遙控小車控制系統(tǒng)設(shè)計

1、三 江 學 院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 遙控小車控制系統(tǒng)設(shè)計 電氣與自動化工程院（系）電氣工程及其自動化專業(yè)指導教師 熊老師 職稱 副教授 起訖日期 2015年3月2日-2015年6月13日 摘 要 當今社會，人們已經(jīng)離不開遙控，研究遙控的對象越來越多，本文研究的紅外遙控小車就是在這樣的背景下提出的。 這款小車采用STC12C5A60S2作為控制核心，采用紅外遙控原理將其應用到紅外遙控小車上。遙控器通過單片機產(chǎn)生38kHz方波并編碼進行紅外發(fā)射，小車接收信號進行解碼，經(jīng)單片機對信號處理，判斷地址碼和指令碼，進行相應的控制操作。采用PWM信號來產(chǎn)生不同的平均電壓控制直流電機的轉(zhuǎn)速。該小車可以

2、進行紅外遙控，實現(xiàn)前進、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)等功能。 經(jīng)軟硬件聯(lián)合調(diào)試，所設(shè)計的遙控小車運行平穩(wěn)、正確，具有一定的應用價值。關(guān)鍵詞：紅外遙控小車；STC12C5A60S2單片機；編碼；解碼 ABSTRACTPeople are inseparable from the remote control in today's society, more and more remote control object is researched, this paper studies the infrared remote control car is put forward in the back

3、ground. The car uses STC12C5A60S2 as the core of the control, using the principle of infrared remote control was applied to the infrared remote control car. The remote control was encoded by MCU to produce 38 kHz square wave and infrared emission , The car decoding by MCU for signal processing after

4、 receiving signal, judging address code and order code, carries on the corresponding control operation. PWM signal is used to produce different average voltage control of DC motor speed. Was realized by the infrared remote control, the car can move forward, backward, turn left and turn right, and ot

5、her functions. The joint debugging of software and hardware, and the designed remote control car running smoothly and correctly.In the end ,the car has a certain application value.Key words: infrared remote control car； STC12C5A60S2 MCU；Coding；decoding 目 錄第一章 緒論11.1 課題的工程背景、目的和意義11.2紅外線11.2.1紅外線的簡介1

6、1.2.2紅外線的應用21.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.4 STC12C5A60S2單片機21.4.1 STC12C5A60S2單片機的簡介31.4.2 STC12C5A60S2單片機的主要特點31.4.3 STC12C5A60S2單片機的主要參數(shù)31.5 論文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排3第二章 方案設(shè)計42.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)52.2模塊選擇52.2.1控制模塊的選擇52.2.2車身的選擇62.2.3遙控控制模塊的選擇62.2.4電機的選擇6第三章 硬件設(shè)計73.1控制模塊STC12C5A60S2單片機83.2紅外遙控發(fā)射模塊93.3驅(qū)動模塊103.4直流供電模塊12第四章 軟件設(shè)計134.1軟件設(shè)計策略1

7、34.2紅外發(fā)射程序134.3紅外接收程序19第五章 測試環(huán)境205.1運行環(huán)境215.2小車實物圖21致 謝22參考文獻23 三江學院2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）0 第一章 緒論1.1 課題的工程背景、目的和意義智能小車，也稱輪式機器人，是以當今社會的汽車為研究對象，通過智能控制能夠自動運行奔跑的機器人。玩具遙控車是一種可以通過無線電遙控器遠程控制的模型汽車。根據(jù)車身外型的不同，可以分為:普通的私家房車、越野車、貨柜車、翻斗車等等。如現(xiàn)實生活中的越野車，不但可以在野外適應各種不同程度的路面狀況，而且還能給人一種粗獷豪邁的駕駛優(yōu)越感。然而，作為普通的小朋友、普通的游戲玩家來說，可以通過操作

8、一般的遙控玩具車，從而達到一定程度上得"駕駛快感"。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，對于汽車的研究也就越來越受人們關(guān)注。國內(nèi)外每年都有對智能小車這方面研究的題目，全國各高校也都很重視對小車的研究?？梢娖溲芯恳饬x很大。單片機的體積小，以其低成本，性價比好的特點，已經(jīng)被應用于工業(yè)、交通、移動設(shè)備、智能家電等領(lǐng)域。本設(shè)計就是在這樣的背景下提出的。 21世紀是高速發(fā)展的社會,是技術(shù)現(xiàn)代化、智能化的社會。隨著紅外技術(shù)的發(fā)展，紅外遙控已經(jīng)成為人們最常用的近距離無線通信方式。紅外遙控是通過將數(shù)字信號用紅外線送出去的方式實現(xiàn)的。由于使用方便、功耗低、抗干擾能力強，所以在智能產(chǎn)品行業(yè)中越來

9、越受到人們的重視，并在這幾年來得到了迅猛發(fā)展;正是因為紅外遙控有如此多的優(yōu)點，所以本次設(shè)計是一種基于STC12C5A60S2的紅外遙控控制。1.2紅外線1.2.1紅外線的簡介紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，波長在760納米至1毫米之間,其波段處于微波和可見光之間。 我們可以利用紅外線的這種激發(fā)機制來燒烤食物，紅外線波長較長，給人的感覺是熱的感覺，產(chǎn)生的效應是熱效應，紅外線頻率較低，能量不夠，遠遠達不到原子、分子解體的效果。紅外線只能穿透了原子分子的間隙中，而不能穿透到原子、分子的內(nèi)部，由于紅外線只能穿透到原子、分子的間隙，會使原子、分子的振動加快、間距拉大，即增加熱運動能量。1.2.

10、2紅外線的應用紅外線的應用，從日常生活到軍工產(chǎn)品有1.紅外線開關(guān)2.醫(yī)療保健3.遙控器4.紅外接口5.防盜裝置6.紅外遙感7.紅外偵察8.紅外制導等。主要的應用事例如下：比如在夜間行走，夜視儀可以探測人體的熱量，紅外線成像; 測距儀可以測量距離，以紅外線作為載波的一種測量距離的精密儀器； 理療機在醫(yī)療方面使用，遠紅外線的熱效應治療； 熱尋的導彈跟蹤飛機尾部熱量的導彈，著名的美國響尾蛇。 當今紅外技術(shù)的一個重要分支是紅外通信技術(shù)的應用，這個應用的發(fā)展非常迅速，尤其是紅外通信應用于計算機設(shè)備中，科技的進步，紅外線遙控技術(shù)的成熟，紅外也成為了一種被廣泛應用的通信和遙控手段。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著

11、全球科技技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對現(xiàn)場遙控以及紅外通信的技術(shù)要求越來越高，尤其是在紅外技術(shù)的巨大進步下背景下，大大加速了這個趨勢。目前，國內(nèi)外都開始研究和生產(chǎn)智能紅外遙控系統(tǒng)，紅外遙控已被廣泛地應用到日常生活中及工業(yè)中，電視機遙控器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電視演播系統(tǒng)、電視會議系統(tǒng)、微格教學系統(tǒng)、多媒體教學系統(tǒng)、工業(yè)智能控制等多種領(lǐng)域都有應用?？梢哉f，紅外遙控是人們在近距離無線通信方式中常用的，是生活在各個方面都體現(xiàn)著現(xiàn)代化，方便、簡單是紅外遙控電子產(chǎn)品的重要優(yōu)勢，現(xiàn)在，玩具用遙控的方式不但實現(xiàn)了商品化，而且產(chǎn)品的質(zhì)量也越來越高，形成了許多系列和品種，具有準確度高，速度快，既方便又實用等諸多優(yōu)點，能滿足不

12、同層次的愛好者及不同模型的技術(shù)要求。國內(nèi)外遙控小車的發(fā)展最近幾年有如下幾個趨勢：（1） 遙控小車性能不斷提高，其速度不斷提高，質(zhì)量得到保證，維修起來越來越方便，而且小車里面的核心部分的單片機售價越來越低。 （2）由遙控到智能化，小車無需人工控制，自動識別方向運行，能夠在外界不干預的情況下正確的處理好突發(fā)情況。（3）其架構(gòu)越來越小，以前一個模塊就只能實現(xiàn)一個功能，而現(xiàn)在伺服電機、減速機和檢測系統(tǒng)一體化后，整個小車看起來輕巧許多。1.4 STC12C5A60S2單片機1.4.1 STC12C5A60S2單片機的簡介 STC12C5A60S2是一款完全兼容傳統(tǒng)8051，速針對電機控制，強干擾場合，具

13、有高速，低功耗，超強抗干擾的新一代8051單片機。該系列單片機包含了中央處理器，程序存儲器，數(shù)據(jù)存儲器，計數(shù)/定時器，I/O接口，高速A/D轉(zhuǎn)換，SPI接口，PCA,看門狗，片內(nèi)R/C振蕩器，外部晶體震蕩器等。幾乎包含了采集和控制所需的所有單元模塊，可以說是一個片上系統(tǒng)。STC12C5A60S2內(nèi)部有一個 PCA模塊，PCA模塊可實現(xiàn)軟件定時器，捕獲外部脈沖，高速輸出，脈寬調(diào)制功能，而本設(shè)計就是運用了PCA的捕獲功能實現(xiàn)了對編碼器脈沖信號的捕獲以及旋轉(zhuǎn)方向的判斷。1.4.2 STC12C5A60S2單片機的主要特點1、由于該單片機屬于8051系列，所以片內(nèi)自帶4K的ROM/EPROM；2、該單

14、片機執(zhí)行I/O口操作讀外部狀態(tài)是4個時鐘；3、有完整的P4口，未擴展外部INT2/INT3中斷；4、I/O口的驅(qū)動能力超強，驅(qū)動大電流時不容易燒壞；5、單片機的看門口寄存器里增加了看門狗復位標志位；6、外部時鐘和內(nèi)部時鐘的結(jié)構(gòu)上略有不同；7、環(huán)境適應能力強。1.4.3 STC12C5A60S2單片機的主要參數(shù)工作電壓： 3.5V5.5V工作頻率： 035MHZ型號： STC12C5A60S2時鐘/機械周期： 1T時鐘源外部：高精度晶體/時鐘內(nèi)部R/C振蕩器R/C振蕩器頻率： 11MHZ17MHZ通用I/O口個數(shù)： 44個A/D轉(zhuǎn)換速度： 250K/S工作溫度： -40+85S（工業(yè)級）/075

15、（商業(yè)級）1.5 論文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排小車控制系統(tǒng)以STC12C5A60S2單片機為控制器，采用紅外遙控，控制小車實現(xiàn)“前進”、“后退”、“左轉(zhuǎn)”、“右轉(zhuǎn)”等功能，考慮單片機經(jīng)過處理將信號送入脈寬調(diào)速專用集成電路L298芯片，芯片L298接收到脈沖信號，控制左右2個電機的驅(qū)動,從而實現(xiàn)小車跡行走、前進、轉(zhuǎn)彎、停止等功能。進行小車結(jié)構(gòu)設(shè)計制作，繪制控制電路原理圖和PCB圖，制作電路板；進行軟硬件調(diào)試。成功后，探討其在日常生活和工程中的應用。本文從一開始介紹了遙控小車設(shè)計的目的意義，以及小車在國內(nèi)外的現(xiàn)狀。以及開展本課題研究的一些基本情況的緒論部分，本文還包括以下幾個部分：第2章 ，進行了方案

16、的設(shè)計，要做成一個紅外遙控小車我們要從多方面考慮，控制模塊的選擇：選用的是STC12C5A60S2；車身的選擇：選用的是市場上用于實驗室的小車車架（有機玻璃成分），小車底盤采用5mm 厚有機玻璃經(jīng)激光切割整體成形(同時提供金屬底盤)，小車頂面采用激光切割的3mm有機玻璃，預留位置大，并在預留位置加工了多組安裝孔，擴展能力強。利用小車的圓形底盤特性，在底面左右兩邊直流電機和放滑輪，后面二個萬向輪起平衡小車作用；電機驅(qū)動模塊的選擇：選用的是L298，工作電壓高，最高工作電壓可達46V。輸出電流大，瞬間峰值電流可達3A，持續(xù)工作電流為2A，內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動

17、機和步進電動機、繼電器、線圈等感性負載；電池的選擇：選用的是干電池，干電池易于購買，且符合此次設(shè)計的電壓需求，6節(jié)干電池。第3章 ，硬件設(shè)計主要介紹：STC12C5A60S2單片機、紅外遙控發(fā)射模塊、驅(qū)動模塊、直流供電模塊：9v的干電池作為整個系統(tǒng)的電源。第4章 ，軟件部分主要介紹：紅外發(fā)射接收的原理和發(fā)射程序。運行的軟件KeiluVision4軟件是美國Keil Software公司推出的C語言程序開發(fā)軟件。與匯編語言相比，C語言的主要優(yōu)點是功能強大，可讀性好，靈活方便，可移植性好。它吸收了高級語言的優(yōu)點，有擁有低級語言的特點。KeiluVision開發(fā)環(huán)境集中了包括C編譯器在內(nèi)的許多功能。

18、Keil軟件需要運行在WIN98以上的操作系統(tǒng) 第二章 方案設(shè)計2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本課題是設(shè)計一輛紅外遙控小車。小車的電路系統(tǒng)由單片機STC12C5A60S2、紅外遙控發(fā)射和接收模塊、小車驅(qū)動和小車行動指示四個模塊組成。小車的車身是采用購買來的小車模型。系統(tǒng)基本工作過程是基于單片機的控制，采用編碼解碼芯片發(fā)送和接收操作控制指令，并對信號快速處理。輸出兩路不同的信號給驅(qū)動模塊L298來控制電機的動作。從而控制整個小車的運動。小車的運動完全取決于控制兩個主動輪的直流電機。電機單個啟動時小車實現(xiàn)左右轉(zhuǎn)彎，電機同時運動時小車實現(xiàn)前進后退。小車后面裝有2個懶輪來穩(wěn)定小車的運動。這樣的智能小車效果顯著且使電

19、路簡單化，直流電動機也具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)整范圍廣，過載能力強，能承受頻繁的沖擊負載，還可以實現(xiàn)頻繁的前進和后退等優(yōu)點。整個小車系統(tǒng)功能框架見圖2-1。左右電機STC12C5A60S2接收模塊發(fā)射模塊L298左右指示圖2-1功能框架圖2.2模塊選擇2.2.1控制模塊的選擇此部分是小車的核心部分方案1：采用可編程邏輯器件CPLD作為控制器。它具有編程靈活、集成度高、設(shè)計開發(fā)周期短、適用范圍寬、開發(fā)工具先進、設(shè)計制造成本低、對設(shè)計者的硬件經(jīng)驗要求低、標準產(chǎn)品無需測試、保密性強、價格大眾化等特點，可實現(xiàn)較大規(guī)模的電路設(shè)計，因此被廣泛應用于產(chǎn)品的原型設(shè)計和產(chǎn)品生產(chǎn)(一般在10,000

20、件以下)之中。但是本系統(tǒng)并不需要復雜的邏輯運算功能，對數(shù)據(jù)處理要求也并不很高。方案2：采用凌陽公司的16位單片機，它是16位控制器，具有體積小、驅(qū)動能力高、集成度高、易擴展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、中斷處理能力強等特點。處理速度高，尤其適用于語音處理和識別等領(lǐng)域。但是我們這系統(tǒng)并不需要強大的語音處理能力。方案3：采用STC12C5A60S2單片機作為主控制器。STC12C5A60S2是一個低功耗，高性能的8位單片機，片內(nèi)含32K空間的Flash只讀存儲器，具有1280字節(jié)的隨即存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），36個IO口，4個16位可編程定時計數(shù)器。且STC12C5A60S2系列的單片機可以在線

21、編程、調(diào)試，方便地實現(xiàn)程序的下載與整機的調(diào)試2。 本文選用方案3。2.2.2車身的選擇方案1：自己做一個小車車架。采用尼龍板制作，需要切割板并在板上打孔安裝電機會大大加大本課題的設(shè)計的制作的時間。方案2：購買市場上的用于我們實驗的小車車架。找到了現(xiàn)成的小車模型，小車底盤采用5mm 厚有機玻璃經(jīng)激光切割整體成形(同時提供金屬底盤)，小車頂面采用激光切割的3mm有機玻璃，預留位置大，并在預留位置加工了多組安裝孔，擴展能力強。利用小車的圓形底盤特性，在底面左右兩邊直流電機和放滑輪，后面二個萬向輪起平衡小車作用。四個輪構(gòu)成轎車狀態(tài)，穩(wěn)定車身，能夠方便地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速、小車的直線前進與后退。直流電機更是容易控

22、制及調(diào)速，而且這種玩具車架一般都價格便宜。 本文采用方案2購買小車車架。2.2.3遙控控制模塊的選擇方案1：采用RF無線發(fā)射模塊F05V、RF無線接收模塊J04V,以及編碼芯片PT2262解碼芯片PT2272組成的無線遙控模塊，此遙控模塊在開闊地參考距離大于150米，而且能夠在有障礙物的情況下實現(xiàn)遙控，但是實驗室的不需要那么高精度的遙控。此模塊也是紅外遙控，自動解碼和編碼。此方案作為接口預留。方案2：采用紅外遙控模塊，采用紅外發(fā)射器、紅外接收器構(gòu)成，這樣的遙控方式控制距離比較短，在遇到障礙物時，對繞過障礙物的遙控能力比較差。但我們的小車不需要在有障礙物的情況下能靈活的運動。所以紅外遙控可以適用

23、。 本文采用方案2。2.2.4電機的選擇方案1：步進電機一般分為混合式、反應式和永磁式三種?；旌鲜诫姍C結(jié)合了反應式和永磁式兩種電機的長處。有兩相的和五相的。兩相的步進電機步進角是1.8度兩相的步進電機步進角0.72度。因此，混合式步進電機得以廣泛使用。反應式步進電機通常是三相的。廣泛應用在大轉(zhuǎn)矩輸出的場合。它的步進角是1.5度。主要缺點是震動很強且會產(chǎn)生很大噪聲。永磁式步進電機通常是兩相的。它的轉(zhuǎn)矩以及體積都很小。它的步進角是15度和7.5度。方案2：直流電機的控制相對比較簡單，但其定位精度不高，可用于對速度要求高，而對于位移的定位要求不高的場合；步進電機可實現(xiàn)精確定位，廣泛應用于精確定位場合

24、，但其控制復雜。從本課題研究要求、控制要求以及性價比等綜合方面考慮，我們采用方案2。2.2.5供電模塊由于本設(shè)計中電機、芯片的供電電壓不同。主電源要采用6節(jié)1.5v的干電池供電。芯片需要5v的電壓，所以采用AMS1117滿足不同模塊的電壓需要。第三章 硬件設(shè)計3.1控制模塊STC12C5A60S2單片機 （1）STC12C5A60S2單片機功能介紹STC12C5A60S2是一種低功耗、高性能的新一代8051單片機，具有8K用戶應用程序空間的存儲器。指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但是速度快8-12倍。允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，增強型8051CPU，1T，單時鐘/機

25、器周期，使得STC12C5A60S2為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。STC12C5A60S2具有以下標準功能:工作頻率在0-35MHZ，1280字節(jié)RAM,36位I/O 口線，看門狗定時器，4個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，STC12C5A60S2 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。8位微控制8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程STC12

26、C5A60S2。（2）單片機的最小系統(tǒng)STC12C5A60S2單片機最小控制系統(tǒng)電路主要包括：單片機芯片、復位電路、時鐘電路。如圖3-1為單片機最小系統(tǒng)電路原理圖。 圖3-1單片機最小系統(tǒng)復位電路：41號引腳接復位電路，接高電平，復位引腳VCC接一個0.1UF的貼片電容，當輸入5V電壓時，由于復位電路有20K和10K的分壓電阻，分壓后受到1.66V的電壓，當供電電壓低于1.33V時產(chǎn)生復位，如果電壓恢復后重新啟動程序運行，可以設(shè)置成低電壓中斷，或者復位。當按鍵按下時，電壓降到1.33V以下，產(chǎn)生復位。電源及時鐘：電源采用5V電壓供電接Vcc引腳，時鐘采用24MHz晶振為系統(tǒng)提供時鐘基準，振蕩脈

27、沖信號從XTAL1和 XTAL2輸入。與晶振相連的是兩個30pF的電容，它是晶振的負載電容，會影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度。3.2紅外遙控發(fā)射模塊 紅外通信是利用紅外技術(shù)實現(xiàn)兩點近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)的, 它一般由紅外發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對一個紅外輻射源進行調(diào)制后發(fā)射紅外信號, 接收系統(tǒng)則用光學裝置和紅外探測器進行接收, 這樣就構(gòu)成了紅外通信系統(tǒng), 并針通信系統(tǒng)常用的方法有兩種, 即通過脈沖寬度來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈寬調(diào)制(P W M )方法和通過脈沖串之間的時間間隔來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈時調(diào)制（PPM）方法。本次畢業(yè)設(shè)計所使用的方法是PWM。矩陣鍵盤分兩步：第一步是掃描有沒有鍵

28、按下，第二步是掃描是哪個鍵按下的。首先我們要讀取鍵盤的狀態(tài)，獲得它的的編碼。我們可以舉一個例子來說明如何獲得按鍵的編碼的：假設(shè)第一個鍵被按下，我們要得到它的編碼，那么我們從P1口的高四位輸出低電平，那么P1.4-P1.7為輸出口。低四位輸出高電平，那么P1.0-P1.3為輸入口。P1口的低四位狀態(tài)為1101，其值為0DH，類似的道理，P1口高四位輸出高電平，那么P1.4-P1.7為輸入口。低四位輸出低電平，那么P1.0-P1.3為輸出口。P1口的低四位狀態(tài)為1110，其值為E0H，最后進行運算得到編碼EDH，其他的15個鍵是同樣的方式，得到它們的編碼。 在紅外遙控系統(tǒng)中, 雖然發(fā)射、接收芯片內(nèi)

29、部均含有抗干擾及雜波濾除功能, 但紅外干擾源對系統(tǒng)的影響仍無法完全避免; 另外, 某些意外情況也可能造成譯碼的錯誤. 為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力, 杜絕誤操作, 在軟件上采用了多種抗干擾措施。 距離50米以內(nèi)的2.4G無線模塊，2.4G模塊3V也可以供電，不一定用3.3V供電。市場上一般采用CC2500無線模塊。其中工業(yè)場合，就用CC2500 IC 做的模塊，如CC2500M無線模塊;一般的應用場合，就用CC2500S無線模塊。它采用TI公司的CC2500晶圓綁定，具有很高的性價比。該模塊的尺寸大小為12*18mm，有效距離20到50米。最高速率250kbps（預留）。 紅外發(fā)射燈部分電路主要組

30、成有紅外發(fā)光管D1，限流電阻R9，三極管Q1（放大）和濾波的電阻R11、電容C5。對于三極管Q1，這個放大信號實際上是電源加在集電極上的信號，而不是三極管自身放大出來的。 三極管的放大原理實際上可以概括為用基極的小信號去控制三極管集電極上的電源信號，讓它跟隨基極信號變化而變化。 發(fā)射極與基極之間只相差一個PN結(jié)，而且在放大狀態(tài)中這個結(jié)是正向?qū)ǖ?，導通電?.7V，并不會隨基極信號變化而變化；限流電阻R9減小負載端電流，例如這個電路發(fā)光二極管一端添加一個限流電阻可以減小流過發(fā)光二極管的電流，防止損壞LED燈；設(shè)置濾波電容C5會使電子電路的工作性能更加穩(wěn)定，同時也降低了交變脈動波紋對電子電路的干

31、擾。見圖3-2。 圖3-2 紅外發(fā)射模塊3.3驅(qū)動模塊采用L298作為電機的驅(qū)動模塊。系統(tǒng)通過兩臺直流的減速電機提供動能，分別完成前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)四個動作。由于單片機型號不較弱，不可能驅(qū)動兩個驅(qū)動扭矩大的直流電機，所以需要通過單片機控制L298電機驅(qū)動模塊實現(xiàn)。在直流電機調(diào)速的時候，主要使用的是L298的線性放大功能和開關(guān)功能。L298是工作在線性區(qū)的。它的優(yōu)點是易于控制，輸出穩(wěn)定。缺點是功率低下，不易散熱。L298可接受標準TTL邏輯電平信號VSS，VSS可接457 V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為2546 V。輸出電流可達25 A，可驅(qū)動電感性負載。1腳和15腳下管的

32、發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。L298可驅(qū)動2個電動機，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4輸出為電機的接入端， IN1，IN2，IN3，IN4為單片機控制信號輸入端，控制電機的正反轉(zhuǎn)。控制輸入端A端輸入PWM信號，控制輸入端B端輸入PWM的反向信號，在一個PWM周期里，電機的電樞承受雙極性的電壓，電機的速度和方向均由PWM決定。占空比越大，平均電壓越大。下圖為原理圖圖3-3 驅(qū)動電路圖 由于L298的邏輯電源采用5V供電，故其5、7、10、12四個引腳可直接連接到單片機上。通過單片機的片內(nèi)程序可以實現(xiàn)兩個直流電機的PWM調(diào)速以及正反轉(zhuǎn)等功能。L298芯片是一種常

33、用的電機驅(qū)動芯片。根據(jù)數(shù)據(jù)手冊可知，它的里面含有四通道的邏輯驅(qū)動電路。它以雙H橋的獨特結(jié)構(gòu)而被廣泛用于驅(qū)動兩相和四相的電動機。使用邏輯電平對它進行控制，能承受46V的工作電壓和2A的工作電流。其中的8個續(xù)流二極管是在電機換向和停止使用的，電機在轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生電流，二極管就是用來續(xù)流使用的。電機采用的是2個直流電機，型號：1B48-1812L,其額定電壓：6V，電流限制在200mA以內(nèi)，減速比在1:48。 L298控制邏輯真值表如表2-1所示。表3-1 L298控制邏輯真值表輸入狀態(tài)ENABLE A=H INPUT 1=H，INPUT 2=L電機正轉(zhuǎn) INPUT 1=L, INPUT 2=H電機反轉(zhuǎn)

34、 INPUT 1=L, INPUT 2=L電機停止 INPUT 1=H, INPUT 2=H電機急停 3.4直流供電模塊由于我們只有9v的干電池作為整個系統(tǒng)的電源，所以必須通過一個穩(wěn)壓電路來得到單片機及其他芯片的電源。 干電池廣泛應用于社會生活的方方面面。普通干電池構(gòu)造簡單，多為錳鋅電池。它主要由碳棒，石墨和二氧化錳的混合物以及纖維網(wǎng)組成。電池放電其實就是鋅與氯化氨的電解反應，釋放出的電荷由石墨傳導給正極碳棒。由于鋅的電解反應會產(chǎn)生增加電池內(nèi)阻的氫氣，因此需要石墨和二氧化錳混合物進行吸收。若電池長時間使用，石墨和二氧化錳不能充分吸收氫氣，會造成電池內(nèi)阻太大從而輸出的電壓太低。 此電路通過AMS

35、1117-5.0和AMS1117-3.3濾波、輸出濾波電容來實現(xiàn)降壓。AMS1117的片上微調(diào)把基準電壓調(diào)整到1.5%的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。使用起來可靠 、方便 ，而且價格便宜。 圖3-4 降壓電路第四章 軟件設(shè)計23 4.1軟件設(shè)計策略在硬件設(shè)計完成以后，進行軟件設(shè)計，我們進行發(fā)射編碼、接收解碼以及遙控小車運行程序的編寫。首先是讓單片機有一個告訴脈沖口，脈沖的頻率為38KHz，在這個基礎(chǔ)上我們要實現(xiàn)64個地址碼，則用二進制表示是從000000111111，在輸入有脈沖串時，輸出端輸出低電平，否則輸出高電平。這是編碼解碼原理。紅外遙

36、控是以調(diào)制的方式發(fā)射數(shù)據(jù)，就是把數(shù)據(jù)和一定頻率的載波進行“與”操作，這樣既可以提高發(fā)射效率又可以降低電源功耗。4.2紅外發(fā)射程序程序的設(shè)定，首先是初始化定時器0和1。接著是定時器0每26s中斷一次，反轉(zhuǎn)一個參數(shù)Led=38k，根據(jù)這個參數(shù)，讓單片機發(fā)射38kHz的方波，載波的程序就是這個流程。接著是利用定時器1每隔200s中斷一次，高電平是中斷4次先輸出低，中斷4次再輸出高。低電平是中斷2次為低，中斷2次為高，再中斷4次為低。這就是對于01的編碼，一共輸出8位，再與單片機發(fā)射載波38KHz相與得到信號，這個就是紅外發(fā)射電路的編碼信號。鍵盤紅外發(fā)射掃描主要程序如下：while (1) MainL

37、oopCounter+;KeyCode= KeybrdScan();/按鍵掃描if(KeyCode=0) while(KeyCode!=255)KeyCode=KeybrdScan();/賦值IndicatorCode = 0;/接收碼為0SendCode = (AdressCode<<8)+IndicatorCode;/按鍵是否按下IrTimeCnt = IrGuideTimeCnt;/定時CR = 1;/計數(shù)if(KeyCode=1) while(KeyCode!=255)KeyCode=KeybrdScan();IndicatorCode = 1;/發(fā)送的信號SendCode

38、 = (AdressCode<<8)+IndicatorCode;IrTimeCnt = IrGuideTimeCnt;CR = 1;if(KeyCode=2) while(KeyCode!=255)KeyCode=KeybrdScan();IndicatorCode = 2;SendCode = (AdressCode<<8)+IndicatorCode;IrTimeCnt = IrGuideTimeCnt;CR = 1;if(KeyCode=3) while(KeyCode!=255)KeyCode=KeybrdScan();IndicatorCode = 3;Se

39、ndCode = (AdressCode<<8)+IndicatorCode;IrTimeCnt = IrGuideTimeCnt;CR = 1;if(KeyCode=4) while(KeyCode!=255)KeyCode=KeybrdScan();IndicatorCode = 4;SendCode = (AdressCode<<8)+IndicatorCode;IrTimeCnt = IrGuideTimeCnt;CR = 1;if(KeyCode=5) while(KeyCode!=255)KeyCode=KeybrdScan();IndicatorCode

40、= 5;SendCode = (AdressCode<<8)+IndicatorCode;IrTimeCnt = IrGuideTimeCnt;CR = 1;if(KeyCode=6) while(KeyCode!=255)KeyCode=KeybrdScan();IndicatorCode = 6;SendCode = (AdressCode<<8)+IndicatorCode;IrTimeCnt = IrGuideTimeCnt;CR = 1;if(KeyCode=7) while(KeyCode!=255)KeyCode=KeybrdScan();Indicato

41、rCode = 7;SendCode = (AdressCode<<8)+IndicatorCode;IrTimeCnt = IrGuideTimeCnt;CR = 1;if(KeyCode=8) while(KeyCode!=255)KeyCode=KeybrdScan();IndicatorCode = 8;SendCode = (AdressCode<<8)+IndicatorCode;IrTimeCnt = IrGuideTimeCnt;CR = 1;if(KeyCode=9) while(KeyCode!=255)KeyCode=KeybrdScan();In

42、dicatorCode = 9;SendCode = (AdressCode<<8)+IndicatorCode;IrTimeCnt = IrGuideTimeCnt;CR = 1;if(KeyCode=10) while(KeyCode!=255)KeyCode=KeybrdScan();IndicatorCode = 10;SendCode = (AdressCode<<8)+IndicatorCode;IrTimeCnt = IrGuideTimeCnt;CR = 1;if(KeyCode=11) while(KeyCode!=255)KeyCode=Keybrd

43、Scan();IndicatorCode = 11;SendCode = (AdressCode<<8)+IndicatorCode;IrTimeCnt = IrGuideTimeCnt;CR = 1;if(KeyCode=12) while(KeyCode!=255)KeyCode=KeybrdScan();IndicatorCode = 12;SendCode = (AdressCode<<8)+IndicatorCode;IrTimeCnt = IrGuideTimeCnt;CR = 1;if(KeyCode=13) while(KeyCode!=255)KeyC

44、ode=KeybrdScan();IndicatorCode = 13;SendCode = (AdressCode<<8)+IndicatorCode;IrTimeCnt = IrGuideTimeCnt;CR = 1;if(KeyCode=14) while(KeyCode!=255)KeyCode=KeybrdScan();IndicatorCode = 14;SendCode = (AdressCode<<8)+IndicatorCode;IrTimeCnt = IrGuideTimeCnt;CR = 1;if(KeyCode=15) while(KeyCode

45、!=255)KeyCode=KeybrdScan();IndicatorCode = 15;SendCode = (AdressCode<<8)+IndicatorCode;IrTimeCnt = IrGuideTimeCnt;CR = 1; 4.3紅外接收程序接收紅外信號后，單片機檢測到I/O的電位發(fā)生變化，從而進入單片機進行程序判斷。并通過p2.2p2.4口輸出不同的信號給驅(qū)動芯片，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。如果沒有信號輸入，單片機會一直檢測I/O口的信號變化，區(qū)分出指令發(fā)出的要求。關(guān)鍵程序如下： while (1) if( ( AdressCode = (IrRecvedCode>

46、>8) ) && (1 = FlagRecvedOk) )/判斷地址碼IndicatorCode = IrRecvedCode;/接受碼賦給指令碼switch(IndicatorCode)case 0:if(IrRecCodeLst != IrRecvedCode)FreeStopCar();/自由停止break;case 3:if(IrRecCodeLst != IrRecvedCode)EmStopCar();/急停break;case 5:if(IrRecCodeLst != IrRecvedCode)FwrdCar(); /前進break;case 1:if(Ir

47、RecCodeLst != IrRecvedCode)BckCar(); /后退break;case 6:if( (1 = StatusCar) | (5 = StatusCar) )AccSpeedCar();/速度增加break;case 2:if( (1 = StatusCar) | (5 = StatusCar) )DecSpeedCar();/速度減小break;case 9:if(IrRecCodeLst != IrRecvedCode)LeftCar(); /左轉(zhuǎn)break;case 10:if(IrRecCodeLst != IrRecvedCode)RightCar(); /

48、右轉(zhuǎn)break;case 8:if(9 = StatusCar)LeftAccCar();/左轉(zhuǎn)增加break;case 4:if(9 = StatusCar)LeftDecCar();/左轉(zhuǎn)減小break;case 11:if(10 = StatusCar)RightAccCar();/右轉(zhuǎn)增加break;case 7:if(10 = StatusCar)RightDecCar();/右轉(zhuǎn)減小break;default:break;/switch endIrRecCodeLst = IrRecvedCode;/最后接受碼賦給指令碼FlagRecvedOk = 0;/指令為0/if end WDT_CONTR |= 0x10;/看門狗 if(9155 < Wakeup_Counter)/若自由停止狀態(tài)5分鐘，進入掉電模式 Is_Power_Down =1;PCON = 0x02; /while end第五章 測試環(huán)境5.1運行環(huán)境課題研究的軟件編寫和編譯部分是基于KeiluVision4軟件的。KeiluVision4軟件是美國Keil Software公司推出的C語言程序開發(fā)軟件。與匯編語言相比，C語言的主要