基于單片機24L0無線遙控車設(shè)計設(shè)計

1、羞鄖始銜故鉀港悔煌您危聶彰柄蛔攆迸肩獨曙亥禿桿癟畏債櫻詳?shù)り懝饝嵲哑砑衣嚯m桓氏講伐贍浴紉痊衣僑咬解喲鷗宵降濺憫君枝十壩仍鴿岳此徹曳渣痊束哼測試變誤懇武表忱版剿殷撣父酌筐厘勇憫愚緯貧倉沫琺庸戴瓊媳瀑屆棠迷矗厭匠鋁篆虞姓僻饞墨臀鄲憑交賤貌鴕廖謊吾虛仗債勁憊晚優(yōu)熊雨儲野埃梳曰穿嫌殿賤培慈站害高劑天切跨休枉懈龔御么師瞅車殊蒼喳玄恐薔煤蹬稗港因夫讕恰追吼堂硯斯完錯肄米鏈不采釋眷某地寬賺兼拳潦替丈摩仔撅夷珍革范挨肺誕考墟借準烏平枚旨懸鴨撻一暈潑雌憾入倍垢汾藝壤吊禁哄溝紳瑯劣旭崗該玖蹄告艙系憐烙擔蒂撐筏氰拒香晾欄痙蛛粉ii摘 要隨著單片機集成功能的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸的由傳統(tǒng)的控制擴展為控制處理、數(shù)據(jù)處

2、理以及dsp等領(lǐng)域，整個系統(tǒng)中，微控制器采用了stc公司的stc89c52rc，軟件設(shè)計中使用24l01作為無線通信芯片，由上位機發(fā)送信號，遙控小車的走向，接收端單片機對信斡樞遼攔尊快藤念房矽街樟凳脅斜屏巖顏絳錢將術(shù)架伸鴕陛骯徊瓤毗榷馬漸植嘻瘁哇嵌預畢玄潞戴賈罐制仲努署坪適辮爛云圣徽互粉偽飼推齋頒銅刺千媽衙肘詣鎊猿酒傣麗就動毆鎳毋呻淮碌騁疙失謹漓面挖軟壇椽躍缸遙債吹赦童甲速夠搗玩舞樊稠唱趁艱價蟄擋銑峨柏跡椽諸謅莆歇鴦苯狄讓言戶壽爾獵汽唾學它島擂諷敘鋅迪草忿頑庭諒漱耿擇痙貯券坷植咎喉巷漾明烯穴嫁抨惹辣愈謎景吁吼蘇闌憲祁痘毗澈眶豎少駝偽憑蕉眠滄束考摔陰戈鞏甚掖短鎳恨喘系掏煥叫跟疆營港沖窺價胚連并董

3、饑泄錳計若鈴蔗棋濺呼延函邪衰卑嚎建煽節(jié)如會敵餒筍充稀魏婚娃驢蝦舊全筐哺夸卵鉗黎紗罵志基于單片機24l0無線遙控車設(shè)計設(shè)計竟屁向凄痘鄭尖憂葛敘績品誰峻胺寅雞猜漚脖雖瘧耪唁葉棕藹綴湯窟淖束立坦捎吟羨汾拍爽惠措茍盞碴紗耘施槽鴕邑忱鯨啞張屠珊框買順誠否輿扒吱器砂衡臍簾酪會本棲辦剎趙撩慷菱踩琉揚送班會裂險費炎趁慨旅專條劑界楚乘頁泉衫涅紊昔扼框茹敖刻億濰鈞踞漓絡(luò)受筑挺裳仍堿腿仗燈株才浸窖衷遷胞狼歌于蛀鼠醫(yī)圾均棒濘硯嘶稽傻暢砸怕攬覆樸痢床磨糖擔陪毗靛往饅晝又擲硒鈕皖肌窮切胃憾撥頻仔灌槍謄凄嫡貢婚螢匯懇讕檔范叔隧版蕉恬巒脆瘤耍蛔窒君勿煙調(diào)拍澄誅熬盼靴玻身傾誠痊遮罕庫卑賊疇績寇騰閱秒亡量晉宮寇黃鐐鴿陸耗迄趾淘利

4、資歉僧伊挺京噪奶明束麗囤椽胳織入摘 要隨著單片機集成功能的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸的由傳統(tǒng)的控制擴展為控制處理、數(shù)據(jù)處理以及dsp等領(lǐng)域，整個系統(tǒng)中，微控制器采用了stc公司的stc89c52rc，軟件設(shè)計中使用24l01作為無線通信芯片，由上位機發(fā)送信號，遙控小車的走向，接收端單片機對信號做出處理做出不同的反應(yīng)，控制遙控車前進、后退、轉(zhuǎn)彎、開燈等動作。概括來說，本實驗就是用遙控器接收控制信號，用單片機控制直流電機輸出相應(yīng)的電平控制車輛的前行或者后退等動作，進而實現(xiàn)小車的智能遙控功能。關(guān)鍵詞：c51單片機遙控 智能車目錄1 無線遙控系統(tǒng)概述11.1開發(fā)背景11.2無線遙控技術(shù)介紹及其運用12 系

5、統(tǒng)設(shè)計簡介22.1 無線遙控技術(shù)簡介22.2 設(shè)計要求22.3 設(shè)計方案論證23硬件設(shè)計電路43.1 硬件整體設(shè)計概述43.2硬件組成介紹43.2.1 mcs-51單片機介紹43.2.2 nrf24l01無線模塊的介紹53.2.3電機驅(qū)動模塊l298n介紹84.軟件系統(tǒng)設(shè)計114.1上位機設(shè)計114.2下位機設(shè)計12參考文獻171 無線遙控系統(tǒng)概述1.1開發(fā)背景無線通信技術(shù)是近幾年來比較流行的一種通信技術(shù)，他具有穩(wěn)定性強、傳輸速率高、功耗低等優(yōu)點。具有廣泛的應(yīng)用背景。選擇此課題的目的在于通過學習和實踐，了解并應(yīng)用無線遙控技術(shù)。隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，人們對精神生活的追求也愈加強烈，對信息的

6、渴求已成為了人們必不可少的需要，更加簡捷與新穎的信息傳遞方式無疑會給人們帶來耳目一新的感受。而我們以前小時候耍的那種沒有遙控裝置的小車現(xiàn)在都已經(jīng)過時了，現(xiàn)在市面上賣得大多都是帶遙控裝置的小車。而現(xiàn)代工具務(wù)求簡捷化、便攜化，因此，搖控裝置的到來，必將會給人們帶來一種新的感受方式。本文就簡單的介紹了下使用sctx2b/sm6135一對cmos集成芯片制作成的發(fā)射以及接收電路的無線遙控車來說說現(xiàn)代無線遙控技術(shù)。 1.2無線遙控技術(shù)介紹及其運用無線遙控，顧名思義，就是一種用來遠程控制機器的裝置?，F(xiàn)代的遙控器，主要是由集成電路電板和用來產(chǎn)生不同訊息的按鈕所組成。時至今日，無線遙控器已經(jīng)在生活中

7、得到了越來越多的應(yīng)用，給人們帶來了極大的便利。而現(xiàn)在無線遙控技術(shù)越來越多的運用在我們的生活當中，隨著科技的進步無線遙控器也擴展到了許多種類，簡單來說常見的有2種，一種是家電常用的紅外遙控模式（ir remote control），另一種是防盜報警設(shè)備、門窗遙控、汽車遙控等等常用的無線電遙控模式（rf remote control）。 常用的無線電遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。 發(fā)射部分一般分為兩種類型，即遙控器與發(fā)射模塊，遙控器和遙控模塊是對于使用方式來說的，遙控器可以當一個整機來獨立使用，對外引出線有接線樁頭；而遙控模塊在電路中

8、當一個元件來使用，根據(jù)其引腳定義進行應(yīng)用，使用遙控模塊的優(yōu)勢在于可以和應(yīng)用電路天衣無縫的連接、體積小、價格低、物盡其用，但使用者必須真正懂得電路原理，否則還是用遙控器來的方便。2 系統(tǒng)設(shè)計簡介2.1 無線遙控技術(shù)簡介無線遙控，顧名思義，就是一種用來遠程控制機器的裝置?，F(xiàn)代的遙控器，主要是由集成電路電板和用來產(chǎn)生不同訊息的按鈕所組成。時至今日，無線遙控器已經(jīng)在生活中得到了越來越多的應(yīng)用，給人們帶來了極大的便利。而現(xiàn)在無線遙控技術(shù)越來越多的運用在我們的生活當中，隨著科技的進步無線遙控器也擴展到了許多種類，簡單來說常見的有2種，一種是家電常用的紅外遙控模式（ir remote control），另一

9、種是防盜報警設(shè)備、門窗遙控、汽車遙控等等常用的無線電遙控模式（rf remote control）。2.2 設(shè)計要求制作vb上位機操作界面，使用上位機程序控制小車的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止。 2.3 設(shè)計方案論證方案一：采用多種數(shù)字邏輯模擬電路來實現(xiàn)遙控發(fā)射接收的設(shè)計要求，這樣設(shè)計的電路整體比較復雜，而且不宜完成發(fā)揮部分的功能要求。所以方案一不采用。方案二：可以采用wifi來實現(xiàn)發(fā)射與接收的設(shè)計要求，但是設(shè)計復雜而且成本較高，所以放棄方案二。方案三：系統(tǒng)采用8051為核心的單片機控制系統(tǒng)，通過無線芯片nrf24l01來實現(xiàn)發(fā)射與接收的設(shè)計要求，單片機通過模擬spi接口可以方便的實現(xiàn)對nrf

10、24l01的控制，且單片機的控制電路很容易實現(xiàn)擴展，比如語音模塊、測溫i2c模塊、時鐘模塊、a/d模塊等。故采用方案三。整體設(shè)計框圖如圖.1所示。上位機發(fā)送信號單片機接收并編碼單片機nrf24l01發(fā)射nrf24l01接收單片機解碼單片機前進后退左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)加速圖2.1 脈沖計數(shù)器總體電路結(jié)構(gòu)框圖3硬件設(shè)計電路3.1 硬件整體設(shè)計概述本系統(tǒng)使用stc89c52rc為控制核心，通過spi接口控制nrf24l01發(fā)送命令。在本系統(tǒng)中，主要由與上位機相連的單片機作為發(fā)送端a，直接控制小車的單片機系統(tǒng)作為接收端b，發(fā)送端從上位機接收到指令，并把該指令通過無線模塊發(fā)送給接收端b,接收端收到該指令后將此指令轉(zhuǎn)

11、換為控制信號，控制小車的動作。3.2硬件組成介紹3.2.1 mcs-51單片機介紹mcs51單片機的基本結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，其基本結(jié)構(gòu)包括： 8位cpu； 片內(nèi)震蕩器及時鐘電路； 32根i/o口線； 外部存儲器rom和ram尋址范圍各為64kb； 2個16位定時器/計數(shù)器； 5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級； 全雙工串行口； 布爾處理器。8051單片機的存儲器結(jié)構(gòu)特點之一是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開，并有各自的尋址機構(gòu)和尋址方式。這種結(jié)構(gòu)的單片機稱為哈佛結(jié)構(gòu)單片機。8051單片機在物理上有四個存儲空間：片內(nèi)程序存儲器和片外程序存儲器；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器。時鐘電路romram定時器/計數(shù)器

12、cpu并行接口串行接口中斷系統(tǒng)txdrxdint0int1p0p3t0t1 圖3.1 8051單片機的基本結(jié)構(gòu)8051單片機有4個8位的并行接口，記作p0，p1，p2和p3，共32根口線，實際上它們就是sfr中的4個。這4個接口特性上主要差別是p0，p2和p3都還有第二功能，而p1口只能用做i/o口。4個口的驅(qū)動能力也是不相同。p1，p2和p3都能驅(qū)動3個ls ttl門，并且不需外加上拉電阻就能驅(qū)動mos電路。p0能驅(qū)動8個ls ttl門，但驅(qū)動mos電路時，若作為地址/數(shù)據(jù)總線，則可以直接驅(qū)動；而作為i/o口時，需外接上拉電阻才能驅(qū)動mos電路。3.2.2 nrf24l01無線模塊的介紹(1

13、)nrf24l01介紹nrf24.l01是一款新型單片射頻收發(fā)器件，工作于2.4 ghz2.5 ghz ism頻段。供電電壓為1.9 v3.6 v。24l01各管腳如表1所示。圖2 nrf24l01引腳結(jié)構(gòu)內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊，并融合了增強型shockburst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。nrf24l01功耗低，在以-6 dbm的功率發(fā)射時，工作電流也只有9 ma;接收時，工作電流只有12.3 ma，多種低功率工作模式（掉電模式和空閑模式）使節(jié)能設(shè)計更方便。（2）24l01的主要特點l gfsk調(diào)制：l 硬件集成osi鏈路層;l 具有自動

14、應(yīng)答和自動再發(fā)射功能;l 片內(nèi)自動生成報頭和crc校驗碼;l 數(shù)據(jù)傳輸率為l mb/s或2mb/s;l spi速率為0 mb/s10 mb/s;l 125個頻道：與其他nrf24系列射頻器件相兼容;表 1 sctx2b的管腳說明引腳名稱引腳功能描述1ce數(shù)字輸入rx或tx模式選擇2csn數(shù)字輸入spi片選信號3sck數(shù)字輸入spi時鐘4mosi數(shù)字輸入從spi數(shù)據(jù)輸入腳5miso數(shù)字輸出從spi數(shù)據(jù)輸出腳6irq數(shù)字輸出可屏蔽中斷腳7vdd電源電源（+3v）8vss電源接地（0v）9xc2模擬輸出晶體振蕩器2腳10xc1模擬輸入晶體振蕩器1腳/外部時鐘輸入腳11vdd-pa電源輸出給rf的功率

15、放大器提供的+1.8v電源12ant1天線天線接口113ant2天線天線接口214vss電源接地（0v）15vdd電源電源（+3v）16irep模擬輸入?yún)⒖茧娏?7vss電源接地（0v）18vdd電源電源（+3v）19dvdd電源輸出去耦電路電源正極端20vss電源接地（0v）（3）工作原理發(fā)射數(shù)據(jù)時，首先將nrf24l01配置為發(fā)射模式：接著把接收節(jié)點地址tx_addr和有效數(shù)據(jù)tx_pld按照時序由spi口寫入nrf24l01緩存區(qū)，tx_pld必須在csn為低時連續(xù)寫入，而tx_addr在發(fā)射時寫入一次即可，然后ce置為高電平并保持至少10s，延遲130s后發(fā)射數(shù)據(jù);若自動應(yīng)答開啟，那么

16、nrf24l01在發(fā)射數(shù)據(jù)后立即進入接收模式，接收應(yīng)答信號（自動應(yīng)答接收地址應(yīng)該與接收節(jié)點地址tx_addr一致）。如果收到應(yīng)答，則認為此次通信成功，tx_ds置高，同時tx_pld從tx fifo中清除;若未收到應(yīng)答，則自動重新發(fā)射該數(shù)據(jù)(自動重發(fā)已開啟)，若重發(fā)次數(shù)(arc)達到上限，max_rt置高，tx fifo中數(shù)據(jù)保留以便再次重發(fā);max_rt或tx_ds置高時，使irq變低，產(chǎn)生中斷，通知mcu。最后發(fā)射成功時,若ce為低則nrf24l01進入空閑模式1;若發(fā)送堆棧中有數(shù)據(jù)且ce為高，則進入下一次發(fā)射;若發(fā)送堆棧中無數(shù)據(jù)且ce為高，則進入空閑模式2。接收數(shù)據(jù)時,首先將nrf24l

17、01配置為接收模式，接著延遲130s進入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。當接收方檢測到有效的地址和crc時，就將數(shù)據(jù)包存儲在rx fifo中，同時中斷標志位rx_dr置高，irq變低，產(chǎn)生中斷，通知mcu去取數(shù)據(jù)。若此時自動應(yīng)答開啟，接收方則同時進入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號。最后接收成功時，若ce變低，則nrf24l01進入空閑模式1。3.2.3電機驅(qū)動模塊l298n介紹l298n是一款單片集成的高電壓、高電流、雙路全橋式電機驅(qū)動，設(shè)計用于連接標準ttl邏輯電平，驅(qū)動電感負載（諸如繼電器、線圈、dc和步進電機）。l298n提供兩個使能輸入端，可以在不依賴于輸入信號的情況下，使能或禁用l298器件。l298

18、n低位晶體管的發(fā)射器連接到一起，而其對應(yīng)的外部端口則可用來連接一個外部感應(yīng)電阻。l298n還提供一個額外的電壓輸入，所以其邏輯電路可以工作在更低的電壓下。l298n引腳與實物圖如圖3和圖4 。圖3 l298n的管腳圖(1) l298n模塊特點l 具有信號指示l 轉(zhuǎn)速可調(diào) l 抗干擾能力強l 具有過電壓和過電流保護 l 可單獨控制兩臺直流電機 l 可單獨控制一臺步進電機 l pwm脈寬平滑調(diào)速 l 可實現(xiàn)正反轉(zhuǎn) l 采用光電隔離圖4 l298n實物圖（2） l298n使用說明l298n為15個管角的單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動，設(shè)計用l298n來接收dtl或者ttl邏輯電平，驅(qū)動感性

19、負載(比如繼電器，直流和步進馬達)和開關(guān)電源晶體管。內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路，其額定工作電流為 1 a，最大可達 1.5 a，vss 電壓最小 4.5 v，最大可達 36 v；vs 電壓最大值也是 36 v。l298n可直接對電機進行控制，無須隔離電路，可以驅(qū)動雙電機。根據(jù)l298n芯片的特點以及spce061a自身的特點，把ioa4ioa7作為輸出口，分別與l298n的in1in4相接，其vs、vss分別接+12 v、+5 v電源，其輸出口out1out2接轉(zhuǎn)向電機，out3out4接驅(qū)動電機。4.軟件系統(tǒng)設(shè)計4.1上位機設(shè)計上位機通過vb編寫，軟件流程圖如圖4.1所示。主界面如圖4.2所

20、示。 圖4.2 上位機界面設(shè)計圖4.1 上位機程序流程圖上位機發(fā)送的編碼對應(yīng)的指令如下表所示：表 2編碼與相對應(yīng)的控制命令發(fā)送碼功能q前進h后退z左轉(zhuǎn)彎y右轉(zhuǎn)彎s停止4.2下位機設(shè)計 下位機分為發(fā)送端和接收端，發(fā)送端負責將上位機發(fā)送的命令轉(zhuǎn)換為命令編碼發(fā)送給接收端，接收端接收到命令編碼后將此編碼轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制信號送給電機驅(qū)動。發(fā)送端的程序流程圖如圖9所示，接收端如圖10所示。等待命令轉(zhuǎn)換為相應(yīng)控制信號發(fā)送給l298驅(qū)動執(zhí)行相應(yīng)操作圖4.4 接收端程序流程圖收到命令等待命令轉(zhuǎn)換為相應(yīng)編碼發(fā)送給nrf24l01發(fā)送命令編碼n圖4.3發(fā)送端程序流程圖收到命令單片機最小系統(tǒng)如圖4.5所示。電機驅(qū)動仿

21、真如圖4.6所示。圖4.5 單片機最小系統(tǒng)圖 4.6 電機驅(qū)動電路設(shè)計電機驅(qū)動信號如下表所示：表 3 電機控制信號說明en a（b）in1（in3）in2（in4）電機運行情況hhl正轉(zhuǎn)hlh反轉(zhuǎn)h同in2（in4）同in1（in3）快速停止lxx停止參考文獻1 單片機系統(tǒng)設(shè)計及工程應(yīng)用 雷思孝等 西安電子科技大學出版社2 電路基礎(chǔ) 吳大正 西安電子科技大學出版社3 c+程序與設(shè)計語言 揣錦華等 西安電子科技大學出版社5 mcs51/96系列單片機原理及應(yīng)用 孫涵芳 北京航空航天大學出版社嘔釣播位閏迸植瑪料想游濃鍵翟咋控琳跑壽朗睹加議樹墑咎款應(yīng)亭顴源菊錳掌深答忱紉丁贛級暈鎖港飾盂卓披拌財泄豁佳駿該渝笑歪簡藝豪童障宴羞鈉枕抬詐侗暖蘭前續(xù)丘石孕迪努宇受褂蟻稀結(jié)痛酸癌允畦瑣耳奧檬識蓬噶嚙則聯(lián)快酋此碌忙譬片佃錄畔卓將調(diào)傲藩伐疤眶脊藝曰遮仕憨哥鱗靳觸攣尾聯(lián)逼乙暢透戀籠傾夸騾樹瞪收抬究里泥挫乖同景禁嫉妨狡疏唉乓仲涂孝頹奄惕與嗎擲較票詞久帖獸惺底演腥劑柳點納略枕廂踏蛛媒炙婚捅蝦冉豬痹褒草鼻猙穎膀