基于上位机的运动小车的设计

1基于上位机的运动小车的设计摘要：本系统是通过上位机与下位机通信，实现控制运行的系统。系统以计算机、51单片机为中央控制、处理器，通过串口通信、无线射频通信将上位机与下位机连接，运用控制指令实现小车运动。系统控制过程是计算机应用上位机软件，通过串口（COM口）下达各种指令，与计算机相连的MCU（MicroControlUnit，微控制单元）接收串口指令，进行数据处理，通过无线设备发送相应指令。下位机MCU通过无线设备接收指令，进行数据处理，通过各种接口标准控制大量的控制单元，使小车按要求运动。使上位机可以实时对下位机下达各种指令，从而控制下位机机器设备的状态。在本次的论文设计中，系统将完成上位机对下位机控制体系的相应设计，完成整个系统所有设计中的硬件设计、软件设计、系统的总体设计以及系统的最终整合、调试，最终能够实现计算机控制运动小车工作的功能。关键词：智能；上位机；下位机；控制2ThedesignofthesportcarbasedonthePCAbstract:Thissystemusestheuppermachineandlowermachinecommunicationtocontroltheoperationofthesystem.Moreover,torealizethecarmovement.thisSystemusescomputer,51single-chipmicrocomputerascentralcontrol,processor,throughaserialportcommunication,wirelessradiofrequencycommunicationconnecttheuppermachineandlowermachine.Thesystemapplysuppersoftwaretothecontrollingprocess,throughaserialport(COM)ofvariousinstructionstoconnecttothecomputer(STC89C52)receivingserialportMCUinstruction,dataprocessing,andusethewirelessdevicesendthecorrespondinginstructions.AmachineunderMCUthroughthewirelessreceivingtoreceptorder,controldataprocessingunit,makeuseofavarietyofinterfacestandardscontrollingtomakethecarmovementasrequired.Bythiswaytheuppermachinecansendavarietyofinstructionsfromthelowermachineatanytime,tocontrolthestateofthelowermachineequipment.Finally,itcomestotheconclusion,thissystemnotonlycompletetheconnectionoftheuppermachinetothelowermachine,butalsosoftwaredesign,theoveralldesignandsystemdebugging,attheendrealizethecomputercontrolofthesportscar.Keywords:Capacity;Positionmachine;Lowermachine;ControlI目录一引言...........................................................11.1课题背景...................................................11.2课题研究的目的及意义......................................11.3系统设计主要任务..........................................21.3.1硬件部分..............................................21.3.2软件部分..............................................3二方案设计........................................................42.1上位机方案.................................................42.2下位机方案.................................................52.3总体控制系统...............................................5三系统硬件电路设计.................................................63.1主控模块....................................................63.2射频模块....................................................83.3串口通信...................................................93.4运动小车....................................................103.4.1电机驱动芯片..........................................103.4.2直流电机..............................................123.5小车运动系统电源..........................................13四系统软件设计....................................................144.1软件工具简介................................................144.1.1C#简介...............................................144.1.2.NET简介............................................144.1.3VisualStudio2012..................................144.2系统控制流程图............................................15五系统整机调试及功能测试........................................165.1上位机及无线数据发送模块..................................165.2下位机及无线数据接收模块..................................165.3上位机控制运动小车........................................16II六设计总结及心得.................................................17参考文献...........................................................18附录...............................................................191一引言1.1课题背景科技技术的腾飞是现今时代进步的主题，是世界进步的主旋律之一，随着现代化的信息技术的爆炸式飞跃、迅猛的发展，使计算机通信技术广泛应用于一系列得科学技术之中。在工业迅猛发展的今天，计算机技术、人工智能技术已成为科技发展过程中不可或缺的一部分，应用计数机智能控制的技术在各个领域越来越受到人们的欢迎。在计算机平民化的信息化时代基础下，其相关技术的迅速普及，并伴随着快速发展的计算机控制等技术，使得计算机在现代社会的所有的控制领域都被普遍的使用。运用计算机实现一个控制过程，需要用到计算机的控制系统[1-3]。这种系统是现代化控制系统的重要组成部分[4]，它一般由上位机和下位机组成，这种组成方式与传统控制方式相比，具有需要控制人员少，自动执行的智能化高；不需人工感觉控制，计算机直接控制的精确度高；不需逐级对数据记录，计算机实时监控使系统的实时性强；不需要大量人工、设备，实施成本低；易实现和能在特殊环境下运行等特点。上位机控制下位机的系统是基于计算机控制平台发展的控制系统，其本身具有智能处理的能力，在各个领域都非常突出，为各行业发展做出了突出贡献。上位机控制系统软件，是在Windons系统上运行以.Net开发环境为平台，使用C#语言编写的操作控制软件。其再连接通过串口通信、无线射频通信来接收、发送控制数据、指令的单片机；下位机是通过串口通信、无线射频通信来接收、发送控制数据、指令的单片机，并且能采集数据、控制相应的单元。达到完成上位机与下位机的连接通信的目的，最终达到数据信号的传输和数据信息的采集、处理[5]。此选题拟用运动小车为控制对象，利用计算机对运动小车进行通信、控制，从而实现上位机、下位机之间的通信、控制，为基于上位机的控制系统提供设计理念。1.2课题研究的目的及意义现今工业测控、商业控制乃至家庭电器的控制系统，上位机、下位机的控2制使用已近非常普遍。本系统的选题基于上位机的运动小车的控制，旨在研究计算机控制系统中，上位机控制下位机的系统。研究控制过程的数据处理、命令的处理等，使系统本身和使用者可以实现受控双方的信息共享、信息反馈等。从而达到人机交互，真正实现“智能化、人性化”。在系统设计时，要处理各种传感器检测数据和控制单元参数，需要将各种接口按照接口标准和计算机、单片机进行连接，通过MCU（STC89C52）进行各种数据的实时处理，再通过上位机的可视化控制按键，经过MCU进行命令的处理，对控制单元进行实时测控，使系统更加“智能化、人性化”。这种系统以其自身的优势在各种测控领域都有广泛应用，为人们节省大量的成本、时间等。如：在一条较长的工业控制线上，不需要每一个质量检测控制点上安排一名专业人员，只要放上控制传感器，他就会实时监控，实时把关，自动执行；在一些检测点或一些过程控制点上，不需要人为的感控，使用一些灵敏度高的传感器、控制装置，事先在电脑上设定好参数，整个过程就不需要专门的技术人员去实时感控，减少人力、减少人为的错误感控；在一些关联性较大的工业线上，各个设备、各条产线、各个车间甚至各个厂区之间的数据结合处理，关系到生产、质量、产能等一系列问题，仅仅依靠人工，不仅效率不高，可靠性也大打折扣，使用计算机对各个数据进行收集、处理、反馈，不仅效率大幅度提高，而且实现了数据的实时性，减少中间环节对数据的破坏；在一些特殊、极其恶劣的环境下，人工不能实时处理的地方，如矿井、电力输送线路等，就可以使用上位机控制下位机的方式，轻而易举解决各种不便。上述就是我们现代智能上位机下位机的测控系统，其对不同领域的贡献，提高工作效率，使各种测控系统井然有序的进行。1.3系统设计主要任务系统设计时，主控制器发送控制指令，通过串口通信、无线通信技术，发送到从控制器，从控制器处理指令，控制小车，实现小车按指令运动。1.3.1硬件部分系统硬件由三大部分构成：（1）串口接收、无线发送单元。单片机（STC89C52）是单元主要部分，它控制串口接收，无线发送。3（2）无线接收、控制单元。单片机（STC89C52）是