声波传感器、循迹传感器、温湿度传感器去采集和反馈未知环境下的各类环境参数的各种信息，然后把所采集的一系列的各种各样的环境信息送入到本课题的主控中心arduino单片机中，等待arduino单片机去完成对所采集到的数据是处理，在之后，从而让我们本课题的这款智能小车可以准确的去完成相应的要求，从而可以实现智能小车自身的智能化的控制目的，不需要人为的再去参与其中。本课题所选择的电机驱动模块是HG14-M舵机，利用超声波传感器测量得到距离值以及去完成小车的自动避障功能这些，我们可以采用超声波传感器HC-SR04来完成相应的功能。
对于需要智能小车的循迹功能，本课题是采用的一款名为灰度传感器（循迹模块）的元器件来完成的。具体过程是由中心arduino单片机通过控制管理单元去处理数据以后，再应用相关的编程语言去进行代码的编写，最后将各个模块所接受到信号都合并在一起，把编写好的源程序代码烧录到核心控制器，使本课题的这款智能小车实现相应的动作要求，进而去实现智能化的来控制智能小车的正常运作，简单的说，智能小车其实也就是相当于是一个简单的轮式机器人。
