畢業(yè)設(shè)計(jì)---無線電遙控小車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）</p><p><b>　　無線遙控小車的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　The design of wireless remote</p><p>　　control car</p><p>　　學(xué) 院（系）： 機(jī)電信息工程學(xué)院 </p><

2、;p>　　專 業(yè)： 自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著科技的發(fā)展，人們生

3、活水平的提高，在生活中，無線傳輸有著非常廣泛的應(yīng)用，例如：小區(qū)的智能無線門禁系統(tǒng)；溫室的溫度無線測(cè)控系統(tǒng)；生物發(fā)酵無線監(jiān)控系統(tǒng)等。無線電遙控小車正是反映了無線傳輸在生活中的應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)的無線遙控小車，采用以AT89c2051單片機(jī)作為小車的遙控控制核心，檢測(cè)開關(guān)狀態(tài)，并通過串口傳輸至無線發(fā)送模塊PTR2000;以AT89c51單片機(jī)為作為小車的接收和驅(qū)動(dòng)輸出核心,它根據(jù)無線模塊PTR2000接收到的狀態(tài)信號(hào)判斷其開關(guān)狀態(tài)，然后控制直流

4、電機(jī)正反轉(zhuǎn)，即小車的前后左右；采用無線遙控模塊PTR2000作為無線傳輸?shù)耐ㄓ嵐ぞ?，通過串口和單片機(jī)連接；采用L298作為直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。</p><p>　　關(guān)鍵詞：AT89C51;AT89C2051;L298;無線遙控；PTR2000</p><p>　　The Design of Wireless Remote Control Car</p><p>&l

5、t;b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of technology, improvement of living standard, the wireless transmission in life has a very wide range of applications, such as: Intelligent Communit

6、y of the wireless access control systems; greenhouse temperature of wireless monitoring system; biological fermentation wireless monitoring system. Wireless remote control car is reflected in the wireless transmission ap

7、plications in life. </p><p>　　The design of the wireless remote control car use AT89c2051 as the core of the remote control, detecting switch state and sending through the serial port to a wireless module

8、PTR2000. AT89c51 microcontroller is the core of its control . It receives the wireless module PTR2000 to determine the state of the signal switch status ,and then control it around. It use a wireless remote control modul

9、e PTR2000 as wireless communication tools, and Connecte through the serial port to the MCU,and use L298 d</p><p>　　Key Words：AT89C51；AT89C2051；L298； Wireless Remote Control；PTR2000</p><p><b&

10、gt;　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1概述1</b></p><p>　

11、　1.2單片機(jī)的選定1</p><p>　　1.2.1被控部分單片機(jī)89C521</p><p>　　1.2.2遙控部分單片機(jī)89C20512</p><p>　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1系統(tǒng)功能模塊的劃分4</p><p>　　2.2主要模塊硬件設(shè)計(jì)方案5</p>&l

12、t;p>　　2.2.1無線模塊方案設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2.2驅(qū)動(dòng)模塊方案設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.2.3主要模塊各方案對(duì)比選擇6</p><p>　　2.3模塊軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介7</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1無線電遙控模塊的設(shè)計(jì)8</p>

13、;<p>　　3.1.1選擇無線電遙控原因8</p><p>　　3.1.2無線電遙控分類8</p><p>　　3.1.3無線電遙控器原理9</p><p>　　3.1.4影響無線電遙控距離因素11</p><p>　　3.1.5 PTR2000特性及引腳說明11</p><p>　　3.1.

14、6 PTR2000與單片機(jī)硬件接口電路12</p><p>　　3.1.7 PTR2000對(duì)PCB制作影響13</p><p>　　3.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊14</p><p>　　3.2.1 H橋驅(qū)動(dòng)原理14</p><p>　　3.2.2 L298驅(qū)動(dòng)芯片17</p><p>　　3.3電源模塊19</

15、p><p>　　3.3.1 無線遙控部分電源設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.3.2 無線接收部分電源設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.4鍵盤模塊19</p><p>　　3.5其他模塊20</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.1軟件設(shè)計(jì)需要完成任務(wù)21&

16、lt;/p><p>　　4.2 PTR2000編程注意事項(xiàng)21</p><p>　　4.3系統(tǒng)軟件主要程序的設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.3.1 發(fā)射部分控制程序設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.3.2 接收部分控制程序設(shè)計(jì)22</p><p>　　5 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試24</p><p&g

17、t;　　5.1硬件調(diào)試24</p><p>　　5.2軟件調(diào)試24</p><p>　　5.3調(diào)試結(jié)果25</p><p><b>　　結(jié) 論26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p>　　附錄A系統(tǒng)硬件電路圖29<

18、/p><p>　　附錄A1無線遙控發(fā)射電路29</p><p>　　附錄A2無線遙控接收電路30</p><p>　　附錄A3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路31</p><p>　　附錄A4 無線遙控部分最終PCB板31</p><p>　　附錄A5 無線接收部分最終PCB板32</p><p>　　附錄

19、B程序清單33</p><p>　　附錄B1遙控發(fā)射部分程序清單33</p><p>　　附錄B2遙控接收部分程序清單35</p><p>　　附錄C小車實(shí)物圖39</p><p>　　附錄C1無線電遙控實(shí)物圖39</p><p>　　附錄C2小車車體實(shí)物圖40</p><p>&l

20、t;b>　　致 謝41</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1概述</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，近距離無線電通信技術(shù)受到了很多關(guān)注，呈現(xiàn)非常好的發(fā)展勢(shì)頭，，因?yàn)樵谖覀儸F(xiàn)實(shí)生活中存在著如此多這樣的應(yīng)用領(lǐng)域，系統(tǒng)需要不斷地實(shí)

21、時(shí)傳輸小量的突發(fā)信號(hào)，在傳統(tǒng)的無線電通信系統(tǒng)中，短距離的無線通信技術(shù)可以在相對(duì)較近距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)相互之間通信或相關(guān)操作，無線電數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)已成為現(xiàn)在通信業(yè)乃至整個(gè)信息業(yè)的熱點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于報(bào)警、無線遙控、軍事通信、無線局域網(wǎng)等范圍，具有很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值[1]。</p><p>　　一般情況下，單片機(jī)在獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)之后，仍需要將數(shù)據(jù)傳出去，而有線的數(shù)據(jù)傳輸主要依賴于有線的線路。例如采用CAN總線、串并行總線等，且有線

22、的線路具有成本非常高，維護(hù)不方便等缺點(diǎn)。</p><p>　　無線數(shù)據(jù)傳輸是如何發(fā)展起來的呢？它是在有線數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的。而無線數(shù)據(jù)通信時(shí)通過接收模塊和發(fā)射模塊進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)的，具有不占空間，成本較低且可靠性高，傳輸過程中的干擾小及維護(hù)方便等特點(diǎn)，提高了信息傳輸過程中的可靠性[2]。因此，我們借此單片機(jī)課程設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)，深深體會(huì)無線電的實(shí)用價(jià)值，初步了解并研究單片機(jī)無線遙控原理，從簡(jiǎn)單的遙控小車開始，設(shè)計(jì)一

23、個(gè)完整的遙控系統(tǒng)，以對(duì)日后的學(xué)習(xí)研究中做一個(gè)很好的基礎(chǔ)與鋪墊。</p><p>　　1.2單片機(jī)的選定</p><p>　　1.2.1被控部分單片機(jī)89C52</p><p>　　AT89C52是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的高性能CMOS8位，低電壓的單片機(jī)。片內(nèi)含256bytes的隨機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ROM）和8kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM

24、），器件采用ATMEL公司的非易失性存儲(chǔ)，高密度技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，與8052產(chǎn)品引腳及標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)兼容，片內(nèi)置Flash存儲(chǔ)單元和通用8位中央處理器（CPU），在較為復(fù)雜的控制應(yīng)用場(chǎng)合，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。AT89C52單片機(jī)芯片的引腳結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，其基本結(jié)構(gòu)包括：</p><p>　　● 1000次擦寫周期；</p><p>　　● 全靜態(tài)操作：0

25、Hz-24MHz；</p><p>　　● 與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容；</p><p>　　● 8k字節(jié)可重復(fù)擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器；</p><p>　　● 32個(gè)可編程I/O口線；</p><p>　　● 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器；</p><p>　　● 可編程串行UART通道；</p>&

26、lt;p>　　● 低功耗空閑和掉電模式；</p><p>　　● 3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；</p><p>　　圖1.1 AT89C52單片機(jī)芯片的引腳結(jié)構(gòu)</p><p>　　AT89C52的標(biāo)準(zhǔn)功能如下：256字節(jié)內(nèi)部RAM，8k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器， 32個(gè)I/O口線，一個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路，一個(gè)全雙工串

27、行通信口。同時(shí)，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式，空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位[3]。</p><p>　　1.2.2遙控部分單片機(jī)89C2051</p><p>　　AT89C2051是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)

28、的高性能CMOS 8位，低電壓的單片機(jī)，片內(nèi)含128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM )和2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器(PEROM)，該器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C2051單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合[4]。該系列單片機(jī)引腳如圖1.2所示。</p><p>&l

29、t;b>　　:</b></p><p>　　圖1.2 AT89C2051單片機(jī)芯片的引腳結(jié)構(gòu)</p><p>　　AT89C2051提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能: 128字節(jié)內(nèi)部RAM ，2k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器， 15個(gè)I/O口線，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)全雙工串行通信口，內(nèi)置片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路和一個(gè)精密比較器。同時(shí)，AT89C2051可降至0Hz

30、的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式空閑方式停比CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停比工作并禁比其它所有部件工作，直到下一個(gè)硬件復(fù)位。</p><p>　　無線遙控充分利用了它的串行通信的功能，與無線發(fā)射模塊相連接。由于其為20引腳芯片，所以占用較小的空間，并且在功能上能夠滿足設(shè)計(jì)的需要。</p><p>

31、;<b>　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1系統(tǒng)功能模塊的劃分</p><p>　　按照設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)可以分為以下幾個(gè)基本功能模塊：電源模塊、無線發(fā)射模塊、鍵盤模塊、無線接收模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和其他模塊。</p><p>　　由于無線電應(yīng)用廣泛，所以選取設(shè)計(jì)比較方便，程序處理也較簡(jiǎn)單，并且在遙控方面能夠滿足要求且觀察到現(xiàn)象

32、的遙控小車系統(tǒng) ，本次設(shè)計(jì)的無線遙控小車，采用以AT89c2051單片機(jī)作為小車的遙控控制核心，檢測(cè)開關(guān)狀態(tài)，并通過串口傳輸至無線發(fā)送模塊PTR2000;以AT89C51單片機(jī)為作為小車的接收和驅(qū)動(dòng)輸出核心,它根據(jù)無線模塊PTR2000接收到的狀態(tài)信號(hào)判斷其開關(guān)狀態(tài)，然后控制直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)，即小車的前后左右；采用無線遙控模塊PTR2000作為無線傳輸?shù)耐ㄓ嵐ぞ?，通過串口和單片機(jī)連接；采用L298作為直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。<

33、/p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)思路，初步分析完成本設(shè)計(jì)需要的以下幾個(gè)模塊：系統(tǒng)原理圖如圖2.1和圖2.2所示:</p><p>　　圖2.1 無線遙控部分系統(tǒng)原理圖</p><p>　　圖2.2 無線接收部分系統(tǒng)原理圖</p><p>　　2.2主要模塊硬件設(shè)計(jì)方案</p><p>　　電源模塊以及按鍵模塊將在后面章節(jié)具體討論

34、，本節(jié)主要討論無線模塊和驅(qū)動(dòng)模塊的選取，因?yàn)闊o線模塊的選取直接影響了軟件編寫的難易程度和硬件圖的焊接，驅(qū)動(dòng)模塊決定了電機(jī)的停轉(zhuǎn)。</p><p>　　2.2.1無線模塊方案設(shè)計(jì)</p><p>　　無線模塊作為整個(gè)系統(tǒng)的核心模塊，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性能具有決定性的作用，因此，為了保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，對(duì)一下兩種方案，進(jìn)行對(duì)比，選擇其一。</p><p><b>　

35、　方案一：</b></p><p>　　無線電模塊采用PT2262/PT2272。PT2262/PT2272 是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS 工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，PT2262/PT2272 最多可有12 位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平),任意組合可提供531441 地址碼,PT2262 最多可有6 位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼17腳串

36、行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。編碼芯片PT2262 發(fā)出的編碼信號(hào)由：數(shù)據(jù)碼、地址碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字。當(dāng)解碼芯片PT2272 接收到信號(hào)后，其地址碼需要兩次比較核對(duì)，當(dāng)核對(duì)完后，VT 腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平。如果無線發(fā)送端一直按住有效按鍵，編碼芯片同樣也會(huì)不斷地發(fā)射。當(dāng)發(fā)射模塊沒有按鍵按下時(shí)，PT2262 也就不接通電源，其引腳17為低電平，從而315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作；當(dāng)有按鍵按下時(shí)，P

37、T2262 接通電源才開始工作，其第17 腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)。當(dāng)引腳17為高電平期間315MHz 的高頻發(fā)射電路開始工作并發(fā)射等幅高頻信號(hào)；當(dāng)引腳17為低平期間315MHz 的高頻發(fā)射電路</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　無線收發(fā)一體數(shù)傳模塊PTR2000在業(yè)界居領(lǐng)先水平，該芯片性能優(yōu)異。由于它的所需外圍元件非常少，這正是它的

38、顯著優(yōu)點(diǎn)，因而在硬件上設(shè)計(jì)非常方便。該模塊在內(nèi)部高度集成了高頻接收、高頻發(fā)射、FSK調(diào)制／解調(diào)、PLL合成、功率放大、參量放大、頻道切換等功能，因而就目前來說，該芯片是集成度較高的無線數(shù)傳產(chǎn)品。以往設(shè)計(jì)無線數(shù)傳產(chǎn)品時(shí)，常常需要昂貴的專業(yè)設(shè)備和相當(dāng)?shù)臒o線電專業(yè)知識(shí)，而且傳統(tǒng)的電路方案不是調(diào)試?yán)щy就是電路太復(fù)雜而令人望而卻步，從而影響了用戶的使用和新產(chǎn)品的開發(fā)研制工作。然而，正是PTR2000的出現(xiàn)，傳統(tǒng)無線產(chǎn)品設(shè)計(jì)的困擾得到了解決。該模塊

39、采用FSK調(diào)制／解調(diào)方式，抗干擾能力較強(qiáng)，其外圍元件少、工作頻率穩(wěn)定可靠、便于設(shè)計(jì)生產(chǎn)且功耗極低，正是這些優(yōu)異特性，便攜及手持產(chǎn)品的設(shè)計(jì)對(duì)于該模塊較為青睞。另外，由于它采用了高靈敏度、低發(fā)射功率設(shè)計(jì)，從而完全滿足無線管制的要求，并且不需要使用許可證，是目前低功率無線數(shù)傳的理想選擇[6]。</p><p>　　無線電模塊采用PTR2000，該模塊的具體信息將在下章具體描述。</p><p>

40、　　2.2.2驅(qū)動(dòng)模塊方案設(shè)計(jì)</p><p>　　驅(qū)動(dòng)電路所要完成任務(wù)就是根據(jù)有效信號(hào)，能夠獨(dú)自完成直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)問題，無需軟件設(shè)計(jì)。因此，驅(qū)動(dòng)電路使用比較常用的H橋驅(qū)動(dòng)電路，其具體原理，見章節(jié)3.2。下面對(duì)此有兩種方案：</p><p>　　方案一：應(yīng)用獨(dú)立元件，進(jìn)行畫圖，制版，焊接；</p><p>　　方案二：應(yīng)用高度集成芯片L298，它含有兩個(gè)H橋電路。

41、</p><p>　　2.2.3主要模塊各方案對(duì)比選擇</p><p>　　無線模塊：PTR2000無線模塊不但能夠發(fā)射，且能夠接收，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用的功能。它可以直接和單片機(jī)串口相連接，能獨(dú)自實(shí)現(xiàn)信號(hào)的編碼和解碼，不必像PT2262/PT2272需要編程對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼，對(duì)于軟件設(shè)計(jì)，相對(duì)簡(jiǎn)單了許多。另外，PT2262/PT2272只能接四個(gè)遙控鍵，若需要功能較多的話，它無法滿足。最后，和單片

42、機(jī)的硬件連接方面，PRT2000模塊也較為簡(jiǎn)單?；谝陨蠋讉€(gè)方面的原因，無線電模塊采用PTR2000。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)電路：?jiǎn)为?dú)元件焊接電路板時(shí)，比較麻煩，而且可能的疏忽，肯能導(dǎo)致電路燒壞，但是該方案花費(fèi)較少，節(jié)省資源；用L298芯片，電路簡(jiǎn)單，且只需一個(gè)芯片就足夠，給編程都帶來了很大方便。因此，進(jìn)行對(duì)比，驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用L298芯片。</p><p>　　主要模塊硬件應(yīng)用方案如下：

43、</p><p>　　該系統(tǒng)由處理單元，發(fā)射模塊，接收模塊，外接電路等構(gòu)成。當(dāng)使用相應(yīng)按鍵使發(fā)射模塊的發(fā)出信號(hào)時(shí)，接收模塊對(duì)應(yīng)電機(jī)設(shè)備就會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的操作，以小汽車的行駛方向來顯示相應(yīng)按鍵的狀態(tài)。</p><p>　　發(fā)射和接收裝置：發(fā)射和接收單元選用了PTR2000無線電模塊。PTR2000無線傳輸模塊是一種低功耗、超小型、高速率的無線收發(fā)數(shù)字傳輸模塊。PTR2000的通信速率最高為20k

44、bit/s，當(dāng)然也可工作在其他速率如9200bit/s。只需在和單片機(jī)通信是進(jìn)行軟件設(shè)置，即可改變其數(shù)據(jù)傳送速率。</p><p>　　處理單元：由于遙控器的空間限制，遙控處理單元用20引腳的89C2051；對(duì)于接收部分，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，燈的控制，使用選擇兼容性比較好和性能穩(wěn)定的89C52足夠完成任務(wù)了。</p><p>　　直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)：L298芯片一種二相和四相步進(jìn)電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，可同

45、時(shí)驅(qū)</p><p>　　動(dòng)2個(gè)二相或者1個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)，該芯片內(nèi)含二個(gè)H橋的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯信號(hào)，可以直接透過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓，且可以用來驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的步進(jìn)電機(jī)；此芯片可直接由單片機(jī)的I/O端口來提供模擬時(shí)序信號(hào)。</p><p>　　2.3模塊軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介</p><p>　　軟件在一個(gè)智能系統(tǒng)中扮演著舉足輕重的作用，軟

46、件設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的性能。所以從軟件的設(shè)計(jì)方面一定要精心細(xì)致。</p><p>　　在學(xué)習(xí)單片機(jī)之前，我們學(xué)習(xí)對(duì)單片機(jī)的編程語言主要是匯編語言和C語言。匯編語言作為我們學(xué)習(xí)單片機(jī)的最基本的語言，簡(jiǎn)單易懂，而且較之C語言，單片機(jī)執(zhí)行速度較快；C語言作為高級(jí)語言，雖然在邏輯上不易出錯(cuò)，但是執(zhí)行速度較慢，且C語言語法較多。所以，我選擇用匯編語言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。</p><p>　　本設(shè)

47、計(jì)采用keil軟件的匯編語言來完成系統(tǒng)的編程工作。目前流行的51系列單片機(jī)開發(fā)軟件是德國(guó)Keil公司推出的Keil C51軟件，它是一個(gè)基于32位Windows環(huán)境的應(yīng)用程序，支持C語言和匯編語言編程。Keil提供包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，是一個(gè)實(shí)時(shí)的操作系統(tǒng)[7]。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)</b></p

48、><p>　　硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及無線電發(fā)射電路、無線電接收電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路三部分。單片機(jī)AT89C2051可通過串行通信和無線電發(fā)射模塊進(jìn)行連接，P1口作為I/O口對(duì)開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行掃描，并通過串口把數(shù)據(jù)送至無線發(fā)射模塊。單片機(jī)AT89C51也是通過其串行通信與無線接收模塊進(jìn)行連接，當(dāng)無線發(fā)射模塊發(fā)射的數(shù)據(jù)被接收模塊接收，然后單片機(jī)AT89C51根據(jù)相應(yīng)的控制信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作。電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用高集成化的L298

49、芯片，它可同時(shí)驅(qū)動(dòng)2個(gè)直流電機(jī)。</p><p>　　3.1無線電遙控模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　遙控模塊采用無線遙控方式，因?yàn)椴捎眉t外遙控控制距離比較有限，一般在幾米之內(nèi)，且有障礙物時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響控制效果。另外，PTR2000與單片機(jī)接口電路簡(jiǎn)單。鑒于本設(shè)計(jì)要求，所以綜合考慮之下采用無線遙控較為合適。本設(shè)計(jì)中要求能用無線遙控器控制小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止等功能。</p

50、><p>　　3.1.1選擇無線電遙控原因</p><p>　　無線電遙控器與紅外遙控器的區(qū)別，紅外遙控和無線遙控是對(duì)不同的載波來說的，紅外遙控器是用紅外線來傳送控制信號(hào)的，它的特點(diǎn)是不能有阻擋、有方向性、距離一般不超過7米，然而不受電磁干擾，紅外遙控器在近距離無障礙應(yīng)用較為廣泛，如電視機(jī)遙控器；無線電遙控器采用無線電波來傳送控制信號(hào)，它具有無方向性、距離遠(yuǎn)（可達(dá)數(shù)十米，甚至數(shù)公里）、可以不“

51、面對(duì)面”控制的特點(diǎn)，但是容易受電磁干擾。在需要無方向性控制領(lǐng)域或者遠(yuǎn)距離穿透，比如工業(yè)控制等等，使用無線電遙控器比較容易解決。綜合以上原因，選擇無線電遙控，而非紅外遙控。</p><p>　　3.1.2無線電遙控分類</p><p>　　無線電遙控就是利用電磁波在遠(yuǎn)距離上，按照人們的意志實(shí)現(xiàn)對(duì)物體對(duì)象的無線操縱和控制，這種無線控制的方式就叫做無線電遙控。</p><p&

52、gt;　　無線電遙控技術(shù)起源于無線電通訊技術(shù)，最初的構(gòu)想是無線電電報(bào)技術(shù)的建立，真空電子管的發(fā)明使得無線電技術(shù)的應(yīng)用和普及很快應(yīng)用在民用和軍用等各個(gè)領(lǐng)域。后來隨著晶體管的發(fā)明和集成電路的誕生，無線電遙控技術(shù)達(dá)到了更加完善的程度，現(xiàn)如今我們所知道導(dǎo)彈、衛(wèi)星、航天飛機(jī)等高科技技術(shù)都是利用無線電遙控技術(shù)的結(jié)晶。它已經(jīng)不再是軍事領(lǐng)域唯一成員，在我們的日常生活中，可以說是已經(jīng)離不了無線電遙控，如：報(bào)警、遙控監(jiān)視、遙控玩具、遙控電視等等。</

53、p><p>　　遙控器，它是用來操控我們的模型的，如車?；蛘叽?。首先遙控指令通過機(jī)殼外部的控制開關(guān)或者按鈕，經(jīng)過內(nèi)部電路的調(diào)制、編碼；其次，由于它外部有一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的天線，信號(hào)通過高頻信號(hào)放大電路，從而經(jīng)過天線將電磁波發(fā)射出去。</p><p>　　目前比較常用的模型遙控發(fā)射機(jī)有三種類型：一種是便攜桿式遙控發(fā)射機(jī)；一種是盒式按鍵手持用的小型遙控發(fā)射機(jī)；另一種是手持槍式遙控發(fā)射機(jī)。前一種多為開關(guān)式

54、模擬電路的遙控系統(tǒng)，為一般普通的玩具遙控車模、船?；蚝侥Ｊ褂茫娐返脑O(shè)計(jì)和制作比較簡(jiǎn)單，動(dòng)作的指令都為“開”和“關(guān)”兩種，雖然通道的數(shù)量可以很多，遙控的性能和距離較低。而發(fā)射機(jī)為桿式和槍式兩種通常為比例式的無線電遙控器，在動(dòng)態(tài)仿真模型中是當(dāng)今最為流行的遙控操作系統(tǒng)，由于這兩種在調(diào)制、編碼和電路的組成等方式的不同，其性價(jià)比有很大的差異，所以在價(jià)格上也不同[8]。</p><p>　　比例遙控桿式發(fā)射機(jī)一般有兩個(gè)操縱

55、桿，左邊的桿主要用來控制小車的速度和剎車（前進(jìn)或后退），右邊的桿控制小車的方向（左或者右）。槍式發(fā)射機(jī)用一個(gè)轉(zhuǎn)輪（方向盤）和一個(gè)類似手槍扳機(jī)的操縱桿來分別控制方向和速度。除了這些基本功能之外，一些較高級(jí)發(fā)射機(jī)還運(yùn)用了先進(jìn)的電腦技術(shù)，增加了許多附加的功能，如儲(chǔ)存多種模型車、船的調(diào)整數(shù)據(jù)，一機(jī)多用；有計(jì)時(shí)、計(jì)圈功能，方便練習(xí)和比賽；有大型液晶顯示屏幕，可顯示工作狀態(tài)和各種功能。</p><p>　　發(fā)射機(jī)基本上是由操

56、縱器、編碼電路、開關(guān)電路、高頻電路所組成。操縱器與可變電位器電路連接，而可變電位器又與信號(hào)發(fā)生電路和編碼器電路連接，編碼器所產(chǎn)生的信號(hào)通過開關(guān)電路搭載在高頻無線電發(fā)射器上由天線發(fā)送出去,這個(gè)過程有點(diǎn)像用火車運(yùn)載貨物,操縱者相當(dāng)于貨運(yùn)調(diào)度員,動(dòng)作指令信號(hào)相當(dāng)于貨物，而高頻無線電波相當(dāng)于火車，把“貨物”搬上“火車”的這個(gè)過程稱為調(diào)制，將信號(hào)調(diào)制為 AM稱調(diào)幅，而將信號(hào)調(diào)制為FM則稱調(diào)頻。至于說在遙控器中標(biāo)明PPM和PCM，只是編碼調(diào)制的方式

57、不同，PPM為脈位調(diào)制，而PCM則為脈寬調(diào)制，前者是在發(fā)射時(shí)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，而接收時(shí)再將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，經(jīng)放大電路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)械動(dòng)作。而PCM則不同，它是一種純數(shù)字信號(hào)輸出的形式，所以信號(hào)還原好，受到的外界干擾也小，并且電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試也相對(duì)簡(jiǎn)單[9]。</p><p>　　3.1.3無線電遙控器原理</p><p>　　無線電遙控器就是應(yīng)用無線電信號(hào)來控制一定距離遠(yuǎn)的各種

58、機(jī)構(gòu)，使其按照設(shè)計(jì)的工作的的遙控裝置。當(dāng)這些信號(hào)被對(duì)應(yīng)的的接收設(shè)備接收后，可以控制或者驅(qū)動(dòng)其它的各種機(jī)械或者電子設(shè)備，去完成各種相應(yīng)的操作，如移動(dòng)手柄、開動(dòng)電機(jī)閉合電路。該遙控其與紅外遙控器互相補(bǔ)充，在電動(dòng)門、車庫門、防盜報(bào)警器、道閘遙控控制、無線智能家居領(lǐng)域以及工業(yè)控制都得到了廣泛的應(yīng)用[10]。</p><p>　　我們常用的無線電遙控系統(tǒng)一般由發(fā)射和接收兩個(gè)部分組成。</p><p>

59、;　　無線電發(fā)射部分一般分為兩種類型，即發(fā)射模塊與遙控器。對(duì)于使用方式的不同，可將之分為遙控模塊和遙控器。首先，遙控器可以充當(dāng)一個(gè)整體來使用，只需將接線頭接到外面即可；而當(dāng)需要無線模塊作為一個(gè)元件使用時(shí)，則需要根據(jù)其引腳定義進(jìn)行應(yīng)用，之所以使用無線模塊，其優(yōu)勢(shì)在于可以和應(yīng)用電路完美的連接、體積孝價(jià)格低，主要是物盡其用，但是使用者必須真正懂得電路原理，否則無法正確使用。</p><p>　　接收部分一般來說也分為兩

60、種類型，即超外差與超再生接收方式，超再生解調(diào)電路也稱超再生檢波電路，它實(shí)際上是工作在間歇振蕩狀態(tài)下的再生檢波電路。超外差式解調(diào)電路與超外差收音機(jī)基本相同，它是設(shè)置一本機(jī)振蕩電路產(chǎn)生振蕩信號(hào)，與接收到的載頻信號(hào)混頻后，得到中頻信號(hào)，經(jīng)中頻放大和檢波，解調(diào)出數(shù)據(jù)信號(hào)。由于載頻頻率是固定的，所以其電路要比收音機(jī)簡(jiǎn)單一些。超外差式的接收器穩(wěn)定、靈敏度高、抗干擾能力也相對(duì)較好；超再生式的接收器體積孝價(jià)格便宜[11]。</p><

61、;p>　　無線電遙控常用的載波頻率為315mHz或者433mHz，遙控器使用的是國(guó)家規(guī)定的開放頻段，在這一頻段內(nèi)，發(fā)射功率小于10mW、覆蓋范圍小于100m或不超過本單位范圍的，可以不必經(jīng)過“無線電管理委員會(huì)”審批而自由使用。我國(guó)的開放頻段規(guī)定為315mHz，而歐美等國(guó)家規(guī)定為433mHz，所以出口到上述國(guó)家的產(chǎn)品應(yīng)使用433mHz的遙控器。</p><p>　　無線電遙控常用的編碼方式有兩種類型，即固定碼

62、與滾動(dòng)碼兩種，滾動(dòng)碼是固定碼的升級(jí)換代產(chǎn)品，目前凡有保密性要求的場(chǎng)合，都使用滾動(dòng)編碼方式。 </p><p>　　滾動(dòng)碼編碼方式有如下優(yōu)點(diǎn)： </p><p>　　保密型強(qiáng)，每次發(fā)射后自動(dòng)更換編碼，別人不能用“偵碼器”獲得地址碼； </p><p>　　編碼容量大，地址碼數(shù)量大于10萬組，使用中“重碼”的概率極小； </p><p>　　對(duì)碼

63、容易，滾動(dòng)碼具有學(xué)習(xí)存儲(chǔ)功能，不需動(dòng)用烙鐵，可以在用戶現(xiàn)場(chǎng)對(duì)碼，而且一個(gè)接收器可以學(xué)入多達(dá)14個(gè)不同的發(fā)射器，在使用上具有高度的靈活性； </p><p>　　誤碼小，由于編碼上的優(yōu)勢(shì)，使得接收器在沒有收到本機(jī)碼時(shí)的誤動(dòng)作幾乎為0。 </p><p>　　固定碼的編碼容量?jī)H為6561個(gè)，重碼概率極大，其編碼值可以通過焊點(diǎn)連接方式被看出，或是在使用現(xiàn)場(chǎng)用“偵碼器”來獲取，所以不具有保密性，主

64、要應(yīng)用于保密性要求較低的場(chǎng)合，因?yàn)槠鋬r(jià)格較低所以也得到了大量的應(yīng)用。</p><p>　　3.1.4影響無線電遙控距離因素</p><p>　　影響無線電遙控距離的因素主要有如下幾點(diǎn)： </p><p>　　1、發(fā)射功率：發(fā)射功率大則距離遠(yuǎn)，但耗電大，容易產(chǎn)生干擾； </p><p>　　2、接收靈敏度：接收器的接收靈敏度提高，遙控距離增大，

65、但容易受干擾造成誤動(dòng)或失控； </p><p>　　3、天線：采用直線型天線，并且相互平行，遙控距離遠(yuǎn)，但占據(jù)空間大，在使用中把天線拉長(zhǎng)、拉直可增加遙控距離； </p><p>　　4、高度：天線越高，遙控距離越遠(yuǎn)，但受客觀條件限制； </p><p>　　5、阻擋：目前使用的無線遙控器使用國(guó)家規(guī)定的UHF頻段，其傳播特性和光近似，直線傳播，繞射較小，發(fā)射器和接收器

66、之間如有墻壁阻擋將大大打折遙控距離，如果是鋼筋混泥土的墻壁，由于導(dǎo)體對(duì)電波的吸收作用，影響更甚[12]。</p><p>　　3.1.5 PTR2000特性及引腳說明</p><p>　　工作頻率為國(guó)際通用的數(shù)傳頻段433MHz；</p><p>　　抗干擾能力強(qiáng)，F(xiàn)SK 調(diào)制，特別適合工業(yè)控制場(chǎng)合；</p><p>　　采用DDS+PLL頻

67、率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性極好；</p><p>　　靈敏達(dá)到-105dBm；</p><p><b>　　接收發(fā)射合一；</b></p><p>　　最大發(fā)射功率+10dBm；</p><p>　　功耗小，低工作電壓（2.7V），待機(jī)狀態(tài)僅為8uA；</p><p>　　具有兩個(gè)頻道，特別是能夠滿足

68、需要多信道工作的特殊場(chǎng)合。</p><p>　　工作速率最高可達(dá)20Kbit/s，也可在較低速率下工作如9600bps；</p><p>　　超小體積，約40mmx27mmx5mm；</p><p>　　可直接接CPU串口使用，也可以接計(jì)算機(jī)RS232 接口，軟件編程很方便；</p><p>　　由于采用了高接收靈敏度、低發(fā)射功率的設(shè)計(jì)，使用

69、無需申請(qǐng)?jiān)S可證；</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)DIP引腳間距，更適合嵌入式設(shè)備[13]。</p><p>　　PTR2000無線數(shù)傳模塊是一種超小型、低功耗、高速率無線收發(fā)數(shù)字傳輸模塊。PTR2000的通信速率最高為20kbit/s，也可工作在其他速率如4800bit/s，無需設(shè)置。PTR2000是7腳直列芯片，引腳示意圖見圖3.1。</p><p>　　圖3.1 PT

70、R2000引腳結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　其中： </p><p>　　CS：頻道選擇，CS=0選擇工作頻道1，即433.92MHz; CS =1選擇工作頻道 2，即434.33MHz；</p><p>　　VCC：正電源，接2.7—5.25V；</p><p>　　DO：數(shù)據(jù)輸出； </p><

71、p>　　DI：數(shù)據(jù)輸人； </p><p><b>　　GND：電源地；</b></p><p>　　PWR：節(jié)能控制，PWR=1，正常工作狀態(tài)，PWR=0待機(jī)微功耗狀態(tài)；</p><p>　　TXEN：發(fā)射接收控制，TXEN=1時(shí)模塊為發(fā)射狀態(tài)，TXEN =0時(shí)模塊為接收狀態(tài)[14]。</p><p>　　模塊

72、工作模式控制及工作頻道的設(shè)置如表1所示。</p><p>　　3.1.6 PTR2000與單片機(jī)硬件接口電路</p><p>　　PTR2000無線收發(fā)模塊與單片機(jī)的連接，PTR2000模塊的DO和Dl分別與單片機(jī)的RXD和TXD連接。利用單片機(jī)的I/0可以控制模塊的發(fā)射控制、頻道轉(zhuǎn)換和低功率模式，單片機(jī)可直接通過將P2. 0位置高/低電平，對(duì)應(yīng)收發(fā)模塊分別置發(fā)射/接收狀態(tài)。單片機(jī)AT89

73、C32與PTR2000的接口電路如圖3.2所示。具體模塊與單片機(jī)硬件圖見附錄A1、A2。</p><p>　　圖3.2 PTR2000與單片機(jī)接口電路圖</p><p>　　3.1.7 PTR2000對(duì)PCB制作影響</p><p>　　1、對(duì)于電源對(duì)PTR2000的影響，要得到充分的考慮。電源對(duì)無線模塊的影響，主要是電源的穩(wěn)定性能直接影響模塊的精度，因此，如果電源

74、做得好，那么整個(gè)電路的抗干擾就解決了很大一部分。為了減小電源噪聲對(duì)RF電路的干擾，又由于RF電路對(duì)電源噪聲很敏感，必須要給RF電源添加濾波電路。例如，可以利用電容和磁珠組成濾波電路。當(dāng)然，如果條件要求不高時(shí)，也可以用電感來代替磁珠。</p><p>　　2、對(duì)于單片機(jī)對(duì)PTR2000的影響，應(yīng)該充分考慮。當(dāng)單片機(jī)與PTR2000模塊采用同一供電電源時(shí)，不能將電源拉到單片機(jī)再拉到PTR2000，應(yīng)在主電源處單點(diǎn)相接

75、。當(dāng)然，單片機(jī)與PTR2000最好有單獨(dú)濾波電路。</p><p>　　3、另一方面需要注意晶振布線。布線時(shí)，晶振應(yīng)盡量與單片機(jī)引腳靠近，晶振外殼接地并固定，并用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來。</p><p>　　4、用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離，數(shù)字地與模擬地要分離，最后在一點(diǎn)接于電源地。A/D、D/A芯片布線也以此為原則，廠家分配A/D、D/A芯片引腳排列時(shí)已考慮此要求[15]。</p&g

76、t;<p><b>　　3.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊</b></p><p>　　3.2.1 H橋驅(qū)動(dòng)原理</p><p>　　如圖3.3所示，此圖為一個(gè)典型的直流電機(jī)控制電路。之所以該電路得名于“H橋驅(qū)動(dòng)電路”，是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜窰。如圖，我們可以認(rèn)為電機(jī)就是H中的橫杠，而4個(gè)三極管組成H的4條垂直腿。正如下圖所畫，H橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括一個(gè)電機(jī)和4個(gè)三極管

77、。若想要讓電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)角線上的一對(duì)三極管必須導(dǎo)通。當(dāng)不同的三極管對(duì)導(dǎo)通情況不同時(shí)，電流方向也會(huì)不同，可能會(huì)從左至右，也可能從右至左流過電機(jī)，這樣就控制了電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。</p><p>　　圖3.3 H橋驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　若要使電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，則使對(duì)角線上的一對(duì)三極管必須導(dǎo)通。比如，如圖3.4所示，要使電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右流過電機(jī)，那么必須是Q1和Q4三極管同時(shí)導(dǎo)通。這

78、樣，電流先從正極經(jīng)過三極管Q1，然后再經(jīng)Q4回到電源負(fù)極，這樣才能使直流電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，正如圖中電流箭頭所示，此時(shí)Q1和Q4導(dǎo)通，電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖3.4 H橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)</p><p>　　圖3.5所示為另一種情況，當(dāng)三極管Q2和Q3同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，電流從正極開始，流經(jīng)Q2，再經(jīng)過直流電機(jī)，最后到達(dá)Q3，這樣直流電機(jī)的電流從右至左，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在小車上表

79、現(xiàn)為左右旋轉(zhuǎn)或者前后旋轉(zhuǎn)。圖中箭頭方向?yàn)殡娏髁鹘?jīng)電機(jī)方向。</p><p>　　圖3.5 H橋驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)</p><p>　　正如上面所述，直流電機(jī)導(dǎo)通，必須使處于對(duì)角線的兩個(gè)三極管同時(shí)導(dǎo)通，也就是說不能使同側(cè)的兩個(gè)三極管同時(shí)導(dǎo)通，比如三極管Q1和Q2同時(shí)導(dǎo)通，那么電流就會(huì)從正極穿過兩個(gè)三極管直接回到負(fù)極，三極管肯能會(huì)被燒壞，因此，為了保證H橋上兩個(gè)同側(cè)的三極管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通，需要采

80、取一些措施。</p><p>　　圖3.6 所示就是為了避免同側(cè)三極管同時(shí)導(dǎo)通而進(jìn)行改進(jìn)的電路，它在原來的H橋電路的基礎(chǔ)上增加了4個(gè)與門和2個(gè)非門。4個(gè)與門同一個(gè)“使能”導(dǎo)通信號(hào)相接，這樣，用這一個(gè)信號(hào)就能控制整個(gè)電路的開關(guān)。而2個(gè)非門通過提供一種方向輸人，可以保證任何時(shí)候在H橋的同側(cè)腿上都只有一個(gè)三極管能導(dǎo)通[16]。</p><p>　　圖3.6 具有使能控制和方向邏輯的H橋電路<

81、;/p><p>　　當(dāng)我們實(shí)際使用H橋焊機(jī)電路時(shí)，用分立元件制作H橋是非常麻煩的，而且比較浪費(fèi)時(shí)間，基于這種考慮，現(xiàn)在市面上有很多封裝好的H橋集成電路，接上電機(jī)、電源和控制信號(hào)就可以很好的使用了，在使用時(shí)給了我們很大的方便。L298N正是帶有兩個(gè)H橋的高集成電路。</p><p>　　3.2.2 L298驅(qū)動(dòng)芯片</p><p>　　L298N 是SGS 公司的產(chǎn)品。其

82、內(nèi)部包含4 通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路, 即內(nèi)含二個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)TT L 邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A 以下的電機(jī)。由L298N 構(gòu)成的PWM功率放大器的工作形式為單極可逆模式，兩個(gè)H橋的下側(cè)橋晶體管發(fā)射極連在一起，1 腳和15腳可單獨(dú)引出連接電流采樣電阻器, 形成電流傳號(hào)。L298 可驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī), OUT l、OUT2 和OUT 3、OUT4 之間分別接兩個(gè)電動(dòng)機(jī)。5、7、10、12 腳接輸入控制電平，控制電

83、機(jī)的正反轉(zhuǎn), ENA、ENB 接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。這些特性使得L298N很適合用作小型直流電機(jī)控制芯片[17]。</p><p>　　L298N集成了雙極性管組成的H橋電路。用單片機(jī)控制晶體管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H橋電路保證了可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很高，是一種廣泛采用的調(diào)速技術(shù)。<

84、;/p><p>　　如圖3.7為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖:</p><p>　　圖3.7 L298驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　L298N引腳圖：</b></p><p>　　具體與單片機(jī)、直流電機(jī)接口電路見附錄A3。</p><p><b>　　3.3電源模塊</b>&l

85、t;/p><p>　　3.3.1 無線遙控部分電源設(shè)計(jì)</p><p>　　當(dāng)無線遙控模塊使用時(shí)，電源只需給單片機(jī)89C2051和無線模塊PTR2000供電，故耗電功率相對(duì)較低。另外，無線遙控模塊和單片機(jī)所需電壓都是5V，而且無線遙控的外殼內(nèi)部空間較小，因此采用9V堿性鋅錳電池供電是不錯(cuò)的選擇。9V堿性鋅錳電池通過LM7805穩(wěn)壓芯片，能夠輕易滿足遙控器的供電要求，并且硬件設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單。由于耗

86、電功率較小，LM7805穩(wěn)壓芯片不用加散熱片。</p><p>　　具體硬件電路設(shè)計(jì)見附錄A1。</p><p>　　3.3.2 無線接收部分電源設(shè)計(jì)</p><p>　　無線接收電路電源需要完成以下任務(wù)：首先，電源必須能給單片機(jī)89C52和無線模塊PTR2000供電，且供電電壓為+5V，因此電源必須能夠變?yōu)?5V；其次，電源必須能夠給兩個(gè)直流電機(jī)供電，也就意味著電

87、源必須有較大的容量，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)消耗功率相對(duì)較大。若用9V鋅錳電池供電，電池會(huì)很快消耗完，因此電源必須有大容量，且能夠充電。最后，由于無線電模塊PTR2000對(duì)于電源有較高要求，需要電壓穩(wěn)定。若用一個(gè)電源給芯片和直流電機(jī)供電，電機(jī)的停轉(zhuǎn)勢(shì)必會(huì)影響電壓的穩(wěn)定，基于這個(gè)原因，需要將芯片供電和直流電機(jī)供電分開來供電。鑒于以上原因，無線接收部分電源設(shè)計(jì)如下，電源分為兩部分，一方面，用9V鋅錳電池經(jīng)LM7805穩(wěn)壓芯片形成+5V電壓，從而給芯片供

88、電，保證了兩電源互不干擾；另一方面，用5節(jié)可充電干電池串聯(lián)起來，從而形成+8V左右的電源給直流電機(jī)供電，接到L298芯片引腳端。</p><p>　　具體硬件電路圖見附錄A2和A3。</p><p><b>　　3.4鍵盤模塊</b></p><p>　　鍵盤模塊需要實(shí)現(xiàn)控制小車的前后左右，若還需要其他功能的話需要另加按鍵，故發(fā)射按鍵個(gè)數(shù)必須不

89、少于4個(gè)。每個(gè)按鍵需要接10KΩ上拉電阻，并與單片機(jī)I/O端口相連接，另一端接地。當(dāng)按鍵不作用時(shí)，每個(gè)按鍵均為高電平，作用時(shí)，對(duì)應(yīng)按鍵變?yōu)榈碗娖?。四個(gè)按鈕分別接到P1.2、P1.3、P1.4和P1.5。通過對(duì)端口不斷的掃描，判斷對(duì)應(yīng)按鍵是否按下。如有鍵閉合，則去除鍵抖動(dòng)，判斷鍵號(hào)并轉(zhuǎn)入對(duì)應(yīng)的鍵處理。如果沒有按鍵按下，單片機(jī)重新掃描端口。</p><p><b>　　3.5其他模塊</b>&l

90、t;/p><p>　　當(dāng)電源接通時(shí)，需要有電源接通標(biāo)志，可用一個(gè)黃色發(fā)光二極管；當(dāng)小車前進(jìn)時(shí)，需要前面綠色車燈亮起，可用兩個(gè)綠色發(fā)光二極管；當(dāng)小車后退時(shí)，需要后面紅色車燈亮起，可用兩個(gè)紅色發(fā)光二極管。因此，需要有五個(gè)發(fā)光二極管。其中四個(gè)車燈對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管需要和單片機(jī)I/O端口相連，用三極管驅(qū)動(dòng)；另一個(gè)，與電源相連。</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)</b>&

91、lt;/p><p>　　4.1軟件設(shè)計(jì)需要完成任務(wù)</p><p>　　由上章節(jié)對(duì)系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)我們可以清楚知道，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)都由硬件單獨(dú)可以完成。所以，系統(tǒng)軟件所要完成的任務(wù)包括一下五個(gè)部分。一，鍵盤掃描程序；二，無線電發(fā)射程序，當(dāng)單片機(jī)掃描鍵盤有鍵按下時(shí)，需要單片機(jī)串口給PTR2000無線模塊發(fā)送有效數(shù)據(jù)；三，無線電接受程序，當(dāng)有效數(shù)據(jù)接受時(shí)，需要PTR2000無線模塊給單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。四

92、，電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，根據(jù)接收到的有效信號(hào)來控制電機(jī)的前進(jìn)，后退，左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)；五，小車前后燈的控制程序，當(dāng)車運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要車燈來判斷車的狀態(tài)。</p><p>　　4.2 PTR2000編程注意事項(xiàng)</p><p>　　PTR2000接收數(shù)據(jù)時(shí)，是隨機(jī)接收的。當(dāng)發(fā)射端有效數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，它能夠接收發(fā)送過來的數(shù)據(jù)；當(dāng)發(fā)射端停止發(fā)射時(shí)，它仍然能夠接收無效數(shù)據(jù)，怎么區(qū)分是有效數(shù)據(jù)，還是無效數(shù)據(jù)，這就需要建立

93、一個(gè)簡(jiǎn)單的協(xié)議。</p><p>　　協(xié)議的第一件事就是能夠識(shí)別噪聲和有效數(shù)據(jù)。噪聲是以隨機(jī)字節(jié)出現(xiàn)的，沒有明顯的方式。通過我們的測(cè)試和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)0xFF后跟0x00在噪聲中不容易發(fā)生，傳輸協(xié)議應(yīng)該在數(shù)據(jù)包前加開始字節(jié)0xFF后跟0。發(fā)送協(xié)議的開始應(yīng)該以一個(gè)任意內(nèi)容的字節(jié)（這是因?yàn)榈谝粋€(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)在發(fā)送時(shí)容易丟失），然后是0xFF后跟一個(gè)0x00；接收協(xié)議規(guī)定只接收以0xFF后跟一個(gè)00x00開始的包[18]&l

94、t;/p><p>　　4.3系統(tǒng)軟件主要程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.3.1 發(fā)射部分控制程序設(shè)計(jì)</p><p>　　遙控部分有單片機(jī)和鍵盤模塊組成，單片機(jī)對(duì)按鍵端口掃描，然后判斷是否是有效信息，若是則通過串口給無線模塊進(jìn)行發(fā)射。程序流程圖如圖4.1：</p><p>　　圖4.1 無線發(fā)射部分程序流程圖</p><p

95、>　　4.3.2 接收部分控制程序設(shè)計(jì)</p><p>　　被控部分主要由單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)芯片、無線接收模塊和直流電機(jī)組成，無線電接收信息，單片機(jī)分析數(shù)據(jù)，然后調(diào)用子程序，從而控制直流電機(jī)動(dòng)作。程序流程圖如下圖4.2：</p><p>　　圖4.2 無線接收部分程序流程圖</p><p><b>　　5 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試</b></p&g

96、t;<p>　　系統(tǒng)調(diào)試可以分為軟件調(diào)試和硬件調(diào)試，當(dāng)然軟件調(diào)試的前提是必須硬件沒有問題，即硬件調(diào)試成功。</p><p><b>　　5.1硬件調(diào)試</b></p><p>　　硬件調(diào)試主要是檢測(cè)硬件電路是否有短路、斷路、虛焊等。具體步驟及測(cè)試結(jié)果如下：</p><p>　　1.檢查電源與地線是否全部連接上，用萬用表對(duì)照電路原理

97、圖測(cè)試各導(dǎo)線是否完全連接，測(cè)試結(jié)果所有連接線都已連接好。</p><p>　　2.檢查所有有極性的元器件是否安裝正確，并改正發(fā)現(xiàn)的問題。</p><p>　　3.嘗試下載程序，看能否把程序下載到單片機(jī)里面，并解決遇到的問題。</p><p>　　硬件調(diào)試時(shí)，遇到了幾個(gè)問題，在老師幫助下都得到了解決，問題如下：</p><p>　　1.當(dāng)程序通

98、過燒錄器寫入單片機(jī)時(shí)，單片機(jī)沒有按照預(yù)定設(shè)計(jì)工作，后經(jīng)過老師提醒，用示波器檢測(cè)晶的震蕩電路是否正確。開始檢測(cè)時(shí)，晶振沒有產(chǎn)生鋸齒波形，后來給震蕩電路換了一個(gè)電容，才產(chǎn)生了鋸齒波形。</p><p>　　2.檢測(cè)無線傳輸模塊傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，編寫了一個(gè)簡(jiǎn)單程序，但是無線模塊不能正常工作，后用萬能表檢測(cè)出無線傳輸模塊引腳電平，發(fā)現(xiàn)一個(gè)引腳不對(duì)，沒有接地，從而連接了一個(gè)跳線。 </p><p><

99、;b>　　5.2軟件調(diào)試</b></p><p>　　在系統(tǒng)調(diào)試中，軟件調(diào)試占主要地位。軟件調(diào)試需要使用了仿真器，示波器，和萬能表。其具體步驟如下：</p><p>　　1.由于開始無法確定發(fā)射程序是否正確，因此可使發(fā)射程序先簡(jiǎn)單點(diǎn)兒，讓程序控制使無線模塊一直發(fā)射00H,FFH,0EH(任意一個(gè)十六進(jìn)制數(shù))，用Keil軟件將編寫的程序打開，進(jìn)行編譯，調(diào)試，然后生成后綴為H

100、EX文件，之后通過TOPWIN系列的燒錄器把該文件寫入發(fā)射板單片機(jī)中。</p><p>　　2.當(dāng)把無線發(fā)射程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)后，接上電源，用示波器檢測(cè)無線模塊DO引腳，如果看到示波器中顯示不同占空比的高低電平時(shí)，說明程序正確。否則，程序不正確。</p><p>　　3.確定發(fā)射程序正確后，用仿真器接到無線接收板上，作為其控制單片機(jī)。應(yīng)用仿真器進(jìn)行程序調(diào)試，是給我?guī)砹撕艽蟮姆奖?。?dāng)接入仿真器

101、后，把編好的程序用Keil軟件打開，然后進(jìn)行仿真測(cè)試。程序控制無線電模塊為接收模式，當(dāng)接受到有效數(shù)據(jù)時(shí)，可以使車一個(gè)電機(jī)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)沒有有效數(shù)據(jù)時(shí)，使電機(jī)停止不動(dòng)。這樣就能初步檢測(cè)出無線電是否能導(dǎo)通了。</p><p>　　4.當(dāng)確定無線電模塊能夠正常工作后，下面就是對(duì)控制邏輯進(jìn)行測(cè)試。一開始，可以先用兩個(gè)按鍵，如前后按鍵。若按一個(gè)前按鍵，接收端得到相應(yīng)數(shù)據(jù)，則小車會(huì)前進(jìn)；反之，后退。然后，增加為四個(gè)鍵，當(dāng)四個(gè)按鍵調(diào)

102、試完成后，就是對(duì)小燈進(jìn)行調(diào)試。</p><p><b>　　5.3調(diào)試結(jié)果</b></p><p>　　經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)試，小車能夠?qū)崿F(xiàn)基本上實(shí)現(xiàn)了任務(wù)要求。按下前進(jìn)鍵時(shí)，小車前進(jìn)，同時(shí)前燈亮；按下后退鍵時(shí)，小車后退，同時(shí)后燈亮；按下左轉(zhuǎn)鍵時(shí)，小車左轉(zhuǎn)；按下右轉(zhuǎn)鍵時(shí)，小車右轉(zhuǎn)。這和要求實(shí)現(xiàn)的任務(wù)基本一致。但是，在這期間也遇到了一些問題，就是無線模塊不太穩(wěn)定，就是遙控部

103、分，由于未知原因的影響，容易受到干擾，使遙控不太靈敏。由于這個(gè)原因，怎么解決小車飛車成為了一個(gè)主要問題。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　這次的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)與以往的課程設(shè)計(jì)不同，在時(shí)間上它貫穿了整個(gè)一個(gè)學(xué)期，從開學(xué)第一周的廣泛收集查閱資料，經(jīng)歷了老師一次次細(xì)心的檢查與指導(dǎo)，到后來的制作電路板，乃至到后來的一次次的軟硬件調(diào)試，形成

104、了一個(gè)完整的鍛煉體系，在這個(gè)過程中，我們的收獲是曾經(jīng)做的設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)中無法比擬的，現(xiàn)在從以下幾個(gè)方面講述以下我們的感受。</p><p>　　在最初的收集資料時(shí)，我們還是使用百度，谷歌等索引查閱，后來經(jīng)老師指教才知道學(xué)校有一個(gè)這么好的圖書資源，我們?cè)谥袊?guó)知網(wǎng)，電子網(wǎng)等搜索文獻(xiàn)，真是又準(zhǔn)確又權(quán)威，不僅找到了相關(guān)資料，而且還發(fā)現(xiàn)很多以前沒接觸過的新知識(shí)，為日后對(duì)專業(yè)課的認(rèn)知提供了更好的條件。</p>&

105、lt;p>　　在制作硬件的部分，我們可是費(fèi)了很大周折，由于我們做的是遙控小汽車，遙控器部分的PCB板就需要特殊處理一番，首先是它的規(guī)格，它的形狀需要與遙控器的外殼相配，且外殼的邊長(zhǎng)不到十厘米，這就要求我們事先把元件的位置設(shè)計(jì)好，我們就一點(diǎn)點(diǎn)測(cè)量，一點(diǎn)點(diǎn)修改，生怕出現(xiàn)一點(diǎn)誤差導(dǎo)致PCB板安不到遙控器外殼里。在畫PCB 板的幾天里，收獲極大，我們把相關(guān)教材翻了又翻看了又看，才發(fā)現(xiàn)制作PCB板有很多奧妙很多樂趣，最后看著一塊自己精心打造

106、的PCB板很是欣慰，但工作才剛剛開始。</p><p>　　接下來我們利用等待電路板的十天里，把軟件設(shè)計(jì)中的部分電路調(diào)試出來，在調(diào)試電動(dòng)機(jī)時(shí)，我們用的兼容性較好的功能齊全的L298芯片，但是電動(dòng)機(jī)沒有反應(yīng)沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，分別排除了電池沒電，芯片連接及程序設(shè)計(jì)等一系列原因外，才發(fā)現(xiàn)原來是電源轉(zhuǎn)換部分出了問題，芯片規(guī)格不同管腳位置也不同，于是又用鉗子等工具把管腳扳過來，浪費(fèi)了一個(gè)小時(shí)時(shí)間，很不甘心，日后在有類似的一定要借鑒

107、。</p><p>　　在電路板和元件都齊全之后，開始了一個(gè)簡(jiǎn)單而需極其細(xì)心的焊接工作，包括元件的安放，管腳的對(duì)應(yīng)，到最后檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)接地管腳是懸空的，仔細(xì)核對(duì)電路板原理圖才發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)自己安放的一個(gè)焊盤沒有連接，于是又重新引了一根導(dǎo)線才使之完整。</p><p>　　接下來就是耗時(shí)最長(zhǎng)的軟件調(diào)試部分了，我們聽取了老師的意見，采取分塊調(diào)試，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)靈活，無線電發(fā)射接收模塊分別好使之后，

108、進(jìn)行了組裝工作。我們小組二人，一人發(fā)射一人接收，可是沒有現(xiàn)象，一連調(diào)試數(shù)日都沒有進(jìn)展，當(dāng)時(shí)都有放棄的念頭了，后來又去找到老師，老師給了兩塊仿真器讓我們調(diào)試觀察，在幾天之后，小汽車終于能接收遙控了。初步實(shí)現(xiàn)了前后左右四個(gè)方向的功能，當(dāng)時(shí)的興奮勁無以言表。我們終于能自我設(shè)計(jì)并完成一個(gè)遙控式的小汽車了，接下來還有很多額外的功能沒有實(shí)現(xiàn)，等在日后完成。</p><p>　　回顧在整個(gè)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)過程中，苦樂兼得，由最初

109、畫板時(shí)的煩躁與后來的樂趣，由最初調(diào)試毫無進(jìn)展想到放棄到后來的克服困難后的樂此不疲的堅(jiān)持，感受到的不只是專業(yè)知識(shí)的拓展與延伸，還是對(duì)意志品格的磨練。以后會(huì)珍惜每一次這樣的機(jī)會(huì)，增加專業(yè)知識(shí)，打好更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 華兵.MCS-51單片機(jī)原理應(yīng)用.武漢：武漢華中科技大學(xué)出版社，2002 .5．<