基于zigbee技术的无线遥控探测车控制系统设计

马惠铖

(延安大学西安创新学院，西安，710100)

0 引言

随着短距离无线通信技术的快速发展，无线遥控探测车已在军事、安全等领域得到了初步应用。在炸弹拆除、火场探测方面，因使用无线遥控操作，使得操作者的安全得到了保障，从而能更加高效的完成工作。Zigbee是近年来兴起的无线通信技术，它凭借着传输距离远，低成本，低功耗等优良性能快速崛起，短短几年间，已成为无线通信行业中的佼佼者。其作为一种新兴的短距离、低速率的无线通信技术，更是得到了越来越广泛的关注和应用。

本文设计了基于zigbee技术的无线遥控探测车，采用PC机作为控制端，监控终端采用12864液晶屏作为监控显示屏，用来同步显示探测车的当前状态；PC机同时可以对无线显示终端进行数据接收的授权管理。综上所述，设计无线遥控探测车对于国防、社会安全具有实际意义。

1 硬件设计

本系统由PC机、Zigbee无线通信模块（3个）、Atmega16单片机、L293D芯片、12864液晶及一些外围器件组成。系统的框图结构如图1-1所示。

1.1 电源电路

主电源采用12V蓄电池供电，电源电路采用分离供电模式，为减速电机提供12V左右的直流电，为单片机等控制电路及显示电路提供5V稳压直流电。直流减速电机的供电由蓄电池的正负极在并联30P陶瓷电容后，直接接到直流减速电机两段，因本设计中直流减速电机工作电压范围较广，且蓄电池供电电压处用直流减速电机工作电压的中间值，故即使需添加稳压模块，也不会对直流减速电机产生损害和影响。单片机控制电路和显示电路的供电模块，因为单片机对其工作电压要求较高，为保证整个电路系统工作时的安全可靠，该设计中为其提供恒定的5V稳压直流电，稳压模块采用LM7805集成稳压器，因其稳压精度高、工作稳定可靠、体积小、重量轻、成本低、维修简单等优点，所以在各种电源电路中得到了普遍的应用。

1.2 整体电路原理设计

硬件电路中单片机Atmega16起控制作用，它是整个电路中的核心控制器；通过采集Zigbee的数据，单片机通过判断，将数据进行处理，从而控制L293D电机驱动芯片输入引脚的高低电平的变化，从而达到控制探测车上各个电机的转动方式；LCD12864用于显示当前探测车的实时状态。

2 软件设计思路

ICC AVR软件提供功能强大的集成开发调试工具和丰富的库函数，包括了C编辑器、连接器、宏汇编、一个功能强大的仿真调试和库管理在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境将这些部分组合在一起。值得一提的是，本设计中所有的控制指令不是在裸机上写指令完成的，而是在芯片内嵌入了实时操作系统uC/OS-Ⅱ，所有控制指令均由系统根据不同任务的优先级调度完成。使整个系统的可靠性大大提高，运行效率也大大提高。

此外，此系统程序可分为三个主要模块，分别为：主函数模块、发送温度转换命令程序模块、显示程序模块。

上位机程序流程图与下位机程序流程图如图2-1,2-2所示。

图2-1 上位机函数流程图

图2-2 下位机流程图

3 性能分析

图1-1 系统结构框图

本系统采用了美国ATMEL公司生产的8位高速单片机Atmega 16，其功能强大，I/O口拉电流、灌电流能力很强，可以直接驱动继电器。抗干扰性能好，芯片较稳定，功耗较低，且价格便宜，非常适合本设计使用。且在本设计中，单片机内嵌入了uCOS-Ⅱ实时操作系统，实现了对各个任务分配优先级及各个任务的调度。

在该系统中最关键的无线通信采用了zigbee无线通信模块，主芯片为NI公司生产的CC2530，其具备传输远距离，低成本，低功耗，抗干扰性非常强等优良性能，对于本设计中作为无线通信模块非常适合，符合在负载环境中正常工作的理念。

本系统中的显示模块，显示屏使用的是12864液晶显示屏，其显示方便清晰，对中文显示效果良好，显示内容丰富，功耗不大，与单片机硬件电路的连接简单，程序设计也较为灵活。

4 结束语

本系统是以单片机Atmega 16芯片做为探测车的核心控制器，zigbee无线通信模块作为电脑和探测车通信的传输媒介。上位机采用串口将数据发送给zigbee模块，zigbee模块根据自己的协议栈将上位机发出的数据发送给终端zigbee模块，终端zigbee模块将收到的信号发给探测车的控制器和液晶屏的控制器，探测车的控制芯片通过对数据的读取，然后发送指令控制电机驱动芯片L293D，进而达到控制探测车的各方向行进；液晶屏的控制器通过对数据的读取，先判断上位机是否授权显示，若不授权，则显示对应内容，若已授权，则显示探测车的实时状态。实现了PC机对探测车状态及行进方向、监控端是否授权的控制。很好的实现了探测车各向的灵活运动及辅助灯光的指示。监控端可以在授权状态下灵敏的检测到探测车的实时状态。该设计具备实时性强、响应速度快、电路结构简单、安全性高、抗干扰能力强等多项优点。

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