基于AT89C51單片機(jī)的電動車無線遙控系統(tǒng)-設(shè)計應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯基于AT89C51單片機(jī)的電動車無線遙控系統(tǒng)-設(shè)計應(yīng)用摘要：采用AT89C51單片機(jī)作為控制，通過紅外遙控方式實現(xiàn)無線遙控。系統(tǒng)主要包括紅外遙控收發(fā)電路、信號處理電路和電機(jī)控制電路等，由控制軟件實現(xiàn)對小車電機(jī)的快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)等自動遙控功能。

本系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51為電動車的控制，利用紅外遙控器配以紅外接收頭及直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路來實現(xiàn)電動車的運(yùn)動控制。系統(tǒng)由紅外線遙控器，紅外線接收模塊，電動機(jī)驅(qū)動模塊，顯示及聲光指示模塊，方向控制模塊等幾部分組成。系統(tǒng)流程如圖1,原理框圖如圖2.

圖1原理流程圖

圖2系統(tǒng)框圖

1紅外遙控系統(tǒng)

通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，如圖3所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。

圖3紅外遙控系統(tǒng)框圖

1.1遙控發(fā)射器及編碼

當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征：

采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的"0";以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進(jìn)制的"1",其波形如圖4所示：

圖4遙控編碼的"0"和"1"

上述"0"和"1"組成的32位二進(jìn)制碼經(jīng)38kH的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達(dá)到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。

1.2接收器及解碼

解碼的關(guān)鍵是如何識別"0"和"1",從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)"0"、"1"均以0.56ms的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同，"0"為0.56ms,"1"為1.68ms,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別"0"和"1".如果從0.56ms低電平過后，開始延時，0.56ms以后，若讀到的電平為低，說明該位為"0",反之則為"1",為了可靠起見，延時必須比0.56ms長些，但又不能超過1.12ms,否則如果該位為"0",讀到的已是下一位的高電平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms為可靠，一般取0.84ms左右均可。

根據(jù)碼的格式，應(yīng)該等待9ms的起始碼和4.5ms的結(jié)果碼完成后才能讀碼。

2單片機(jī)雙機(jī)通信

AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。

多個MCS-51單片機(jī)可利用串行口進(jìn)行多機(jī)通信。在多機(jī)通信中，要保證主機(jī)與所選擇的從機(jī)實現(xiàn)可靠的通信，必須保證串行口具有識別功能。串行口控制寄存器SCON中的SM2就是為滿足這一要求而設(shè)置的多機(jī)通信控制位。其多機(jī)控制原理是在串行口以方式2（或方式3）接收時，若SM2=1,表示置多機(jī)通信功能，這時出現(xiàn)可能情況：（1）接收到的第9位數(shù)據(jù)為1時，數(shù)據(jù)才裝入SBUF,并置中斷標(biāo)志RI=1向CPU發(fā)送中斷請求；（2）接收到的第9位數(shù)據(jù)為0時，則不產(chǎn)生中斷標(biāo)志，信息將被拋棄。

若SM2=0,則接收的第9位數(shù)據(jù)不論是0還是1,都產(chǎn)生中斷標(biāo)志，接收到的數(shù)據(jù)裝入SBUF中。

雙機(jī)通信的工作過程如下:（1）U2初始化程序允許串行口中斷，將串行口變成為方式2或方式3接收，即9位異步通信方式，且置SM2和REN位為1,使U2只處于雙機(jī)通信且接收地址幀的狀態(tài)；（2）在U1和U2通信時，U1發(fā)送地址信息的第9位為1,數(shù)據(jù)（包括命令）信息的第9位為0.U2的串行口接收到的第9位信息RB8為1,且由于SM2=1,則置1中斷標(biāo)志位RI,U2響應(yīng)中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序；（3）接著U1發(fā)送數(shù)據(jù)幀，U2接收數(shù)據(jù)幀，然后進(jìn)行處理。

3電動機(jī)的驅(qū)動

L298N是一款較常用的高電壓大電流全橋雙路電機(jī)驅(qū)動芯片，用TTL電平輸入控制信號即可實現(xiàn)對伺服電機(jī)、直流電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)等多種電機(jī)的控制。一片L298N中包含了兩路控制放大電路，用它可以構(gòu)成兩個同類型的控制電路。

取其中的一路構(gòu)成的電機(jī)控制電路如圖5所示。其中，13、14腳為電機(jī)控制輸出端，直接接在電機(jī)的兩個輸入端；10、11、12腳為邏輯電路輸入端，可以直接與單片機(jī)、PLC等控制芯片相連；9腳VSS接+5V的邏輯電路電源，4腳VS接電機(jī)的電源，電壓大小即電機(jī)額定輸入電壓；8腳接地。

只要通過控制電路對C、D兩個輸入端輸入TTL電平的0或1即可控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止。

當(dāng)向C、D兩端輸入同樣電平時，可實現(xiàn)電機(jī)的快速停止。另外將使能端Ven置零也可以使電機(jī)停止。

4電機(jī)的PWM調(diào)速

在直流伺服系統(tǒng)中，速度調(diào)節(jié)主要通過改變電樞電壓的大小來實現(xiàn)。經(jīng)常采用晶閘管相控整流調(diào)速或大功率晶體管脈寬調(diào)制調(diào)速兩種方法，后者簡稱PWM,常見于中小功率系統(tǒng)。它采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，其工作原理是：通過改變“接通脈沖”的寬度，使直流電機(jī)電樞上的電壓的"占空比"改變，從而改變電樞電壓的平均值，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。PWM電路由四個大功率晶體管組成H橋電路構(gòu)成，四個晶體管分為兩組，交替導(dǎo)通和截至，用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)調(diào)整輸入控制脈沖的占空比，調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于管子只工作在飽和和截止?fàn)顟B(tài)下，效率非常高。H型電路使實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制簡單化，且電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是一種廣泛采用的PWM調(diào)速技術(shù)。

5顯示電路

常用的數(shù)碼顯示器件主要有LED數(shù)碼顯示器和LCD液晶顯示器，本系統(tǒng)采用LED顯示器。它是用發(fā)光二極管（簡稱LED）組成字形來顯示數(shù)字、文字（主要是拉丁字母）和符號的。同一規(guī)格的數(shù)碼管一般都有共陽極和共陰極兩種類型。本設(shè)計采用共陰型。其電路圖如圖6所示。其中74LS247為譯碼器，引腳如圖7所示。

6結(jié)語

本文用紅外遙控器來實現(xiàn)電動車的運(yùn)動狀態(tài)控制，利用紅外遙控器發(fā)送指令，指令信號經(jīng)紅外接收頭接收、處理后轉(zhuǎn)換為脈沖信號，然后發(fā)送到單片機(jī)進(jìn)行譯碼。單片機(jī)譯碼后，根據(jù)預(yù)先編寫好的程序，輸出相應(yīng)的指令，通過電動機(jī)的控制電路，從而控制電動機(jī)的運(yùn)動，實現(xiàn)對電動車的運(yùn)動控制的目的。如把設(shè)計中的直流電動機(jī)換成伺服電機(jī)，再配合單片機(jī)可以的控制伺服電機(jī)的動作，凡是需要以單片機(jī)控制想要拉動或是做簡易的機(jī)械式傳動的機(jī)構(gòu)設(shè)計都可以應(yīng)用這種設(shè)計。

參考文獻(xiàn):

[1].AT89C51datasheet/datasheet/AT89C51+_810155.html.[2].4Kdatasheet/datasheet/