基于pic16F877A的無(wú)線遙控小車的設(shè)計(jì)

1、Abstract At present, speech synthesis, speech recognition, voice storage and playback technology is more widely applied, despite the use of general monitoring and control system in the SCM have the hardware circuit (such as the A / D, D / A, memory, etc.) can be completed Voice of the digital signal

2、 processing, but a single function of comparison, and the effect is not very good. In this paper, SCM AT89C52 voice and the voice chip ISD2560 of storage systems, and the voice of the Sub-taking, portfolio intervals, with LCD liquid Crystal display module OCMJ2X8, can achieve a simple function of th

3、e bus station reported. System hardware circuit is simple, easy adjustment, cost-effective and practical.Key words: Voice recording system MCU AT89C52 ISD2560目目 錄錄1 緒 論.11.1 研究意義和目的 .11.2 國(guó)內(nèi)外無(wú)線遙控機(jī)器人的研究狀況 .21.3 本章小結(jié) .32 PIC16F877A 芯片及無(wú)線遙控的簡(jiǎn)介.42.1 PIC 單片機(jī)簡(jiǎn)介 .42.1.1 PIC 單片機(jī)簡(jiǎn)介.42.1.2 PIC 單片機(jī)的優(yōu)勢(shì).42.1.3 在

4、 8 位單片機(jī)中 PIC 與 51 系列單片機(jī)的比較.62.2 無(wú)線遙控技術(shù).82.2.1 無(wú)線遙控簡(jiǎn)介及分類.82.2.2 天線的選用.92.3 無(wú)線電收發(fā)模塊簡(jiǎn)介 .122.3.1 調(diào)頻收發(fā)模塊和調(diào)幅收發(fā)模塊的對(duì)比.122.3.2 無(wú)線發(fā)射模塊 TX-3.132.3.3 無(wú)線接收模塊 RX-3.142.4 車體簡(jiǎn)介 .172.4.1 車體特點(diǎn).172.4.2 車體詳解.182.5 本章小結(jié).213 無(wú)線遙控小車的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn).223.1 無(wú)線遙控小車的任務(wù).223.2 無(wú)線遙控小車的硬件組成.223.2.1 無(wú)線收發(fā)模塊簡(jiǎn)介.223.2.2 編碼芯片 PT2262.233.2.3 解碼芯

5、片 PT2272.243.2.4 PT2262 和 PT2272 芯片的地址編碼設(shè)定和修改.283.2.5 主芯片外部電路.293.3 小結(jié) .304 無(wú)線遙控小車的軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn).314.1 小車軟件設(shè)計(jì)流程.314.2 信號(hào)的接收與處理 .334.3 PWM 信號(hào)的控制 .344.3.1 PWM 信號(hào)的占空比.354.3.2 PWM 信號(hào)的初始化.364.4 開發(fā)工具.364.4.1 MPLAB IDE 集成開發(fā)環(huán)境.364.4.2 ICD2 仿真器.374.5 調(diào)試 .384.6 小結(jié) .41結(jié) 論.42參 考 文 獻(xiàn).43致 謝.44附錄 A 程序清單及其說(shuō)明.45附錄 B 遙控器電路

6、圖.48附錄 C 主控制板電路圖.491 緒緒 論論1.1 研究意義和目的研究意義和目的無(wú)線電，是無(wú)線電技術(shù)的簡(jiǎn)稱，是一門專門研究利用無(wú)線電波傳送各種信息的技術(shù)學(xué)科。早在兩千多年前，人們就發(fā)現(xiàn)了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象。我國(guó)早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期(公元前475 一 211 年) 就發(fā)明了司南。而人類對(duì)于電和磁的真正認(rèn)識(shí)和廣泛應(yīng)用，迄今還只有一百多年歷史。在第一次產(chǎn)業(yè)革命浪潮的推動(dòng)下，許多科學(xué)家對(duì)電和磁現(xiàn)象進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，從而取得了重大進(jìn)展。電磁學(xué)基本規(guī)律的研究，為后來(lái)無(wú)線電的誕生起到了重要的孕育作用。英國(guó)的麥克斯韋在總結(jié)前人工作基礎(chǔ)上，提出了一套完整的“電磁理論” ，表現(xiàn)為四個(gè)微分方程。這就是后人所稱的“麥

7、克斯韋方程組” 。麥克斯韋得出結(jié)論：運(yùn)動(dòng)著的電荷能產(chǎn)生電磁輻射，形成逐漸向外傳播的、看不見(jiàn)的電磁波。他雖然并未提出“無(wú)線電”這個(gè)名詞，但他的電磁理論卻已經(jīng)告訴人們， “電”是可以“無(wú)線”傳播的。 1887 年，德國(guó)物理學(xué)家赫茲年第一次用人工方式產(chǎn)生出了電磁波，以實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。意大利的馬可尼和俄國(guó)的波波夫在不同的國(guó)度里，幾乎在相同的時(shí)間(1895 和 1896)獲得了無(wú)線電通信的成功，他們創(chuàng)造性的勞動(dòng)，揭開了電磁學(xué)發(fā)展的新篇章，無(wú)線電技術(shù)作為一門新科學(xué)從此誕生了。今天，利用無(wú)線電波傳送聲音和圖像節(jié)目的廣播和電視，已經(jīng)深入到社會(huì)生活的各個(gè)角落，成了億萬(wàn)人民的伴侶。利用無(wú)線電波可以傳播信號(hào)

8、的這一特性，無(wú)線電遙控技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。無(wú)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(wú)線操縱和控制，這種無(wú)線控制的方式就叫做無(wú)線電遙控。 在第一次世界大戰(zhàn)時(shí)，無(wú)線電遙控應(yīng)用較多的是在軍事上，將遙控裝置安裝在魚雷，當(dāng)魚雷發(fā)射后利用遙控魚雷去攻擊敵方的船只和艦艇，使得魚雷的命中率大大的提高。到了第二次世界大戰(zhàn)時(shí)，納粹德國(guó)又將無(wú)線電遙控系統(tǒng)安裝在 V2 火箭上，對(duì)英國(guó)倫敦進(jìn)行了大規(guī)模的轟炸，在那時(shí)可以說(shuō)無(wú)線電遙控技術(shù)發(fā)揮到了極至。后來(lái)隨著晶體管的發(fā)明和集成電路的誕生，無(wú)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(wú)線電遙控技術(shù)的結(jié)晶，它

9、已經(jīng)不再是軍事領(lǐng)域唯一成員，我們的日常生活可以說(shuō)是已經(jīng)離不了無(wú)線電遙控，如：遙控監(jiān)視、報(bào)警、遙控電視、遙控玩具等等。本次設(shè)計(jì)所要講述的關(guān)于無(wú)線電遙控的小車就是無(wú)線電技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用。1.2 國(guó)國(guó)內(nèi)外無(wú)線遙控機(jī)器人的研究狀況內(nèi)外無(wú)線遙控機(jī)器人的研究狀況美國(guó)、日本、德國(guó)以及包括中國(guó)在內(nèi)的很多國(guó)家對(duì)遙控機(jī)器人技術(shù)這一課題進(jìn)行了研究，并取得了一定的成果。從遙控視距的角度來(lái)看，遙控技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了一下三個(gè)階段：視距（LOS-Line-of-sight）遙控、超視距（ELOS）遙控和遠(yuǎn)程無(wú)線遙控。對(duì)于視距遙控，操作員不與機(jī)器有直接接觸，已位于作業(yè)區(qū)內(nèi)的危險(xiǎn)范圍外，通過(guò)直接觀察、發(fā)送指令來(lái)控制工程機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，一般

10、來(lái)，其可靠遙控作業(yè)距離為幾十米。在視距遙控基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的超視距遙控，雖然仍需要操作員接近工作作業(yè)區(qū)，但是通過(guò)其先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳輸手段和控制技術(shù)能夠?yàn)椴僮鲉T提供機(jī)器作業(yè)區(qū)的反饋信息來(lái)克服視距遙控的某些局限性，增強(qiáng)了操作員對(duì)機(jī)械的遙控控制能力（視距范圍之外） 。對(duì)于遠(yuǎn)程無(wú)線遙控系統(tǒng)，操作人員從遠(yuǎn)離機(jī)器工作區(qū)的安全地點(diǎn)進(jìn)行操作；較之前兩者，這種系統(tǒng)主端提供了良好的人機(jī)界面，能完全模擬從端控制的操作裝置，在從端實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能以及自定義工作流程自主控制功能等。此時(shí)從端還具有自診斷安全控制功能，為遠(yuǎn)程遙控提供了可靠保證1。隨著工業(yè)自動(dòng)化水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的不斷提高，世界各發(fā)達(dá)國(guó)家都非常重視用于各種目的、不

11、同場(chǎng)合機(jī)器人遙控系統(tǒng)的研究開發(fā)工作。國(guó)內(nèi)對(duì)遙控機(jī)器人的研究起步相對(duì)于國(guó)外來(lái)說(shuō)晚了些，總體發(fā)展水平也落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家。國(guó)內(nèi)的研究主要集中在如哈爾濱工程大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)等高等院校和中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所等科研機(jī)構(gòu)。經(jīng)過(guò)多年的努力，在航空航天、海洋開發(fā)、核工業(yè)已經(jīng)國(guó)防軍事、工程機(jī)械等領(lǐng)域也取得了不少研究成果。“探索者”好機(jī)器人是由中科院研制的第一臺(tái)自治水下機(jī)器人，主要用于防險(xiǎn)救生作業(yè)和海底資源考察等。 “勇士號(hào)”遙控移動(dòng)式機(jī)器人是“863”計(jì)劃智能機(jī)器人主題的一個(gè)樣機(jī)，研制目的是跟蹤世界先進(jìn)水平，掌握一些列在惡劣環(huán)境下使用的遙控機(jī)器人高新技術(shù)，尋求一種可以更好地代替人類在

12、危險(xiǎn)、惡劣、有害環(huán)境中作業(yè)的工具。它通過(guò)設(shè)在安全區(qū)的控制站能遙控處在危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下作業(yè)的機(jī)器人。根據(jù)作業(yè)環(huán)境和內(nèi)容可選擇光纜通信和無(wú)線通訊兩種方式，遙控距離 100 米。1.3 本章小結(jié)本章小結(jié)本章主要講述了無(wú)線遙控機(jī)器人的研究目的及其國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，并且對(duì)無(wú)線遙控機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域的作用進(jìn)行了探討。2 PIC16F877A 芯片及無(wú)線遙控的簡(jiǎn)介芯片及無(wú)線遙控的簡(jiǎn)介PIC 單片機(jī)（Peripheral Interface Controller）是一種控制外圍設(shè)備的集成電路（IC） ，是把 CPU、ROM 和 I/O 等集成在一塊芯片上的特殊微型計(jì)算機(jī)。它是具有分散功用（多任務(wù)）功能的 CPU

13、2。由 PIC 單片機(jī)處理無(wú)線接收模塊接收到的信號(hào)，再輸出相應(yīng)的的控制信號(hào)和 PWM調(diào)速信號(hào)就是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，下面將對(duì)該系統(tǒng)所采用的硬件模塊進(jìn)行逐個(gè)介紹。2.1 PIC 單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)簡(jiǎn)介2.1.1 PIC 單片機(jī)簡(jiǎn)介美國(guó) Microchip 公司在 1990 年僅排名世界第 20 位，經(jīng)過(guò) 10 余年的積極拓展，其8 位單片機(jī)的業(yè)績(jī)節(jié)節(jié)攀升。據(jù)市場(chǎng)研究公司 Gartner Dataquest 于 2003 年 6 月公布的“2002 年單片機(jī)市場(chǎng)額份和單位出貨量”報(bào)告，Microchip 公司 8 位機(jī)已躍居全球“第一” ，占到全球市場(chǎng)份額的 16.1%。Microchip 公司推出的

14、PIC 系列單片機(jī)由于采用精簡(jiǎn)指令集、哈佛總線結(jié)構(gòu)、流水線指取的方式，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比高，深受國(guó)內(nèi)客戶的普遍歡迎。在工業(yè)控制、消費(fèi)電子產(chǎn)品、辦公自動(dòng)化設(shè)備、智能儀器儀表、汽車電子等不同的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用3。 2.1.2 PIC 單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)1、 PIC 最大的特點(diǎn)是不搞單純的功能堆積，而是從實(shí)際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價(jià)格比，靠發(fā)展多種型號(hào)來(lái)滿足不同層次的應(yīng)用要求。就實(shí)際而言，不同的應(yīng)用對(duì)單片機(jī)功能和資源的需求也是不同的。比如，一個(gè)摩托車的點(diǎn)火器需要一個(gè) I/O 較少、RAM 及程序存儲(chǔ)空間不大、可靠性較高的小型單片機(jī)，若采用 40 腳且功能強(qiáng)大的單片機(jī)，投資大不說(shuō)，使用起來(lái)也不方便。P

15、IC 系列從低到高有幾十個(gè)型號(hào)，可以滿足各種需要。其中，PIC12C508 單片機(jī)僅有 8 個(gè)引腳，是世界上最小的單片機(jī)，如圖 2.1所示。圖 2.1 PIC12C508 單片機(jī)外型該型號(hào)有 512 字節(jié) ROM、25 字節(jié) RAM、一個(gè) 8 位定時(shí)器、一根輸入線、5 根 I/O 線，市面售價(jià)在 36 元人人民幣。這樣一款單片機(jī)在象摩托車點(diǎn)火器這樣的應(yīng)用無(wú)疑是非常適合。PIC 的高檔型號(hào)，如 PIC16C74（尚不是最高檔型號(hào)）有 40 個(gè)引腳，其內(nèi)部資源為 ROM 共 4K、192 字節(jié) RAM、8 路 A/D、三個(gè) 8 位定時(shí)器、兩個(gè) CCP 模塊、三個(gè)串行口、一個(gè)并行口、11 個(gè)中斷源、

16、33 個(gè) I/O 腳。這樣一個(gè)型號(hào)可以和其它品牌的高檔型號(hào)媲美。2、精簡(jiǎn)指令使其執(zhí)行效率大為提高。PIC 系列 8 位 CMOS 單片機(jī)具有獨(dú)特的RISC 結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)總線和指令總線分離的哈佛總線（Harvard）結(jié)構(gòu)，使指令具有單字長(zhǎng)的特性，且允許指令碼的位數(shù)可多于 8 位的數(shù)據(jù)位數(shù)，這與傳統(tǒng)的采用 CISC 結(jié)構(gòu)的 8位單片機(jī)相比，可以達(dá)到 2:1 的代碼壓縮，速度提高 4 倍。3、產(chǎn)品上市零等待（Zero time to market）。采用 PIC 的低價(jià) OTP 型芯片，可使單片機(jī)在其應(yīng)用程序開發(fā)完成后立刻使該產(chǎn)品上市。4、PIC 有優(yōu)越開發(fā)環(huán)境。OTP 單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性是一個(gè)重

17、要的指標(biāo)，象普通 51 單片機(jī)的開發(fā)系統(tǒng)大都采用高檔型號(hào)仿真低檔型號(hào)，其實(shí)時(shí)性不盡理想。PIC 在推出一款新型號(hào)的同時(shí)推出相應(yīng)的仿真芯片，所有的開發(fā)系統(tǒng)由專用的仿真芯片支持，實(shí)時(shí)性非常好。就我個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)看，還沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)仿真結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行結(jié)果不同的情況。5、其引腳具有防瞬態(tài)能力,通過(guò)限流電阻可以接至 220V 交流電源,可直接與繼電器控制電路相連,無(wú)須光電耦合器隔離，給應(yīng)用帶來(lái)極大方便。6、徹底的保密性。PIC 以保密熔絲來(lái)保護(hù)代碼，用戶在燒入代碼后熔斷熔絲，別人再也無(wú)法讀出，除非恢復(fù)熔絲。目前，PIC 采用熔絲深埋工藝，恢復(fù)熔絲的可能性極小。7、自帶看門狗定時(shí)器，可以用來(lái)提高程序運(yùn)行的可靠性。

18、8、睡眠和低功耗模式。雖然 PIC 在這方面已不能與新型的 TIMSP430 相比，但在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合還是能滿足需要的3。2.1.3 在 8 位單片機(jī)中 PIC 與 51 系列單片機(jī)的比較PIC 的堆棧結(jié)構(gòu)是硬件固定的，PIC16F877A 有 8 級(jí)深度的硬件堆棧，51 系列單片機(jī)的堆棧結(jié)構(gòu)是在 RAM 區(qū)，由程序指定 SP 的開始位置。 PIC 的 RAM 區(qū)每個(gè) Byte 的位都可以尋址，有 4 條專用的位操作指令和 2 條移位指令。51 系列單片機(jī)的只有 0 x20 到 0 x2F 的 Bytes 的位是可以尋址，有 17 條專用的位操作指令和 4 條移位指令。 PIC 的 ROM 和

19、 RAM 是采用“頁(yè)”結(jié)構(gòu)的，每頁(yè)為 512 個(gè) Bytes，通過(guò) STATUS的位來(lái)選擇不同的頁(yè)，在程序調(diào)用和變量尋址的時(shí)候，要先確定目標(biāo)的頁(yè)，使用起來(lái)不是很方便。51 系列單片機(jī)的 ROM 是可以在 64K 范圍內(nèi)尋址的，可程序直接尋址調(diào)用；RAM 在 0 到 0 x7F 可以直接尋址或間接尋址，0 x80 以上地址的 RAM(包括擴(kuò)展的RAM)只有間接尋址。2.1.4 PIC16F877A 芯片簡(jiǎn)介從前幾節(jié)對(duì) PIC 系列單片的介紹，我們知道 PIC 單片機(jī)是采用 RISC 結(jié)構(gòu)和 Harvard 雙總線結(jié)構(gòu),運(yùn)行速度快,低工作電壓,低功耗，低價(jià)格的高性價(jià)比單片機(jī)。16F877 是 PI

20、C 系列單片機(jī)中較為典型的芯片，16F877A 是前者的改進(jìn)版，前者的FLASH 擦寫周期是 1000 次，而后者的 FLASH 擦寫周期是前者的 100 倍，也就是 10萬(wàn)次。16F877A 的主要性能參數(shù)如下所示： 具有高性能 RISC CPU 僅有 35 條單字指令 100000 次擦寫周期 除程序分支指令為兩個(gè)周期外，其余均為單周期指令 運(yùn)行速度：DC-20MHZ 始終輸入DC-200ns 指令周期 8K*14 個(gè) FLASH 程序存儲(chǔ)器368*8 個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）字節(jié)256*8EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器字節(jié) 提供 14 個(gè)中斷源 功耗低在 5V，4MHZ 時(shí)鐘運(yùn)行時(shí)電流小于 2m

21、A在 3V，32KHZ 時(shí)鐘運(yùn)行時(shí)電流小于 20A 支持在線串行編程（ICSP） 運(yùn)行電壓范圍廣，2.0V 到 5.5V 輸入及輸出電流可達(dá) 25mA Timer0：帶有預(yù)分頻器的 8 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 Timer1：帶有預(yù)分頻器的 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，在使用外部晶體振蕩時(shí)鐘時(shí)，在睡眠期間仍能工作 Timer2：帶有 8 位周期寄存器，預(yù)分頻器和后分頻器的 8 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 個(gè)捕捉器，比較器，PWM 模塊其中：捕捉器是 16 位，最大分辨率是 12.5ns比較器是 16 位，最大分辨率是 200nsPWM 最大分辨率是 10 位 10 位多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器4,22-23如圖 2.2

22、和圖 2.3 是 PIC16F877A 的實(shí)物圖及引腳圖：圖 2.2 PIC16F877A 實(shí)物圖注：PIC16F877A 是 16F877 的升級(jí)芯片，管腳兼容圖 2.3 PIC16F877A 引腳圖2.2 無(wú)線遙控技術(shù)無(wú)線遙控技術(shù)2.2.1 無(wú)線遙控簡(jiǎn)介及分類無(wú)線遙控是指實(shí)現(xiàn)對(duì)被控目標(biāo)的非接觸遙遠(yuǎn)控制，在工業(yè)控制、航空航天、家電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。無(wú)線遙控和無(wú)線傳輸系統(tǒng)與有線和紅外設(shè)備相比提高了移動(dòng)自由度。由此使無(wú)線遙控裝置和無(wú)線傳輸系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越多。相對(duì)電纜連線的優(yōu)點(diǎn)在于安裝成本低(無(wú)需布線、不用地下工程、沒(méi)有電纜槽)，提高了靈活性并降低了維護(hù)成本。按傳輸控制指令信號(hào)的載體來(lái)分，無(wú)

23、線遙控可分為三種：1、紅外遙控器，最熟悉的就是家里的電視機(jī)遙控器，使用的時(shí)候需要對(duì)準(zhǔn)接收端方向。紅外其實(shí)也是光的一種，因此具有方向性。這種類型的遙控器成本比較便宜，也很容易進(jìn)行編碼，進(jìn)行多功能遙控；2、聲控，比較常見(jiàn)的是樓梯走廊的聲控路燈開關(guān)，和超聲波遙控器。這種遙控器簡(jiǎn)單，有時(shí)候甚至不需要專門的遙控器，只要跺跺腳，吹個(gè)口哨，或者按一下皮球（一種可以發(fā)出超聲波的吹氣球） ；3、無(wú)線電遙控器，最常見(jiàn)的是騎車或者摩托車的防盜報(bào)警器的遙控器就屬于無(wú)線電遙控器，這種遙控器的成本比較高，電路也最復(fù)雜，當(dāng)然性能也最好。這種遙控器控制距離最遠(yuǎn)，穿障礙能力最強(qiáng)。這次設(shè)計(jì)采用的就是無(wú)線電遙控。 無(wú)線控制距離通常

24、由遙控器的發(fā)射功率決定，發(fā)射功率越大，距離越遠(yuǎn)。通常發(fā)射功率 1W 的遙控器，控制距離開闊地可以達(dá)到 5 公里。當(dāng)然還有 5W，25W 甚至更高的功率，但是使用這種大功率遙控發(fā)射設(shè)備，需要到無(wú)線電委員會(huì)和公安局申請(qǐng)和備案，否則會(huì)被相關(guān)部門追究責(zé)任。穿透能力除了和發(fā)射功率有關(guān)外，和使用的無(wú)線電頻率有關(guān)，以及障礙物的體積和導(dǎo)電性有關(guān)。頻率越高，繞過(guò)障礙物的能力越弱，但是天線可以越短。障礙物如果導(dǎo)電，信號(hào)就會(huì)被屏蔽。 具體使用時(shí)還要看使用的環(huán)境，以及產(chǎn)品的用途，電子市場(chǎng)有成品和半成品的遙控器材。通常水下的遙控和通訊和陸地上類似，只是不是用紅外遙控，而是用藍(lán)綠激光（這是國(guó)外試驗(yàn)的潛艇和衛(wèi)星通訊的一種方

25、式）這種方式一般是軍用，民用不適合，因?yàn)槌杀咎?。還有一種聲波遙控通訊，類似潛艇的聲吶，這種方式在水下傳輸效果不錯(cuò)，不過(guò)同樣設(shè)備復(fù)雜。對(duì)于無(wú)線電通訊，由于海水導(dǎo)電，因此無(wú)線電波只能傳到海水表面，或者離表面不遠(yuǎn)的地方，潛艇通常會(huì)把天線放到水面來(lái)接收和發(fā)送信息。 2.2.2 天線的選用任何依靠電磁波傳送信息的無(wú)線電設(shè)備都需要天線。天線是一種轉(zhuǎn)能器，當(dāng)發(fā)射時(shí)，它把發(fā)射機(jī)的高頻電流轉(zhuǎn)換成空間電磁波。接收時(shí)，它又把從空間截獲的電磁波轉(zhuǎn)換成高頻電流送入接收機(jī)?，F(xiàn)在市面上使用的天線主要有兩種：1、鞭天線，袖珍超短波無(wú)線電臺(tái)，接收與發(fā)射共用一付天線。但考慮到使用環(huán)境的不同，一般該機(jī)都配有兩種不同型式的天線供選

26、用：一種是四分之一波長(zhǎng)鞭天線，另一種是小型螺旋天線。四分之一波長(zhǎng)鞭天線是一種由多節(jié)金屬桿組成的普通拉桿天線。工作時(shí)天線與發(fā)射機(jī)發(fā)出的高頻電流產(chǎn)生諧振。理論上，諧振時(shí)鞭天線的長(zhǎng)度應(yīng)該是諧振頻率相對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的四分之一。但是，由于電磁波在金屬桿中的傳播速度比在空氣中稍小，電磁波在金屬桿上傳播的波長(zhǎng)也相應(yīng)稍短，因此實(shí)際使用時(shí)鞭天線的長(zhǎng)度要比四分之一波長(zhǎng)略短。這個(gè)縮短系數(shù)與工作頻率、金屬桿直徑有關(guān)。工作頻率越高，金屬桿直徑越大，縮短值也大。比如某拉桿天線平均直徑是 4.5 厘米，縮短系數(shù)為0.97，取電臺(tái)工作的中心頻率對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的四分之一乘以該縮短系數(shù)就可以得出實(shí)際天線長(zhǎng)度。 2、螺旋天線，螺旋天線是一種新

27、型的小型化通訊天線，它對(duì)于移動(dòng)通訊中使用的袖珍無(wú)線電臺(tái)特別適用。因?yàn)殚L(zhǎng)度為 1 米多的天線對(duì)袖珍機(jī)來(lái)說(shuō)并不合適，給使用者帶來(lái)不便，尤其是在高壓電線附近使用會(huì)有危險(xiǎn)。為此專門為該機(jī)設(shè)計(jì)了總長(zhǎng)度不到拉桿天線三分之一的小型螺旋天線6。這種天線目前已開始在通訊及電視等方面獲得應(yīng)用。這里重點(diǎn)談?wù)勊慕Y(jié)構(gòu)、工作原理、計(jì)算公式和制作方法：（1）結(jié)構(gòu)：把金屬導(dǎo)線按一定的間距曲繞成螺旋形狀，并用絕緣材料支桿沿螺旋的軸向方向把線圈支撐起來(lái)，螺旋的端與發(fā)射機(jī)的輸出端連接，另一端開路，就構(gòu)成了螺旋天線。例如某產(chǎn)品是用直徑 1.2 毫米碳素鋼絲，在普通車床上繞成平均直徑為厘米的螺旋若干圈，并用截面為梅花狀的熱成型聚丙烯

28、芯桿支攆起來(lái)。螺旋外面用丁膳橡膠管密封以防雨水漫蝕。（2）工作原理：小型螺旋天線是一個(gè)慢波系統(tǒng)。電磁波在螺旋軸向方向上的傳播遺度 u 比在空氣中的速度（近似為光速 C）小很多，所以波長(zhǎng)也相應(yīng)短很多。為了與工作頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)加以區(qū)別，把螺旋線中的波長(zhǎng)叫做“導(dǎo)波長(zhǎng)”?，F(xiàn)在可以粗略地認(rèn)為電磁波是沿著金屬螺旋線繞制方向近似以光速 C 傳播的，當(dāng)電磁波沿螺旋線繞一圈從 a 點(diǎn)到達(dá) b 點(diǎn)時(shí)，實(shí)際上電磁波在螺旋的軸向上只走了 S 的路程（螺距） ，把這一螺旋圈在平面上展開成直角三角形，則斜邊代表電磁波沿螺旋線的傳播速度 C，短直角邊代表電磁波沿 螺旋軸向的傳播速度 u，如圖 2.4 所示： 圖 2.4 螺

29、旋天線模型由直角三角形的幾何關(guān)系式 uC*sin 可知（ 角是螺旋切線與水平線的夾角） ，因 sinD，同時(shí) D 又比工作波長(zhǎng)小很多，則可按（2.1）近似公式7,176 進(jìn)行計(jì)算： 1530hNf DD（2.1）計(jì)算時(shí)應(yīng)根據(jù)使用條件，選定螺旋宜徑 D、長(zhǎng)度 h（以米為單位） ，工作頻率 f 由中心頻率決定，根據(jù)上式計(jì)算出對(duì)應(yīng)的螺旋圈數(shù) N，當(dāng)然選定的 h 要比 D 大很多，大約十倍以上。繞制螺旋所用金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度可按式（2.2）計(jì)算： lND（2.2）例如一袖珍機(jī)中心工作頻率取為 72.2MHZ，螺旋平均直徑 D=1cm，希望天線尺寸不超過(guò) 25cm，則按式（2.1）計(jì)算總?cè)?shù)為 79.2 圈

30、，按式（2.2）計(jì)算所用導(dǎo)線長(zhǎng)度約2.5 米。業(yè)余制作與上述袖珍無(wú)線電臺(tái)配用的鞭天線可用壁厚為 0.2 毫米的薄銅管自制，管的外徑在 5-7 毫米為宜，長(zhǎng)度 1 米。若外徑粗些，其長(zhǎng)度可略短 2-3 厘米。銅管的一頭與發(fā)射機(jī)輸出端連接，可在此頭鉆一直徑毫米的小孔，從中引出焊線與發(fā)射機(jī)相連，銅管的另一端可用口徑大小相仿的塑料牙膏加蓋封住，若有長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)睦瓧U天線，就可以代替銅管。若拉桿天線的外徑粗，天線長(zhǎng)度還可以稍短一些，若實(shí)在沒(méi)有條1.05 米的塑料皮導(dǎo)線來(lái)代替鞭天線。（3）螺旋天線的制作：螺旋線可用直徑 0.81.5mm 的漆包線繞制。漆包線的粗細(xì)對(duì)螺旋天線的性能影響不大，螺旋之間由于電壓不高

31、，一般用低強(qiáng)度油基性漆包線即可。需注意的是，螺旋之間的間距應(yīng)保持一致并等于設(shè)計(jì)值。當(dāng)工作頻率為72.7MHZ 時(shí)，螺距 S 為 3 毫米，共繞 80 圈。繞制時(shí)，可先在一根直徑為 9 毫米左右的金屬桿上以間距為 2.5 毫米繞 85 圈，繞好后考慮螺旋線的回彈，基本上可以滿足中心距離為 3 毫米的要求，再把多余的圈數(shù)剪掉。繞好的螺旋線用絕緣支撐棒撐住，如環(huán)氧棒、有機(jī)玻璃棒、空心電工塑科管或細(xì)竹桿等。螺旋線還可用直徑相仿的鋁絲繞制，不過(guò)鋁絲較銅絲硬，回彈也大，開始繞制時(shí)，中心距宜取得更小些，如 2.2 毫米左右，繞好后通過(guò)整形達(dá)到 3 毫米，把最上面半圈螺旋旋向圓心處彎拆，靠支撐棒撐住。能用熱塑

32、套管或薄橡皮套管把制作好的天線套起來(lái)更好，以防螺旋線受外力而變形。螺旋天線應(yīng)與整機(jī)匹配地工作，讓能量全部發(fā)射出去，或把接收到的能量全部送進(jìn)接收機(jī)。鞭天線和螺旋天線部有一定的方向性，即在某幾個(gè)方向上能量最為集中，接收或發(fā)射的效果最好。所以在使用時(shí)，可旋轉(zhuǎn)一下天線以獲得最佳通訊效果。實(shí)際通話效果表明，該機(jī)配用一米長(zhǎng)鞭天線時(shí)可在五公里平地范圍內(nèi)可靠通話，在配螺旋天線時(shí)通話距離為 34 公里。2.3 無(wú)線電收發(fā)模塊簡(jiǎn)介無(wú)線電收發(fā)模塊簡(jiǎn)介無(wú)線電的發(fā)射器件都工作于射頻，因此對(duì)器件的要求也較高，一般業(yè)余條件下很難完成制作與調(diào)試工作，而目前對(duì)于無(wú)線電技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其對(duì)于一些業(yè)務(wù)無(wú)線電愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，要想

33、擁有所有高頻調(diào)試的設(shè)備幾乎是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)檫@些設(shè)備價(jià)格昂貴。針對(duì)這些實(shí)際情況，許多專業(yè)生產(chǎn)廠家專門生產(chǎn)了用于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(wú)線收發(fā)模塊，將對(duì)高頻部分的安裝與調(diào)試工作全部在專業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)所內(nèi)完成，用戶只要為其提供電源和所要發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)，就可以在接收端的數(shù)據(jù)輸出端得到發(fā)送端的原始數(shù)據(jù)，這樣就可以將無(wú)線電技術(shù)的應(yīng)用得到推廣。 2.3.1 調(diào)頻收發(fā)模塊和調(diào)幅收發(fā)模塊的對(duì)比從目前對(duì)無(wú)線電收發(fā)模塊的應(yīng)用來(lái)看，主要可分為兩大類：調(diào)頻收發(fā)模塊和調(diào)幅收發(fā)模塊。在無(wú)線廣播、電視、通信、遙控、遙測(cè)等裝置或系統(tǒng)中，除了采用振幅調(diào)制方式(調(diào)幅 AM)外，還廣泛采用頻率調(diào)制方式(調(diào)頻 FM)。下面對(duì)這兩種調(diào)制方式的主要性能

34、進(jìn)行比較：1、抗干擾性能調(diào)頻 FM 的主要優(yōu)點(diǎn)是它的抗干擾性能強(qiáng)。所謂抗干擾好，主要是指在輸入信號(hào)噪聲比(簡(jiǎn)稱信噪比 S/N)相同的條件下，調(diào)頻接收機(jī)輸出端的信噪比大于調(diào)幅接收機(jī)輸出端的信噪比。調(diào)頻比調(diào)幅制的抗干擾能力強(qiáng)的原因可從兩種制式的發(fā)射信號(hào)功率大小進(jìn)行分析。調(diào)頻波的邊頻分量的功率是從載波功率中分出來(lái)的。調(diào)制系數(shù) mFM 越大,其邊頻不僅數(shù)目多，且幅度增大，這意味著載波功率中轉(zhuǎn)化為邊頻功率的比例大，而調(diào)幅波的邊頻功率最大僅等于載波功率的一半(當(dāng)調(diào)制指數(shù) mAM1 時(shí))。因此，調(diào)頻波比調(diào)幅波可以具有更大的邊頻功率，這意味著它更有能力去克服信道或機(jī)內(nèi)的噪聲和干擾8,134。其次，可從接收信號(hào)

35、的調(diào)解來(lái)進(jìn)行對(duì)比并分析。由于調(diào)幅信號(hào)的信息包含在已調(diào)幅信號(hào)的振幅中(振幅變化與調(diào)制信號(hào)的振幅成正比)，解調(diào)用的包絡(luò)檢波(也稱振幅檢波)器無(wú)法抑制寄生調(diào)幅干擾；而調(diào)頻信號(hào)的信息則包含在高頻振蕩的瞬時(shí)頻率變化上，因此，干擾引起的寄生調(diào)幅可通過(guò)限幅器(或用有限幅作用的比例鑒頻器)去掉。因此，不管從發(fā)射信號(hào)的邊頻功率還是從接收信號(hào)的解調(diào)進(jìn)行分析，調(diào)頻制的抗干擾性能均優(yōu)于調(diào)幅制。2、占用的頻帶寬度由于寬帶調(diào)頻系統(tǒng)占用的頻帶寬，調(diào)頻只適宜在超短波以上頻段（30Hz30GHz）使用。對(duì)于中、長(zhǎng)波頻段（中波：1000-100M，長(zhǎng)波 101km） ，則采用調(diào)幅或單邊帶調(diào)制方式。3、發(fā)射機(jī)的功率調(diào)頻制發(fā)射機(jī)發(fā)射

36、的調(diào)頻載波的瞬時(shí)頻率是隨調(diào)制信號(hào)變化的調(diào)頻波為等幅波，它的最大功率等于平均功率；而調(diào)幅制發(fā)射機(jī)發(fā)射的是調(diào)幅信號(hào)，當(dāng) mAM=1 時(shí)，最大發(fā)射功率等于平均功率(載波功率)的 4 倍。若調(diào)幅發(fā)射機(jī)與調(diào)頻發(fā)射機(jī)的末級(jí)采用同一型號(hào)的功率管，均按最大功率估算，則調(diào)頻發(fā)射機(jī)發(fā)射出的功率是調(diào)幅發(fā)射機(jī)發(fā)射的平均功率的 4 倍。4、對(duì)調(diào)幅發(fā)射機(jī)功率放大管的要求苛刻調(diào)幅發(fā)射波是隨調(diào)制信號(hào)的幅度而變化的，這就對(duì)放大管的反向耐壓有較高的要求，宜采用擊穿電壓更高的管子，否則管子易被擊穿。而調(diào)頻發(fā)射機(jī)是工作在等幅狀態(tài)下的，管子不易被擊穿。5、生產(chǎn)成本比較生產(chǎn)調(diào)頻系列器件其調(diào)試過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，所以需要配備綜參測(cè)試儀、屏蔽室等

37、昂貴的生產(chǎn)調(diào)試設(shè)備，調(diào)試設(shè)備的穩(wěn)定性直接決定產(chǎn)品的性能，還需要專業(yè)的技術(shù)工人。而生產(chǎn)調(diào)幅器件相對(duì)來(lái)說(shuō)要方便許多，所以生產(chǎn)調(diào)頻產(chǎn)品的門檻要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于生產(chǎn)調(diào)幅產(chǎn)品，因此兩者的生產(chǎn)成本相差一倍以上。通過(guò)以上對(duì)兩者的性能及成本的介紹，可以了解到雖然調(diào)頻系列器件的生產(chǎn)成本較高，但是其抗干擾及穩(wěn)定性能較好，因此此次設(shè)計(jì)中采用了調(diào)頻發(fā)射。接下來(lái)的小節(jié)將分別介紹無(wú)線發(fā)射和接收模塊。 2.3.2 無(wú)線發(fā)射模塊 TX-3考慮到電路的微功耗要求，一般這類模塊都采用了 ASK 方式調(diào)制，本次設(shè)計(jì)中采用的 TX-3 數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的工作頻率為 315M，采用聲表諧振器穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高。聲表諧振器的頻率穩(wěn)定度僅次于晶體，

38、而一般的 LC 振蕩器頻率穩(wěn)定度及一致性較差，即使采用高品質(zhì)微調(diào)電容，溫差變化及振動(dòng)也很難保證已調(diào)好的頻點(diǎn)不會(huì)發(fā)生偏移。TX-3 發(fā)射模塊未設(shè)編碼集成電路，用 PT2262 或者 SM2262 等編碼集成電路配接時(shí)，直接將它們的數(shù)據(jù)輸出端第 17 腳接至 TX-3 數(shù)據(jù)模塊的輸入端即可，如圖 2.5 所示：圖 2.5 編碼模塊及無(wú)線發(fā)射模塊的原理圖TX-3 數(shù)據(jù)模塊具有較寬的工作電壓范圍 312V，當(dāng)電壓變化時(shí)發(fā)射頻率基本不變，和發(fā)射模塊配套的接收模塊無(wú)需任何調(diào)整就能穩(wěn)定地接收。當(dāng)發(fā)射電壓為 3V 時(shí)，空曠地傳輸距離約 2050 米，發(fā)射功率較小，當(dāng)電壓 5V 時(shí)約 100200 米，當(dāng)電壓9

39、V 時(shí)約 300500 米，當(dāng)發(fā)射電壓為 12V 時(shí)，為最佳工作電壓，具有較好的發(fā)射效果。當(dāng)電壓大于 l2V 時(shí)功耗增大，有效發(fā)射功率不再明顯提高。不同的電路參數(shù)，有不同的發(fā)射功率及發(fā)射距離，要想獲得較好的發(fā)射效果，必須接上天線，天線最好選用 25厘米長(zhǎng)的導(dǎo)線，遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)最好能夠豎立起來(lái)，因?yàn)闊o(wú)線電信號(hào)傳輸時(shí)受很多因素的影響，所以一般實(shí)用距離只有標(biāo)稱距離的一半甚至更少。 TX-3 模塊的傳輸距離與調(diào)制信號(hào)頻率及幅度，發(fā)射電壓及電池容量，發(fā)射天線，接收機(jī)的靈敏度，收發(fā)環(huán)境有關(guān)。一般在開闊區(qū)最大發(fā)射距離約 1000 米，在有障礙的情況下，距離會(huì)縮短，由于無(wú)線電信號(hào)傳輸過(guò)程中的折射和反射會(huì)形成一些

40、死區(qū)及不穩(wěn)定區(qū)域，不同的收發(fā)環(huán)境會(huì)有不同的收發(fā)距離。這種無(wú)線收發(fā)器件直線傳輸性能較好，而繞射性能將大大降低。2.3.3 無(wú)線接收模塊 RX-3與前面所講到的各發(fā)射模塊相對(duì)應(yīng)的接收模塊常用的有兩種：即超再生接收和超外差接收。1、超再生檢波接收器超再生檢波電路實(shí)際上是一個(gè)受間歇振蕩控制的高頻振蕩器，這個(gè)高頻振蕩器采用電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩頻率和發(fā)射器的發(fā)射頻率相一致。而間歇振蕩又是在高頻振蕩的振蕩過(guò)程中產(chǎn)生的，反過(guò)來(lái)又控制著高頻振蕩器的振蕩與間歇。而間歇振蕩的頻率是由電路的參數(shù)決定的（一般為一百到幾百千赫茲） 。這個(gè)頻率選低了，電路的抗干擾性能較好，但接收靈敏度較低，反之，接收靈敏度就較好，但抗干

41、擾性能變差。超再生檢波電路有很高的增益，在未收到控制信號(hào)時(shí)，由于受外界雜散信號(hào)的干擾和電路自身的熱騷動(dòng)，產(chǎn)生一種特有的噪聲，叫超噪聲，這個(gè)噪聲的頻率范圍為0.35kHz 之間，聽(tīng)起來(lái)像流水似的“沙沙”聲。在無(wú)信號(hào)時(shí)，超噪聲電平很高，經(jīng)濾波放大后輸出噪聲電壓；當(dāng)有控制信號(hào)到來(lái)時(shí)，電路諧振，超噪聲被抑制，高頻振蕩器開始產(chǎn)生振蕩，輸出信號(hào)。2、超外差接收檢波接收器超外差式接收電路的工作原理和一般的超外差式收音機(jī)的原理相同。它將接收到的信號(hào)加以放大，并和本機(jī)產(chǎn)生的等幅振蕩信號(hào)相減，產(chǎn)生一個(gè)固定頻率的中頻信號(hào)，這個(gè)中頻信號(hào)的幅度中包含有低頻調(diào)制的控制信號(hào)，將這個(gè)中頻信號(hào)加以兩級(jí)或三級(jí)放大，然后進(jìn)行檢波，

42、將中頻信號(hào)中所包含的低頻指令信息取出，就得到正確的遙控信號(hào)。由于中頻放大器設(shè)有自動(dòng)增益控制回路，因此，它的增益可以設(shè)計(jì)得很高而工作十分穩(wěn)壓，這就使得超外差接收機(jī)不論對(duì)強(qiáng)信號(hào)還是弱信號(hào)，都能做到基本相同的放大倍數(shù)，也正是因?yàn)椴捎昧酥蓄l放大器，它的信號(hào)放大倍數(shù)可以達(dá)到很大，也就使電路的接收靈敏度大大提高，一般可達(dá)到 0.1mV 左右，與超再生檢波電路相比，超外差式接收模塊，無(wú)論在接收靈敏度上，還是選擇性上都有很大的提高，在抗干擾方面更加顯著。3、超再生接收和超外差接收的區(qū)別（1）兩者的成本上的區(qū)別超外差（內(nèi)差）類接收模塊價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)較高?，F(xiàn)在市場(chǎng)上出售的超外差（內(nèi)差）器件，普遍采用的是 3310

43、或 3400 作為主要器件，同時(shí)還必須采用晶體作為本振的時(shí)鐘，因此生產(chǎn)的成本較高。而超再生模塊，普遍采用的是一片雙運(yùn)放芯片 358 作為數(shù)據(jù)的放大與整形，因此成本較低。（2）兩者接收靈敏度上的區(qū)別從兩者的工作原理中，我們可以看出，超外差（內(nèi)差）模塊接收的是兩個(gè)頻率的差值信號(hào)，因此在放大環(huán)節(jié)中可以將通頻帶做得較窄，這樣其靈敏度就可以做得較高，而超再生則相反，超再生接收是以熱噪聲信號(hào)作為是否接收到數(shù)據(jù)的判斷依據(jù)，因而無(wú)法做到足夠窄的通頻帶，同時(shí)也就容易受到外界無(wú)線電信號(hào)的干擾。從上面兩個(gè)不同點(diǎn)來(lái)看，若在經(jīng)濟(jì)允許的前提下，盡量選用超外差（內(nèi)差）類器件，其抗干擾性能較好。特別是遠(yuǎn)距離應(yīng)用時(shí)，接收最好選

44、用這類器件。但是這種器件在近距離應(yīng)用時(shí)，會(huì)發(fā)生信號(hào)阻塞現(xiàn)象，即距離很近時(shí)，反而無(wú)法正確接收信號(hào)了，這是由于近距離時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度太強(qiáng)，致使信道阻塞，所以無(wú)法完成解調(diào)。若在近距離應(yīng)用時(shí)，超外差和超再生模塊效果相差不是太明顯，因此從降低成本的角度出發(fā)，完全可以選用超再生模塊。在考慮無(wú)線控制系統(tǒng)的可靠性上，還與發(fā)送數(shù)據(jù)的控制方式有關(guān)。就拿 PT2272 作為解碼的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，若采用的是鎖存型芯片，則控制系統(tǒng)的可靠性要比暫存型的好，因此在非要用暫存型芯片的場(chǎng)合時(shí)，最好選用超外差（內(nèi)差）器件作為接收。鑒于上述比較中兩種接收模塊的優(yōu)缺點(diǎn)，在本次設(shè)計(jì)中系統(tǒng)采用的是 RX-3 超再生接收模塊。和 TX-3 一樣，只

45、需將數(shù)據(jù)輸出腳接入解碼芯片即可，如圖 2.6 所示：圖 2.6 無(wú)線接收模塊及解碼模塊的原理圖4、RX-3 接收板簡(jiǎn)介RX-3 接收板是 VHF/UHF 超高頻無(wú)線數(shù)據(jù)傳送接收模塊，它采用 LC 振蕩電路，內(nèi)含放大整形，輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)為四路高電平，有點(diǎn)動(dòng)或互鎖功能，使用極為方便，并且價(jià)格低廉，所以被廣泛使用。接收板有較寬的接收帶寬，一般為 2MHz，出廠時(shí)一般調(diào)在 315MHz。接收板一般采用 DC5V 供電，如有特殊要求可調(diào)整電壓，電壓的調(diào)整范圍為 38V。接收板的頻率一般是 315MHz，如有特殊要求可調(diào)整頻率，頻率的調(diào)整范圍為 260MHz434MHz。接收板的靜態(tài)工作電流出廠時(shí)一般為

46、5mA，如有特殊要求可降低電流，最小電流可調(diào)至 1.0mA，但接收靈敏度會(huì)降低9。特點(diǎn)如下：（1）靈敏度高達(dá)-103dbm；（2）有合理的接收帶寬，抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)各種環(huán)境使用；（3）省電，在 5V 電源工作時(shí)，接收耗電約 5.0mA；（4）適用于 260440MHz 各頻點(diǎn)調(diào)整容易，供貨周期短；（5）輸出信號(hào)為高電平，可選擇點(diǎn)動(dòng)或互鎖；（6）一致性好，體積小；（7）傳輸速率 最高可達(dá) 6kbps。2.4 車體簡(jiǎn)介車體簡(jiǎn)介2.4.1 車體特點(diǎn)在本次設(shè)計(jì)中使用的是北京 e 學(xué)通電子制作的 DIY 競(jìng)賽小車車體，該車體具有以下特點(diǎn)：（1）可以靈活的進(jìn)行原地轉(zhuǎn)圈控制為了小車轉(zhuǎn)彎的控制的靈活性我們?cè)O(shè)

47、計(jì)了兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪加一個(gè)萬(wàn)向輪的三輪結(jié)構(gòu)。左、右輪獨(dú)立控制，可以使小車同時(shí)前轉(zhuǎn)，后轉(zhuǎn)，反向旋轉(zhuǎn)或者一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)一側(cè)停止?？梢酝瓿稍剞D(zhuǎn)彎，旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作，因而適合沿曲折路線前進(jìn)。在走迷宮等應(yīng)用時(shí)有巨大的優(yōu)勢(shì)。（2）增加了電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和電機(jī)調(diào)速電路在小車基板上我們?cè)O(shè)計(jì)了電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，可以直接通過(guò) IO 控制小車的運(yùn)行狀態(tài)；為了方便改變小車的運(yùn)行速度，我們還設(shè)計(jì)了調(diào)速電路，通過(guò) DAC 輸出或 PWM 輸出，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速。（3）增加黑白輻條圓形貼紙，方便小車測(cè)速為了方便小車運(yùn)行速度測(cè)量，我們提供了六黑六白輻條圓形貼紙，可以貼在和車輪相連接的齒輪上，從而實(shí)現(xiàn)快速、精確測(cè)速的目的。（4）增強(qiáng)了小車的可擴(kuò)展性

48、無(wú)論是下層的基板，還是上面的擴(kuò)展板，我們都盡量多的留出了可以焊接器件的焊孔?；迩岸撕缚资菫榉奖阃瑢W(xué)們焊接傳感器電路而設(shè)定，可以方便的搭建黑白線測(cè)量、障礙物檢測(cè)等電路；上面的擴(kuò)展板，則可以直接把單片機(jī)電路、顯示電路、通訊電路、遙控電路等焊接上面，不需要再額外增加電路，方便了使用。2.4.2 車體詳解1、該車體的參數(shù)如下：（1） 成品尺寸：18.212.44.0(cm)（2） 車體：雙電機(jī)兩輪驅(qū)動(dòng)，外加萬(wàn)向輪（3） 供電：電池（四節(jié) AA 電池：1.2V4 或 1.5V4）（4） 工作電壓：DC 4V6V(本套件提供 6V 電壓輸入)（5） 工作電流：運(yùn)動(dòng)時(shí)約 200mA2、小車基板和底面。（1

49、）車體基板小車的基板如圖 2.7 所示。圖 2.7 小車基板圖（2）車體底面車體的底面如圖 2.8 所示。圖 2.8 車體底面圖3、車體的電路設(shè)計(jì)車體的控制電路包括：接口電路、電源電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和調(diào)速電路，控制電路原理如圖 2.9 所示。圖 2.9 車體控制電路原理圖（1）接口電路接口電路負(fù)責(zé)將控制器的 I/O 接口信號(hào)傳送給控制電路板，主要為控制電機(jī)的MOTOR1A、MOTOR1B、MOTOR2A、MOTOR2B 四路信號(hào)；以及為電機(jī)調(diào)速的控制口 SPPED1、SPEED2 兩路信號(hào)。（2）電源部分整個(gè)小車有四個(gè)電源信號(hào)：電池電源，控制板工作電源，單片機(jī)控制器電源。系統(tǒng)供電由電池盒提供(1.

50、5V4)，控制板直接采用電池盒供電（VCC） ，然后經(jīng)二極管D1 后產(chǎn)生單片機(jī)控制器電源（V） 。二極管 D1 作用有兩個(gè)，即降壓和保護(hù)的作用。四節(jié)電池提供的電壓 VCC 最大可達(dá)到 6V，D1 可有效地降壓，它還可以防止電源接反時(shí)燒壞單片機(jī)控制器。（3）電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路MOTOR1A 和 MOTOR1B 控制一個(gè) H 橋，該 H 橋輸出 J3 接左輪電機(jī)，所以MOTOR1A、MOTOR1B 控制左側(cè)小車電機(jī)的前進(jìn)和后退；MOTOR2A 和 MOTOR2B 控制另外一個(gè) H 橋，該 H 橋輸出 J5 接右輪電機(jī)，所以 MOTOR2A、MOTOR2B 控制右側(cè)小車電機(jī)的前進(jìn)和后退。改變?cè)撍穆房刂菩盘?hào)

51、就可以讓小車完成左右、右轉(zhuǎn)、前進(jìn)、后退、原地轉(zhuǎn)圈等動(dòng)作。（4）電機(jī)調(diào)速電路為了方便小車的運(yùn)行速度控制和車輪的差動(dòng)控制，我們?cè)O(shè)計(jì)了電機(jī)調(diào)速電路，支持 DAC 模擬電壓控制調(diào)速和 PWM 調(diào)速兩種方式。DAC 模擬電壓控制調(diào)速：如圖 2.9 所示，以 MOTOR1 電路為例子進(jìn)行介紹。當(dāng)J4 斷開時(shí)，改變?nèi)龢O管 Q7 基極的電壓，即改變 SPEED1 輸入電壓，就能改變?nèi)龢O管Q7 的發(fā)射基的電流，從而改變電機(jī)電流，達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。我們可以通過(guò)DAC 控制 SPEED1 的電壓變化，來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速。PWM 調(diào)速控制：如果我們使用上面的方式，我們還可以使用 PWM 來(lái)對(duì) SPEED1 進(jìn)

52、行控制。從圖 2.9 的電路中，我們可以看到，如果是高電平，Q7 就出于導(dǎo)通狀態(tài)，電機(jī)工作；如果是低電平，Q7 截止，電機(jī)也停止工作，通過(guò)改變 PWM 占空比就可以起到電機(jī)調(diào)速效果。以上兩種方法在控制效果上基本一致，沒(méi)有太多差別。2.5 本章小結(jié)本章小結(jié)無(wú)線電遙控只是無(wú)線遙控中的一種，采用無(wú)線電遙控可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控。發(fā)射功率和天線是制約無(wú)線電遙控距離的兩個(gè)重要因素。發(fā)射功率越大，遙控距離越遠(yuǎn)，當(dāng)然，這必須建立在天線匹配的基礎(chǔ)上。只有匹配的天線才能將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成電磁波并最大限度地發(fā)射出去。目前無(wú)線電的收發(fā)主要是調(diào)頻和調(diào)幅兩種形式，雖然調(diào)頻形式的收發(fā)器件生產(chǎn)成本較高，但是其抗干擾性能及遙控距離

53、都比調(diào)幅形式的收發(fā)器件優(yōu)秀，因?yàn)槠鋬r(jià)格并不算昂貴，因此在此次設(shè)計(jì)中采用了調(diào)頻收發(fā)形式。雖然如此，要完全發(fā)揮無(wú)線電遙控器件的性能必須經(jīng)過(guò)一定的實(shí)際調(diào)試才能實(shí)現(xiàn)的。3 無(wú)線遙控小車的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控小車的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)3.1 無(wú)線遙控小車的任務(wù)無(wú)線遙控小車的任務(wù)無(wú)線遙控小車的硬件平臺(tái)是以 PIC16F877A 單片機(jī)為核心，在此基礎(chǔ)上增加了無(wú)線發(fā)射與接收部分和信號(hào)處理與傳輸部分。這樣在單片機(jī)的控制下，小車可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)接收到的信號(hào)，單片機(jī)判斷各個(gè)信號(hào)從而發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)控制小車進(jìn)行前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、加速、減速等動(dòng)作。3.2 無(wú)線遙控小車的硬件組成無(wú)線遙控小車的硬件組成無(wú)線遙控小車單

54、片機(jī)控制板結(jié)構(gòu)主要包括:PIC16F877A 芯片、無(wú)線電接收器 RX-3和解碼芯片 SC2272。遙控器主要包括：按鍵模塊、編碼芯片 PT2262 和無(wú)線發(fā)射器TX-3?？刂瓢宓墓δ苡校海?） 接收無(wú)線電信號(hào)，通過(guò) SC2272 解碼； （2） 處理解碼后的信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)判斷程序，輸出小車的控制信號(hào)；（3） 輸出電機(jī)的控制信號(hào)，小車相應(yīng)執(zhí)行左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、前進(jìn)、倒車，加速，減速等功能。3.2.1 無(wú)線收發(fā)模塊簡(jiǎn)介PT2262/2272 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，PT2262/2272 最多可有 12 位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空，接高電

55、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)碼從 17 腳串行輸出，可用于無(wú)線遙控發(fā)射電路。PT2262/2272 是基于 CMOS 工藝制造的，功耗低，外部元器件少，RC 振蕩模式，工作電壓范圍寬（215v） ，數(shù)據(jù)傳輸最多可達(dá) 6 位，地址碼最多可達(dá) 531441 種，因此被廣泛應(yīng)用到車輛防盜系統(tǒng)，家庭防盜系統(tǒng)，遙控玩具還有其他工業(yè)遙控中?，F(xiàn)在市面上有一種和 PT2262/2272 芯片完全兼容的 SC 系列芯片，這種芯片可以直接替代 PT 系列芯片，外圍無(wú)需作任何改動(dòng)。這次實(shí)際應(yīng)用中由于找不到對(duì)應(yīng)的PT2

56、272，因此用 SC2272 代替，在調(diào)試中可以和 PT2262 兼容使用。為了便于理解，在接下來(lái)的介紹中仍然以 PT2272 為主。在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時(shí)間越長(zhǎng)。但是 PT2262 和 PT2272 除地址編碼必須完全一致外，振蕩電阻還必須匹配，否則接收距離會(huì)變近甚至無(wú)法接收。根據(jù)網(wǎng)上提供的資料，表 3.1 所示電阻的匹配效果較好。表表 3.1 振蕩電阻匹配表振蕩電阻匹配表編碼芯片振蕩電阻解碼芯片振蕩電阻PT2262/SC2262PT2272/SC22721.2M200K1.5M270K2.2M390K3.3M

57、680K4.7M820K在這次設(shè)計(jì)中采用的是 1.2M 和 200k 的組合，如圖 3.1 所示： 圖 3.1 編碼模塊和解碼模塊的振蕩電阻3.2.2 編碼芯片 PT2262PT2262 的引腳如圖 3.2 所示。圖 3.2 PT2262 引腳圖各管腳的說(shuō)明如表 3.2 所示。表表 3.2 PT2262 管腳說(shuō)明管腳說(shuō)明編碼芯片 PT2262 發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，2262 每次發(fā)射時(shí)至少發(fā)射 4 組字碼，2272 只有在連續(xù)兩次檢測(cè)到相同的地址碼加數(shù)據(jù)碼才會(huì)把數(shù)據(jù)碼中的“1”驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出端為高電平和驅(qū)動(dòng) VT 端同步為高電平。地址碼和數(shù)據(jù)碼都用寬度

58、不同的脈沖來(lái)表示，兩個(gè)窄脈沖表示“0” ；兩個(gè)寬脈沖表示“1” ；一個(gè)窄脈沖和一個(gè)寬脈沖表示“F”也就是地址碼的“懸空” 。因?yàn)闊o(wú)線發(fā)射的特點(diǎn)，第一組字碼非常容易受到零電平干擾，往往會(huì)產(chǎn)生誤碼，所以程序可以丟棄處理。如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒(méi)有按鍵按下時(shí)，PT2262 無(wú)法接通電源，其 17 腳為低電平，所以 315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，PT2262 得電工作，其第 17 腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng) 17 腳為高電平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng) 17 腳為低平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所

59、以高頻發(fā)射電路完全受控于 PT2262 的 17 腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ASK 調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為 100的調(diào)幅。3.2.3 解碼芯片 PT22722272 是與 2262 配對(duì)使用的一塊遙控解碼專用集成電路。采用 CMOS 工藝制造，它最大擁有 12 位的三態(tài)地址管腳，可支持多達(dá) 531441（或 312）個(gè)地址的編碼。因此極大的減少了碼的沖突和非法對(duì)編碼進(jìn)行掃描以使之匹配的可能性。2272 有很寬的工作電壓范圍（213v）和較強(qiáng)的噪聲抑制能力，PT2272 解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有 L4/M4/L6/M6 之分，其中 L 表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功

60、接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。M表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng)，可以用于類似點(diǎn)動(dòng)的控制。后綴的 6 和 4 表示有幾路并行的控制通道，當(dāng)采用 4 路并行數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 8 位，如果采用 6 路的并行數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 6 位。1、PT2272/SC2272 的管腳圖PT2272/SC2272 的管腳圖如圖 3.3 所示。圖 3.3 2272 引腳圖2、PT2272/SC2272 的管腳說(shuō)明PT2272/SC2272 的管腳說(shuō)明如表 3.3 所示。表表 3.3 2272 管腳說(shuō)明管腳說(shuō)明3、PT2272