基于LabVIEW的小车无线控制系统设计开题报告.doc

(完整word)基于LabVIEW的小车无线控制系统设计开题报告
福州大学本科生毕业设计（论文）开题报告
姓 名
＊*
学号
＊＊*＊＊*＊＊＊
专 业
机械设计制造及其自动化
题 目
基于LabVIEW的小车无线控制系统设计
一、 研究背景、概况及意义
1．研究背景
无线电遥控技术虽然只有几十年的历史，但在军事,国防,工农业生产以及科学技术等方面取得了广泛的应用,并且随着电子技术的飞速发展，新型大规模遥控集成电路的不断出现,使得遥控技术有了日新月异的发展【1】。遥控装置的中心部件已从早期的分立元件，集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机，智能化程度大大提高。近年来，遥控技术在工业生产，家用电器,安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛,并成为发达国家研究的热点。
无线遥控小车是上世纪提出的一种新型小车，由于在军事侦察、反恐、防爆、防核化及污染等危险与恶劣环境作业中有广阔的应用前景。无线遥控小车具有体积小、成本低、生存能力强等特点【2】.由于其应用场合特殊，所以特别要求这类小车重量轻，体积小，能耗低，实时性好,操作使用可靠。
2. 研究概况
2005年卡内基·梅隆大学与美国国防工业制造的Gladiator（角斗士），是一种可无线遥控，并具有自动侦察与搜索能力的无人地面车.
2006年斯洛伐克研究出“天蝎座"无线遥控机器人车——简易爆炸装置的克星.
我国的无线小车【3】【4】研究开发工作始于20世纪70年代末,在国家“863”、“973"、“九五攻关”等高技术发展计划的重点支持下，取得了重大发展.从20世纪80年代开始，国内已经开始大范围地进行有关无线小车的研究，经过20多年的发展,国内再其应用研究方面取得了较大发展.
2010年6月，武汉科技大学机械工程学院完成气动遥控消防小车的设计，该车动力均以气动为主，通过手持遥控器发出预设指令，在各功能的协调配合下，该车完全可代替消防人员进入复杂危险环境实施救灾作业,从而确保消防人员的人身安全。此外该设备绿色环保，节能减排，有较好的应用价值，具有良好的市场推广前景【5】。
3. 研究意义
无线遥控小车的出现大大的缩减了人在危险环境中工作和对危害性任务的作业的直接参与，如在军事侦察、扫雷排险、防核化污染等这些危险与恶劣的环境中.因此,无线遥控小车在这方面的领域中，特别是近些年，发展迅速,并利用这种思想，从小车发展到大车。

二、研究主要内容
本题目要求所设计的无线控制系统可在一般环境下,首先无线控制系统发出的特定控制指令进行接收,然后解释、执行该指令,并用文字显示.要求所设计的系统动作快速、准确；有一定的容错能力。
无线小车的控制系统将硬件系统，驱动控制以及遥控操作等综合起来，集成驱动、控制、和能源等于一体。首先要求具有小型化，轻量化的特点,因此要求控制系统尺寸小，重量轻、能耗低、能集成在小车体内;其次，实时性是对控制系统的另一个基本要求，对于不确定环境下的信息采集，处理对小车控制系统的实时性提出了更高的要求.另外,要求实现一个无线遥控小车的运动控制将有诸多工程和技术方面的实际困难.
本设计主要基于无线模块进行数据的传输，通过按键进行运动状态的选择，工作状态为前进，后退，加速，减速,启动，停止和数据传输，当按键按下时主机端发送状态控制指令，从机端接受状态控制指令并调用相应的控制程序,实现小车的运动功能。
三、研究步骤、方法及措施
1.研究步骤
第一：理论准备阶段，理解题目,研究题目所涉及到的内容,能够较好的掌握有关题目的知识.
第二：确定系统各个模块，理清各个模块之间的关系.并开始进行相关硬件电路的资料收集。
第三：规划课题，确定组成结构，提出大体系统框架并在结构框架的基础上提出原理框图。
第四：完成硬件设计部分并画出各部分电路图,将系统部件通过接口电路集合在一起，并画出电路图。
第五:根据系统控制过程完成软件设计部分，绘制出主流程图。
第六：进行程序的调试与小车运行调试。
第七:检查是否可以实现要求的控制要求，能够按照要求实现控制功能。整理论文。
2.研究方法措施
本设计主要通过上位机PC机利用LabVIEW（Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台)【6】来实现对小车行走状态的控制。在上位机上集成了串口通信与无线发送模块。在下位机小车上主要有单片机【7】【8】【9】处理模块和无线接收模块【3】【4】，利用单片机来接收，解释，执行上位机发送的指令，进而控制小车执行各种对应的动作，如车子的启停，加速，减速等。系统框图如图一：
本系统采用NRF系列无线收发模块（以下以NRF905为例）来进行无线数据的传输。如图二所示为该模块和单片机的连接图。NRF905模块使用Nordic公司的NRF905芯片开发而成.NRF905单片无线收发器工作在433/868/915MHZ的ISM频段，由一个完全集成的频率调制器一个带解调器的接收器、一个功率放大器、一个晶体震荡器和一个
调节器组成。NRF905通过SPI外围串行接口与单片机通讯,硬件上面没有SPI的单片机也可以控制本模块，用普通单片机I/O口模拟SPI不需要单片机SPI模块介入，只需添加代码模拟SPI时序即可。 曼彻斯特编码/解码由片内硬件完成，无需用户对数据进行曼彻斯特编码，因此使用非常方便.

电机驱动

小
车
单
片
机
无线模块
无线模块

PC机

输
入
指
令

图一 整体框图

图二 无线收发模块

四、 研究进度计划

文献综述 2014.10。13—2014.10.26

开题报告 2014.10。13—2014.10.26

重点学习相关知识 2014.10.26—2014。12。26

拟定系统方案 2014.12.26-2015.3.10

拟定控制流程 2015.2。15—2015。2。25

论证设计方案并制作样机 2015。2.25—2015.3。12

中期检查 2015。3。12

制作样机并进行相关试验 2015。3.12—2015。5。15

完成设计并整理设计图 2015.5.15—2015。5。25

整理控制流程图 2015.5。15-2015.5。25

绘制设计图、流程图 2015.5.15-2015。5.25

毕业设计说明书 2015.5.25-2015.6。2

毕业答辩及成绩评定 2015。6.3-2015.6。5

五、参考文献
［1]王建忠 多相滤波在软件无线电中的应用［J] 兵工自动化，2007，(04）：18—19
［2］祝陈，赵虎,柯海宁 雷达信号中频采样技术［J] 安徽电子信息职业技术学院学报，2009，（02)：99-101
[3] 张建平。常用无线收发模块应用与选型。《无线电》[J］2009
[4］ 陈建洪,李金刚，申明等.无线收发芯片NRF905在监测系统中的应用.[J]电子技术,2002.11
[5]王兴东,吴军涪,谈云勇，巴前波，吴荆双.一种基于气动的遥控消防小车的创新设计［J］.消防科学与技术,2010,(第12期）。
[6］刘晋霞，胡仁喜.LabVIEW2012中文版虚拟仪器从入门到精通。[M]北京：机械工业出版社，2013．
[7] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程—入门、提高、开发、拓展全攻略［M]。电子工业出版社，2009
［8］ 赵建领。51系列单片机开发宝典。[M］电子工业出版社,2007
[9] 徐爱钧，彭秀华.单片机高级语言 C51 Windows环境编程与应用。[M］北京：电子工业出版社,2001．
[10] ATMEL．8—Bit Microcontroller with 8 Kbytes Flash．［J］2008．
[11]孙卫青,李建勇.机电一体化技术（第二版）[M］。北京：科学出版社，2012．
［12］ David G。AIciatore and Michael B。Histand， Introduction to Mechatronics and Measurement Systems（second Edition),［M］McGraw-Hill,New York,2000．
［13］张光南。基于ARM9的嵌入式无线视频监控小车设计[J］。宝鸡文理学院学报（自然科学版)，2014,（第1期）。
学生签名:　　　　　 　 年　　月　　日
指导教师意见（对本课题的深度、广度及工作量的意见及开题是否通过)：

对本课题的理解已达到一定深度和广度，工作量符合福州大学毕业设计要求，难度尚可.同意开题。

通过 þ 完善后通过 □ 未通过 □

　　　　　　　　　　　　　　　指导教师签名：　　　　　 　 年　　月　　日
注：开题报告用A4纸打印装订在毕业设计（论文）任务书后，学生可根据开题报告的长度加页。
开题是否通过请指导教师在□内打“√”。
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