#第四届立创大赛#智能小车 - 嘉立创EDA开源硬件平台

**【请在报名阶段填写 ↓】** **简要介绍作品**：        智能小车由遥控器和遥控车两部分组成，遥控器有三种工作模式（红外传输模式、蓝牙传输模式和2.4G无线传输模式），遥控车由车底盘（淘宝购买）和控制部分组成，遥控车运行模式有三种，自由控制模式，避障模式，寻迹模式。 **【请在竞赛阶段填写 ↓】** **一、作品详情：** 1、做这款智能小车的初衷：毕业多年一直做单片机软件编程，由于工作性质问题，硬件方面的设计及线路板制作有专人负责，甚至是电路板焊接都不需要自己亲力亲为，自己本职工作就是别人将完好的电路板及原理图交给我，我将程序编写完成，按照公司要求实现它的功能即可，后来自己有多余的时间了，根据自己的喜好，也想尝试一下，做一些自己想做的小东西，一来是练习一下画电路板，二来是是童心未了，自己给自己做一些想玩的玩具，三来是可以加强对硬件方面的学习，本着这三个想法，开始了我的硬件制作，首先想到的是大学时制作的小车，那时的小车，硬件部分几乎都是购买现成的，各种模块拼接，自己完善程序而成，只有一个寻迹功能，我自己想做一个寻迹、避障和一个遥控器可以随便控制的小车，在一次偶然间，我登录21IC论坛，发现嘉立创举办的电子设计大赛，看了一下介绍，发现符合条件，就报名参加了，觉得可以通过这个平台展示一下自己的小制作，也可以涨涨见识，学习一下其他人的制作，要是能得到专业人士的指导就更好了，对蓝牙模块和2.4G无线模块一直好奇，从来没有使用过，为了学习这两款模块，我把它们结合到了我的遥控车和遥控器上，当然也加入了传统的通讯模块（红外发射和红外接收）。 2、智能小车介绍：a、遥控器主要部分介绍，蓝牙模块、2.4G无线模块、红外发射头、摇杆电位器、7.4V锂电池、SWD下载电路、复位电路、蜂鸣器电路、电源开关等；b、遥控车主要部分介绍，车底盘（2个车轱辘、直流电机、万向轮、固定架）、蓝牙模块、2.4G无线模块、红外接收头、7.4V锂电池、SWD下载电路、复位电路、蜂鸣器电路、电源开关、避障模块、寻迹模块、超声波模块、电机驱动电路、USB转串口电路（也支持USB下载程序）等。 3、智能小车工作原理：a、遥控器：通过遥杆所在位置决定遥控器执行什么指令，将执行的指令通过蓝牙、无线或者红外发射管，发送出去，从而控制小车动作；b、遥控车：通过无线、蓝牙或者红外接收头，接收遥控器发送过来的信号，解析指令后按照指示工作。 4、智能小车工作流程（程序实现步骤）@1、遥控车上电（a、**注意**：USB供电和P12电池供电只能选择一个，电池和USB电压不一致，导致部分元器件不能正常工作；b、通电瞬间LED2电源指示灯3.3V和LED3电源指示灯5V同时亮起，过两秒后，蜂鸣器响一声同时会通过USB向串口发送“欢迎使用智能小车~~~~”）；@2、遥控器“右摇杆”“向里”（ 按键闭合）“长按”，再上电（a、**注意**：USB供电和电池供电只能选择一个，电池和USB电压不一致，导致部分元器件不能正常工作；b、通电瞬间D4电源指示灯3.3V和D3电源指示灯5V同时亮起，并且蜂鸣器响一声，响声过后可以松开遥控器的按键了）；@3、设置遥控器工作模式（拨动右摇杆进行设置，观察D1和D2指示灯变化，向左拨动右摇杆，D1亮，D2灭，红外模式；向右拨动右摇杆，D1灭，D2亮，蓝牙模式；向上拨动右摇杆，D1亮，D2亮，无线模式；向下拨动右摇杆无效动作）；@4、退出遥控器工作模式（遥控器“左摇杆”向里”（ 按键闭合）“按”，保存遥控器工作模式蜂鸣器响3声，**注意**：2步没有按右摇杆按键直接上电，遥控器模式为上次设置的模式，遥控器带模式存储功能，上次没进行设置默认红外模式）；@5、遥控器和遥控车连接（自动连接，不管遥控器是那种工作模式，连接成功后，a、遥控车蜂鸣器响一声并且遥控车**LED1指示灯常亮**；b、D1、D2之前亮的指示灯会以**1HZ的频率闪烁**。**注意**：连接失败，a、检测红外、蓝牙、无线各模块是否正确安装;b、距离是否在工作范围内，通常红外和无线1S内会成功连接，蓝牙模式连接较慢，大约10s左右；c、a和b现象都不存在的话全部断电从第1步重新开始）；@6、连接成功后，进行遥控车运行模式设置（拨动**右摇杆**进行设置，观察遥控车**LED1**指示灯变化，a、向左拨动右摇杆，LED1以100ms闪烁，自由控制模式；b、向右拨动右摇杆，LED1以500ms闪烁，避障模式；c、向上拨动右摇杆，LED1以1s闪烁，寻迹模式；d、遥控器“右摇杆”“向里”（ 按键闭合）“长按”，运行和停止循环进行）；@7、到此为止，遥控器设置成功。 **注意事项**： a、遥控车运行模式设置，只能在遥控车处于**停止模式**下执行。 b、**自由运行**模式指遥控器控制车执行动作，设置成自由运行模式后，遥控器“右摇杆”“向里”（ 按键闭合）“按一下”，**启动运行**，此时左摇杆动作 “上、下、左、右”，对应车“前进、后退、原地左转、原地右转”，右摇杆左右动作无效，“上下”，对应“加速、减速”，只能提速一档。 c、**避障模式**运行时，遥控车通过前方的超声波及两侧的红外避障模块，检测是否被遮挡（超声波是检测距离是否在设定范围内，本车设置15cm），设置避障模式后，遥控器“右摇杆”“向里”（ 按键闭合）“按一下”，**启动运行**，执行动作，检测距离大于15cm，两侧无遮挡，车前进；检测距离大于15cm，左遮挡，右不遮挡，车右转；检测距离大于15cm，左不遮挡，右遮挡，车左转；检测距离小于15cm，左遮挡，右遮挡，车后退；检测距离小于15cm，左不遮挡，右不遮挡，车后退；检测距离小于15cm，左遮挡，右不遮挡，车左轮正转右轮反转；检测距离小于15cm，左不遮挡，右遮挡，车右轮正转左轮反转，此模式下，右摇杆左右动作无效，“上下”，对应“加速、减速”，只能提速一档，左摇杆动作无效，**启动运行后，车一直运行，直到没电或者按停止运行按钮**。 d、**寻迹模式**运行时，遥控车通过前方两个**寻迹模块**检测，需要提前布置场景，用黑色胶带粘出跑道位置，调整寻迹模块位置，使其处于**跑道两侧**，设置避障模式后，遥控器“右摇杆”“向里”（ 按键闭合）“按一下”，**启动运行**，运行过程中，遥控车通过前方的两个寻迹模块，不断检测信号，左右寻迹模块没有检测到黑线，前进；左侧检测到黑线，右侧没有检测到，左转；左侧没有检测到黑线，右侧检测到，右转；左右寻迹模块都检测到黑线，左进（右转也可以，可随意设置），此模式下，右摇杆左右动作无效，“上下”，对应“加速、减速”，只能提速一档，左摇杆动作无效，**启动运行后，车一直运行，直到没电或者按停止运行按钮**。 \*\*e、\*\*遥控车接收到遥控器“有效”动作后，遥控车上的蜂鸣器都会响“一声”，如果遥控器发出正确指令，遥控车没有正确执行，需要仔细检查，遥控车是否处于接收盲区，**尤其是启动和停止运行指令**，其它指令未执行可以重新发送，启动和停止一旦出现偏差，导致车和遥控器动作不同步，出现此现象需要重新连接车和遥控器。 5、智能小车工作流程（程序实现步骤-------流程图）：为了方便对程序的理解，现将程序实现过程绘制成流程图，如下：  **二、描述作品所面临的挑战及所解决的问题：** 1、硬件设计比较弱，几乎每个小模块都是自己先拿洞洞板搭了一下，调试没问题后才画的PCB； 2、进行PCB设计的时候，画封装不熟练特别慢，浪费了比较多的时间； 3、电路板制作完成后，安装时发现和底盘有一些错位，好在错位不大，稍微将铜柱歪一下就安装进去了； 4、通过这次学习，不但使我加深对硬件方面的认知，也使我对PCB封装及布线更加熟练； 5、蓝牙模块和无线模块都是初次接触，调试比较慢，在论坛上也请教过许多前辈，不过现在自己已经能够熟练使用； 6、电机驱动的选取，找了很多电机驱动相关的芯片，由于毕业一直使用的是步进电机,对直流电机驱动比较陌生，以前上学都是用现成的ULN2003这样的模块，太大了，现在想自己搭一个，所以选取了一款封装特别小的电机驱动芯片。 **三、描述作品硬件、软件部分涉及到的关键点：** 1、硬件部分：a、寻迹避障电路的设计；b、电机驱动芯片电路；c、电压转换电路（5V和3.3V）；d、蓝牙模块和无线模块原理；e、红外发射和红外接收机制；f、摇杆电位器原理。 2、软件部分：a、遥控器如何获取摇杆电位器位置信息；b、遥控器如何使用三种模块与遥控车通信；c、状态指示灯的运用，通过观察遥控器状态指示灯知道遥控器处于那种工作模式，是否与遥控车连接，通过观察遥控车指示灯知道遥控车处于哪种运行模式，是否与遥控器连接；d、状态机的使用，程序在设置遥控器工作模式后，进行了一次握手连接，采用状态机方式执行的程序。 **四、作品材料清单：** 1、遥控器 | | | | | | | --- | --- | --- | --- | --- | | Comment | Description | Designator | Footprint | Quantity | | 0905 | 有源3V | BZ1 | HYT-0905 | 1 | | 0.1uF | 陶瓷贴片电容 | C1, C3, C8, C12, C13, C14, C15, | | | | C16, C17, C18 | C0805 | 10 | | | | 22uF/10V | 陶瓷贴片电容 | C2, C4, C10, C11 | C0805 | 4 | | 22pF | 陶瓷贴片电容 | C5, C6 | C0805 | 2 | | 220uF/16V | | C7 | 6.3*7.7（贴片铝 | 1 | | 10V10uF | 陶瓷贴片电容 | C9 | C0805 | 1 | | LED/0805/RED | 贴片发 | D1, D2, D3, D4 | D0805 | 4 | | DIP2 | 红外发射管 | D5 | HDR1X2 | 1 | | xh2.54mm | 2.0mm线到 | J1 | XH-2.54-4 | 1 | | USB-B | USB B型 | J2 | USB-B母 | 1 | | GZ2012D601TF | 电感 | L1 | R0805 | 1 | | M3x6 | 螺孔 | M1, M2, M3 | M3-cross | 3 | | battery | 18650电池 | P1 | Battery | 1 | | 2.54mm | Header, 2-Pin | P2 | HDR1X2 | 1 | | HM-1X | 蓝牙模块 | P3 | HM-11 | 1 | | 8550 | 贴片 | Q1 | SOT-23（PNP/NPN | 1 | | 8050 | NPN | Q2 | SOT-23（PNP/NPN | 1 | | 10K/1% | 贴片电阻 | R1, R3, R4, R6, R7 | R0805 | 5 | | 1K/1% | 贴片电阻 | R2, R10, R13 | R0805 | 3 | | 1M/1% | 贴片电阻 | R5 | R0805 | 1 | | 360R/1% | 贴片电阻 | R8, R9, R11 | R0805 | 3 | | 5R1 | 贴片电阻 | R12 | R0805 | 1 | | 10K | 贴片电阻 | R14, R15 | R0805 | 2 | | 1K | 贴片电阻 | R16, R17, R18, R19 | R0805 | 4 | | RKJXK | 摇杆电位器 | RW1, RW2 | RKJXK | 2 | | SW-PB | Switch | S1 | SW-PB（3_6_2..5 | 1 | | 6脚自 | Switch | S2 | 5.8*5.8（6脚自 | 1 | | STM32F103C8T6 | 芯 | U1 | STM32F103C8T6-48 | 1 | | AMS1117-3.3 | 芯 | U2 | SOT-223（三端稳压 | 1 | | NRF24L01 | 无线模块 | U3 | HDR2X4 | 1 | | 8MHz | Crystal Oscillator | Y1 | XTAL.18/.42（贴片无 | 1 | 2、遥控车 | | | | | | | --- | --- | --- | --- | --- | | Comment | Description | Designator | Footprint | Quantity | | TESTPAD | 测试点 | +3.3V, +5V | TP-1mm | 2 | | 0905 | 有源3V | BZ1 | HYT-0905 | 1 | | 0.1uF | 陶瓷贴片电容 | C1, C3, C8, C10, C11, C12, C13, | | | | C14, C17, C19, C24, C25, C28, C29, C30, C31, C32 | C0805 | 17 | | | | 22uF/10V | 陶瓷贴片电容 | C2, C4, C22, C23, C26, C27 | C0805 | 6 | | 22pF | 陶瓷贴片电容 | C5, C6, C20, C21 | C0805 | 4 | | 10V10uF | 陶瓷贴片电容 | C7, C18 | C0805 | 2 | | 47uF/16V | 铝电 | C9 | 6.3*7.7（贴片铝 | 1 | | 10uf（120 | 陶瓷贴片电容 | C15 | C1206 | 1 | | 220uF/16V | | C16 | 6.3*7.7（贴片铝 | 1 | | LED1 | 红外发射管 | D1, D3 | φ | 2 | | LED2 | 红外接收管 | D2, D4 | φ | 2 | | xh2.54mm | 2.54mm线到 | J1, J2 | XH-2.54-4 | 2 | | USB-B | USB B型 | J3 | USB-B母 | 1 | | GZ2012D601TF | 电感 | L1 | R0805 | 1 | | 100M@600Ohm | 电感 | L2 | D0805 | 1 | | LED/0805/BLUE | 贴片发光管 | LED1, LED2, LED3 | D0805 | 3 | | LED/0805/GREEN | 贴片发光管 | LED4, LED5 | D0805 | 2 | | My_Logo | 大赛logo标识 | Logo | MY_LOGO | 1 | | M3x6 | | M1, M2, M3, M4 | M3-cross | 4 | | TESTPAD | 定位孔 | Mark\_Dot1\, Mark\_Dot2\, Mark\_Dot3\, | | | | Mark_Dot4 | Mark_Dot | 4 | | | | Header 3 | Header, 3-Pin | P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, | | | | P9, P10 | HDR1X3 | 10 | | | | 2.54mm(JST) | Header, 2-Pin | P11, P12 | XH-2.54-2 | 2 | | HM-1X | 蓝牙模块 | P13 | HM-11 | 1 | | Header 4 | Header, 4-Pin | P14 | HDR1X4 | 1 | | VS838 | 红外一体 | P15 | HDR1X3 | 1 | | 寻迹模块 | 红外一体 | P16, P17 | HDR1X3 | 2 | | 8550 | 贴片 | Q1 | SOT-23（PNP/NPN | 1 | | 10K/1% | 贴片 | R1, R4, R5, R6, R7, R11, R16, | | | | R21, R22, R23, R24, R26 | R0805 | 12 | | | | 1K/1% | 贴片 | R2, R8, R20, R25, R27 | R0805 | 5 | | 1M/1% | 贴片 | R3 | R0805 | 1 | | 0 | 贴片 | R9, R10, R17, R18, R19 | R0805 | 5 | | 1R | 贴片 | R12, R13, R14, R15 | R0805 | 4 | | 100R/1% | 贴片 | R28, R29 | R0805 | 2 | | RPot | Potentiometer | RP1, RP2 | VR5 | 2 | | SW-PB | Switch | S1 | SW-PB（3_6_2..5 | 1 | | 6脚自 | Switch | S2 | 5.8*5.8（6脚自 | 1 | | STM32F103C8T6 | CPU | U1 | STM32F103C8T6-48 | 1 | | A3906SES-T | 电机驱动模块 | U3 | QFN-20N（A3906 | 1 | | CH340G | USB转串 | U4 | SO-16S（CH340G | 1 | | AMS1117-3.3 | 芯 | U5 | SOT-223（三端稳压 | 1 | | AMS1117-5 | 芯 | U6 | SOT-223（三端稳压 | 1 | | NRF24L01 | 无线 | U7 | HDR2X4 | 1 | | LM393D | Dual Differential Comparator | U8 | SO-8（LM393 | 1 | | 8MHz | Crystal Oscillator | Y1 | XTAL.18/.42（贴片无 | 1 | | 12MHz | Crystal Oscillator | Y2 | XTAL.18/.42（贴片无 | 1 | | 2.4G无线模块 | | | | 1 | | 锂电池租 | | | | 1 | | 超声波模块 | | | | 1 | | 车底盘 | | | | 1套 | | 尼龙扎带 | | | | 5 | **注意：材料清单，不知道为什么预览效果和编辑效果不一样，出现很大间隙，会给阅读带来不便，调整多次还是不行。** **五、作品图片上传（PCB上须有大赛logo标识并拍照上传，若无视为放弃参赛）：** logo、logo、logo，重要的事情说三遍，为了醒目一点，我在PCB上连着放了三个logo，这是我第一次绘制PCB的时候放logo，在网上查了好多教程，亲自试验多次，最后成功放上了，等电路板回来傻眼了，logo放小了，我在放完logo比对了一下其它标号，比其它标号大，以为清晰度不会有问题，可是实际上.......，先放几张图看看了。  特写1、  特写2（靠你补救一下了）、  **六、演示您的作品并录制成视频上传；（视频内容须包含：作品介绍；功能演示；性能测试；PCB上大赛logo标识特写镜头，若无视为放弃参赛）** 智能小车演示视频： [http://m\.v\.qq\.com/play/play\.html?vid=v0919avn309&ptag=4\_7\.3\.5\.22238\_copy](http://m.v.qq.com/play/play.html?vid=v0919avn309&ptag=4_7.3.5.22238_copy) **七、开源文档。** 文档见附件