遙控小車實(shí)訓(xùn)報告

1、. . . . 師大學(xué)專業(yè)技能實(shí)訓(xùn)報告設(shè)計(jì)題目： 紅外通信遙控玩具汽車系 部： 物理院 班 級： 電信092 姓 名： 豆興亞 學(xué) 號： 090407201 2012年11月 30日專 業(yè) 技 能 實(shí) 訓(xùn) 任 務(wù) 書1本設(shè)計(jì)課題來源與應(yīng)達(dá)到的目的：該設(shè)計(jì)來自于工程實(shí)踐，要求學(xué)生通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)對單片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理與典型應(yīng)用電路有更深刻的認(rèn)識，能夠?qū)纹瑱C(jī)功能擴(kuò)展有進(jìn)一步理解。通過查閱資料，開闊電子應(yīng)用視野，了解更加先進(jìn)的現(xiàn)代電子科技的發(fā)展方向。2本設(shè)計(jì)課題任務(wù)的容和要求容和要求：設(shè)計(jì)一個紅外通信遙控玩具汽車，容要求如下：1.小車能夠接受紅外信號并能執(zhí)行前進(jìn)，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)等動作。 2.使用AT

2、89S51單片機(jī)作為主控芯片，采用L298N對小車電機(jī)的控制。利用PC838紅外接收管接收紅外遙控發(fā)出的信號4.提供程序復(fù)位按鍵。5.電源設(shè)計(jì)：兩節(jié)5號電池摘 要隨著電子業(yè)的發(fā)展，自動化已不再是一個新鮮的話題，無人駕駛的遙控小汽車也必將進(jìn)入實(shí)用階段，智能作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是以后的發(fā)展方向，他可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個環(huán)境里自動的運(yùn)作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學(xué)勘探等等的用途。智能電動車就是其中的一個體現(xiàn)。本系統(tǒng)模擬基于51單片機(jī)的遙控小車的設(shè)計(jì)。89C51單片機(jī)是一款八位單片機(jī)，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。這里介紹的是如何用89C51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)無線遙控小車的畢業(yè)設(shè)計(jì)，該

3、設(shè)計(jì)是結(jié)合實(shí)際應(yīng)用而確定的設(shè)計(jì)類課題。本系統(tǒng)以設(shè)計(jì)題目的要求為目的，采用89C51單片機(jī)為控制核心，采用L298N對小車電機(jī)的控制，利用以PT2262/PT2272芯片的無線遙控模塊裝置，本次設(shè)計(jì)基于完備的軟硬件系統(tǒng)，很好的實(shí)現(xiàn)了電動小汽車的前后行進(jìn)，特定路徑的行駛，以與停車。整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性能高。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法與測試結(jié)果分析關(guān)鍵詞:單片機(jī)；無線控制技術(shù)；L298N；PT2262/2272。目 錄設(shè)計(jì)任務(wù)書. 1.摘要 2. 緒論 4第1章 61.1無線控制系統(tǒng)1.2 系統(tǒng)原理圖第2章硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 82.1 8951單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)2.2

4、 cpu2.3 存儲器2.4.Io接口2.5 定時器2.6 振蕩器與定時電路2.7控制信號引腳RST，ALE，/PSEN和/A2.8 輸入/輸出端口P0，P1，P2和P3第三章 系統(tǒng)運(yùn)動控制部分設(shè)計(jì). 133.1 電機(jī)選型3.2 L298N驅(qū)動電機(jī)3.3 無線電發(fā)射接收模塊介紹3.4 51單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.5硬件模塊設(shè)計(jì)3.6軟件模塊設(shè)計(jì)結(jié)論/展望. 28致. 29參考文獻(xiàn). 29附錄 30緒論近年來，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，無線遙控已被廣泛應(yīng)用到日常生活與工業(yè)控制當(dāng)中，電視機(jī)，電冰箱，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(xué)系統(tǒng)，多媒體教學(xué)系統(tǒng)，工業(yè)智能可能控制等多種領(lǐng)域

5、都有應(yīng)用。本文基于單片機(jī)控制的設(shè)計(jì)思想，選用廉價的遙控編碼解碼集成電路（PT2262/PT2272），采用L298N專用電機(jī)驅(qū)動芯片驅(qū)動電機(jī)，通過PWM脈沖調(diào)速，外圍安裝無線遙控集成模塊，實(shí)現(xiàn)了小車的無線智能遙控。隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也就越來越受人關(guān)注。全國電子大賽和省電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究?？梢娖溲芯恳饬x很大。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出的，指導(dǎo)教師已經(jīng)有充分的準(zhǔn)備。本題目是結(jié)合科研項(xiàng)目而確定的設(shè)計(jì)類課題。根據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有電動車模型的基礎(chǔ)上，加裝無線控制模塊，電機(jī)驅(qū)動模塊，實(shí)現(xiàn)對電動車的無線遙控，并將數(shù)

6、據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由單片機(jī)根據(jù)所接收到檢測的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對電動車的控制。這種方案能實(shí)現(xiàn)對電動車的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項(xiàng)要求。本設(shè)計(jì)采用MCS-51系列中的80C51單片機(jī)。80C51是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。它是第三代單片機(jī)的代表。第三代單片機(jī)包括了Intel公司發(fā)展MCS-51系列的新一代產(chǎn)品，如8C15280C51FA/FB80C51GA/GB8C4518C452,還包括了PhilipsSiemensADMFujutsuOKIHarria-MetraATMEL等公司以80C51為核心推出的大量各具特色與80

7、C51兼容的單片機(jī)。新一代的單片機(jī)的最主要的技術(shù)特點(diǎn)是向外部接口電路擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)Microcomputer完善的控制功能為己任，將一些外部接口功能單元如A/DPWMPCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列)WDT(監(jiān)視定時器)高速I/O口計(jì)數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。這一代單片機(jī)中，在總線方面最重要的進(jìn)展是為單片機(jī)配置了芯片間的串行總線，為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了更加靈活的方式。Philips公司還為這一代單片機(jī)80C51系列8C592單片機(jī)引入了具有較強(qiáng)功能的設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線-CAN(Controller Area Network BUS).新一代單片機(jī)為外部提供了相當(dāng)完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展與配置打下了

8、良好的基礎(chǔ)。 本設(shè)計(jì)就采用了比較先進(jìn)的80C51為控制核心，80C51采用CHOMS工藝，功耗很低。該設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義，可以應(yīng)用于考古、機(jī)器人、醫(yī)療器械等許多方面。尤其是在足球機(jī)器人研究方面具有很好的發(fā)展前景。所以本設(shè)計(jì)與實(shí)際相結(jié)合，現(xiàn)實(shí)意義很強(qiáng)。第1章 無線控制系統(tǒng)1.1 引言無線遙控簡介“無線遙控(wireless remote control)”顧名思義，就是一種用來遠(yuǎn)程控制機(jī)器的裝置。現(xiàn)代的遙控器，主要是由集成電路電板和用來產(chǎn)生不用訊息的按鈕鎖組成。時至今日，無線遙控器已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。隨著科技的進(jìn)步，無線遙控器也擴(kuò)展到許多的種類，簡單來說常見的有

9、兩種，一種是家電常用的紅外遙控模式（IR Remote Control），另一種是防盜警報設(shè)備、門窗遙控、汽車遙控等等常見的無線電遙控模式（RF Remote Control）。兩種各有吧不同的優(yōu)勢，應(yīng)用領(lǐng)域也各有不同1.1.1方案一：紅外遙控系統(tǒng)紅外遙控器（IR Remote Control）是利用波長為0.761.5m之間的近紅外線來傳送控制信號的遙控設(shè)備。特點(diǎn)：不影響周邊環(huán)境、不干擾其他其他電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需要任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。因此，現(xiàn)在紅外

10、遙控在家用電器、室近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。方案二：無線遙控系統(tǒng)無線電遙控器（RF Remote Control）是利用無線電信號對遠(yuǎn)方的各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的遙控設(shè)備。這些信號被遠(yuǎn)方的接收設(shè)備接收后，可以指令或驅(qū)動其他各種相應(yīng)的機(jī)械或者電子設(shè)備，去完成各種操作，如閉合電路、移動手柄、開動電機(jī)、之后再由這些機(jī)械進(jìn)行需要的操作。作為一種與紅外遙控器相補(bǔ)充的遙控控制器種類，在車庫門、電動門、道閘遙控控制、防盜報警器、工業(yè)控制以與無線智能家居領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。無線遙控器和紅外遙控器的區(qū)別紅外遙控器和無線遙控器是對不同的載波來說的，紅外遙控器是用紅外線來傳送控制信號的，它的特點(diǎn)是有方

11、向性，不能有阻擋；無線遙控器是用無線電波來傳送控制的信號的，它的特點(diǎn)是無方向性，可以不面對面控制，距離遠(yuǎn)（可達(dá)數(shù)十米，甚至數(shù)公里），容易受電磁干擾，在需要遠(yuǎn)距離穿透或者無方向性控制領(lǐng)域，比如工業(yè)控制等等，使用無線電遙控器較易解決。根據(jù)以上綜合比較，并結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)采用無線電遙控模式，進(jìn)行對小車的控制。1.2 系統(tǒng)原理圖簡易智能電動車采用89C51單片機(jī)進(jìn)行智能控制。開始由手動啟動小車，并復(fù)位，當(dāng)小車接收到無線電波開始，通過單片機(jī)控制小車開始調(diào)速；系統(tǒng)的前后左右行進(jìn)均由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)；在電動車進(jìn)駛過程中，采用雙極式H型PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，以提高系統(tǒng)的靜動態(tài)性能；系統(tǒng)的無線遙控有無線

12、編碼解碼芯片PT2262和PT2272構(gòu)成的集成模塊，以提高系統(tǒng)的無線穩(wěn)定性（空1行）第二章：硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1引言89C51是Intel公司生產(chǎn)的一個單片機(jī)系列的名稱。該公司繼1976推出MCS-48系列8位單片機(jī)后，又于1980年推出了89C51系列高檔8位單片機(jī)。屬于這一系列的單片機(jī)芯片有很多種，如8051，8031，8751，80C51BH等等，它們的基本組成、基本性能和指令系統(tǒng)都是一樣的。2.2.CPUCPU是單片機(jī)的核心，是計(jì)算機(jī)的控制和指揮中心，有運(yùn)算器和控制器等部件組成。2.3:存儲器89C51片有ROM（程序存儲器，只能讀）和RAM（數(shù)據(jù)存儲器，可讀可寫）兩類，他們有各自獨(dú)

13、立的存儲地址空間，與一般微機(jī)的存儲器配置方式很不一樣。1.程序存儲器（ROM）存放程序，一些原始數(shù)據(jù)和表格。89C51與8751的片程序存儲器容量為4KB，地址從0000H開始，用于存放程序和表格常數(shù)。    2.數(shù)據(jù)存儲器（RAM）存放可以讀/寫的數(shù)據(jù)-運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果、欲顯示的數(shù)據(jù)等。89C51片數(shù)據(jù)存儲器均為128B，地址為00H-7FH，用于存放運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存以與數(shù)據(jù)緩沖等。在這128B的RAM中，有32個字節(jié)單元可指定為工作寄存器，這同一般微處理器不同。89C51的片RAM和工作寄存器排在一個隊(duì)列里統(tǒng)一編址。3. 特殊功能寄存器89C5

14、1單片機(jī)部還有SP，DPTR，PCON，IE，IP等特殊功能寄存器，它們也同128字節(jié)RAM在一個隊(duì)列編址，地址為80HFFH。在這128字節(jié)RAM單元中有21個特殊功能寄存器（SFR），在這些特殊功能寄存器中還包括P0P3口鎖存器。2.4 I/O接口四個8位并行I/O接口P0-P3。每個口既可以用作輸入，也可以用作輸出。它們都是雙向端口，每個端口有8條I/O線，均可輸入/輸出。P0-P3口四個鎖存器同RAM統(tǒng)一編址，可以把I/O口當(dāng)作一般特殊功能寄存器來尋址。一個全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O口。用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。2.5 定時器89c51有兩個

15、定時器/計(jì)數(shù)器，每個定時器/計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制2.1.5五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)1.INT0外部中斷0請求，低電平有效。通過P3.2引腳輸入。2.INT1外部中斷1請求，低電平有效。通過P3.3引腳輸入。3.T0定時器/計(jì)數(shù)器0溢出中斷請求。4.T1定時器/計(jì)數(shù)器1溢出中斷請求。5.TX/RX串行口中斷請求。當(dāng)串行口完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收時，便請求中斷。2.6 振蕩器與定時電路石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率24MHZ。89C51單片機(jī)片有振蕩電路，只需外接石英晶體和頻率微調(diào)電容（2個

16、30pF左右），其頻率圍為1.2MHz-12MHz。以上各個部分通過部數(shù)據(jù)總線相連接。單片機(jī)引腳與其功能89C51系列中各種芯片的引腳是互相兼容的，如89C51，8751和8031均采用40腳雙列直插封裝（DIP）方式。當(dāng)然，不同芯片之間引腳功能也略有差異。89C51單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭艿揭_數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能，如下圖所示。 單片機(jī)引腳各引腳功能簡要說明如下：2.6.1 電源引腳Vcc和Vss1.Vcc（40腳）：電源端，為+5V。2.Vss（20腳）：接地端。2.6.2 時鐘電路引腳XTAL1和XTAL21.XTAL1（19）：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；在采用外

17、部時鐘時，該引腳必須接地。2.XTAL2（18）：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端；若采用外部時鐘電路時，該引腳輸入外部時鐘脈沖。2.7 控制信號引腳RST，ALE，/PSEN和/EA1.RST/VPD(9腳）：復(fù)位信號與備用電源的輸入端。RST是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。保持兩個機(jī)器周期的高電平時，就可以完成復(fù)位操作。RST引腳的第二功能是VPD，即備用電源的輸入端。2.ALE/PROG(30腳）：地址鎖存允許信號端。當(dāng)89C51上電正常工作后，ALE引腳不斷向外輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率fosc的1/6。CPU訪問片外存儲器時，ALE輸出信號作為鎖存低8位地址的控制信號。不訪問片外存

18、儲器時，ALE端也以振蕩頻率的1/6固定輸出正脈沖，因而ALE信號可以用作對外輸出時鐘或定時信號。ALE負(fù)載驅(qū)動能力-8個LS型TTL(低功耗甚高速TTL)負(fù)載。第二功能PROG在對片帶有4KB EPROM的8751編程寫入（固化程序）時，作為編程脈沖輸入端。3.PSEN(29腳)：程序存儲允許輸出信號端。在訪問片外程序存儲器時，此端定時輸出負(fù)脈沖作為讀片外存儲器的選通信號。此引腳接EPROM的OE端。PSEN端有效，即允許讀出EPROM/ROM中的指令碼。PSEN負(fù)載-8個LS型TTL負(fù)載。4.EA/Vpp(31腳)：外部程序存儲器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端。當(dāng)EA引腳接高電平時，C

19、PU只訪問片EPROM/ROM并執(zhí)行部程序存儲器中的指令，但當(dāng)PC(程序計(jì)數(shù)器)的值超過0FFFH(對8751/89C51為4KB)時，將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲器的程序。當(dāng)輸入信號EA引腳接低電平(接地)時，CPU只訪問外部EPROM/ROM并執(zhí)行外部程序存儲器中的指令，而不管是否有片程序存儲器。對于無片ROM的8031或8032，需外擴(kuò)EPROM，此時必須將EA引腳接地。如是擁有片ROM的89C51，外擴(kuò)EPROM也是可以的，但也要將EA接地。第二功能Vpp是對8751片EPROM固化編程時，作為施加較高編程電壓(一般12V-21V)的輸入端。2.8 輸入/輸出端口P0，P1，P2和P31

20、.P0 口(P0.0-P0.7,39-32腳)：P0口是一個漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。作為漏極開路的輸出端口，每個能驅(qū)動8個LS型TTL負(fù)載。當(dāng) P0口作為輸入口使用時，應(yīng)先向口鎖存器(地址80H)寫入全1，此時P0口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。作輸入口使用時要先寫1，這就是準(zhǔn)雙向的含義。在CPU訪問片外存儲器（8031片外EPROM或RAM ）時，P0口是分時提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。在此期間，P0口部上拉電阻有效。2.P1口(P1.0-P1.7,1-8腳)：P1口是一個帶部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。P1口的每一位能驅(qū)動(灌入或輸出電流)4個LS型TTL負(fù)載。在P

21、1口作為輸入口使用時，應(yīng)先向P1口鎖存器(地址90H)寫入全1，此時P1口引腳有部上拉電阻拉成高電平。3.P2口(P2.0-P2.7,21-28腳)： P2口是一個帶部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。P2口的每一位能驅(qū)動(灌入或輸出電流)4個LS型TTL負(fù)載。在訪問片外EPROM/ROM時，它輸出高8位地址。4.P3口(P3.0-P3.7,10-17腳)：P3口是一個帶部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。P3口的每一位能驅(qū)動(灌入或輸出電流)4個LS型TTL負(fù)載。P3口與其他I/O端口有很大區(qū)別，它除作為一般準(zhǔn)雙向I/O口外，每個引腳還具有第二功能。第三章 系統(tǒng)運(yùn)動控制部分設(shè)計(jì)3.1 電機(jī)選型電

22、機(jī)種類繁多，本設(shè)計(jì)采用比較常見的兩種電機(jī)進(jìn)行比較，并結(jié)合實(shí)際情況選出最佳方案：直流電動機(jī)直流電動機(jī)是依靠直流工作電壓運(yùn)行的電動機(jī)，廣泛應(yīng)用于收錄機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、電動剃須刀、電吹風(fēng)、電子表、玩具等。直流電動機(jī)具有調(diào)速性能好、起動容易、能夠載重起動等優(yōu)點(diǎn)，所以目前直流電動機(jī)的應(yīng)用仍然很廣泛，尤其在可控硅直流電源出現(xiàn)以后。步進(jìn)電動機(jī)步進(jìn)電動機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角。步進(jìn)電動機(jī)主要應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床制造領(lǐng)域，由于步進(jìn)電動機(jī)不需要A/D轉(zhuǎn)換

23、，能夠直接將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)化成為角位移，所以一直被認(rèn)為是最理想的數(shù)控機(jī)床執(zhí)行元件。綜合本設(shè)計(jì)的要求，采用價格較便宜的直流電動機(jī)。3.2 L298N驅(qū)動電機(jī)恒壓恒流橋式2A驅(qū)動芯片L298N。L298是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N，部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動電路?？梢苑奖愕尿?qū)動兩個直流電機(jī)，或一個兩相步進(jìn)電機(jī)。L298N芯片可以驅(qū)動兩個二相電機(jī)，也可以驅(qū)動一個四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的IO口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號VSS，VSS可接457 V電壓。

24、4腳VS接電源電壓，VS電壓圍VIH為2546 V。輸出電流可達(dá)25 A，可驅(qū)動電感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)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(jī)，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動一臺電動機(jī)。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。EnA，EnB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。表1是L298N功能邏輯圖。圖3-4 L298N部功能與邏輯圖In3，In4的邏輯圖與表1一樣。由表1可知EnA為低電平時，輸入電平對電機(jī)控制起作用，當(dāng)EnA為高電平，輸入電平為一高一低，電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。同為低電平電機(jī)

25、停止，同為高電平電機(jī)剎停。L298N控制器原理如下：下圖是控制器原理圖，由3個虛線框圖組成。圖3-5 控制器原理圖（1）虛線框圖1控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，U1A，U2A是比較器，VI來自爐體壓強(qiáng)傳感器的電壓。當(dāng)VIVRBF1時，U1A輸出高電平，U2A輸出高電平經(jīng)反相器變?yōu)榈碗娖?，電機(jī)正轉(zhuǎn)。同理VIVRBF1時，電機(jī)反轉(zhuǎn)。電機(jī)正反轉(zhuǎn)可控制抽氣機(jī)抽出氣體的流量，從而改變爐體壓強(qiáng)。（2）虛線框圖2中，U3A，U4A兩個比較器組成雙限比較器，當(dāng)VBVIVA時輸出低電平，當(dāng)VIVA，VIVB時輸出高電平。VA，VB是由爐體壓強(qiáng)轉(zhuǎn)感器轉(zhuǎn)換電壓的上下限，即反應(yīng)爐體壓強(qiáng)控制圍。根據(jù)工藝要求，我們可自行規(guī)定VA，VB

26、的值，只要爐體壓強(qiáng)在VA，VB所確定圍之間電機(jī)停轉(zhuǎn)（注意VBVRBF1VA，如果不在這個圍，系統(tǒng)不穩(wěn)定）。（3）虛線框圖3是一個長延時電路。U5A是一個比較器，Rs1是采樣電阻，VRBF2是電機(jī)過流電壓。Rs1上電壓大于VREF2，電機(jī)過流，U5A輸出低電平。由上面可知，框圖1控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，框圖2控制爐體壓強(qiáng)的紋波大小。當(dāng)爐體壓強(qiáng)太小或太大時，電動機(jī)轉(zhuǎn)到兩端固定位置停止，根據(jù)直流電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方程：UCeNRaIa其中:為電機(jī)每極磁通量；Ce為電動勢常數(shù)；N為電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)；Ia為電樞電流；Ra電樞回路電阻。電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)N為0，電機(jī)的電流急劇增加，時間過長將會使電機(jī)燒壞。但電機(jī)起動時，電機(jī)中線圈中的電流

27、也急劇變大，因此我們必須把這兩種狀態(tài)分開。長延時電路可把這兩種狀態(tài)區(qū)分出來。長延時電路工作原理：當(dāng)Rs1過流U5A產(chǎn)生一個負(fù)脈沖經(jīng)過微分后，脈沖觸發(fā)555的2腳，電路置位，3腳輸出高電平，由于放電端7腳開路，C1，R5與U6A組成積分器開始積分，電容C1上的充電電壓線性上升，延時運(yùn)放積分常數(shù)為100R5C1。當(dāng)C1上充電電壓，即6腳電壓超過23 VCC，555電路復(fù)位，輸出低電平。電機(jī)啟動時間一般小于08 s，C1充電時間一般為081 s。U5A輸出電平與555的3腳輸出電平經(jīng)U7相或，如果U5A輸出低電平大于C1充電時間，U7在C1充電后輸出低電平由與門U8輸入到L298N的6腳ENA端使電

28、機(jī)停止。如果U5A的輸出電平小于C1充電時間，6腳不動作電機(jī)的正常啟動。長延時電路吸收電機(jī)啟動過流電壓波形，從而使電機(jī)正常啟動。下圖是其引腳圖：圖3-6 L298N引腳圖圖3-7 L298N與51單片機(jī)連接與電機(jī)驅(qū)動圖1、15腳是輸出電流反饋引腳，其它與L293一樣。在通常使用中這兩個引腳也可以直接接地。上圖是其與51單片機(jī)連接的電路圖。3.3 無線電發(fā)射接收模塊介紹本設(shè)計(jì)采用輔助模塊，由于無線電的設(shè)計(jì)涉與的學(xué)科知識面比較廣，調(diào)頻比較困難。故此本設(shè)計(jì)直接應(yīng)用市場上的成品無線電模塊，出于成本的考慮，選用的無線電的有效控制距離是比較短的，但是這個不限制本設(shè)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn)，距離的遠(yuǎn)近用戶完全可以根據(jù)需

29、要更換模塊。本設(shè)計(jì)采用的是市面上常見的PT2262/2272無線模塊。 PT2262/2272是普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路（目前也有國產(chǎn)的代用產(chǎn)品產(chǎn)品如SC*,HS*等），PT2262/2272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)碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后，VT腳才

30、輸出高電平，與此同時相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有按鍵按下時，PT2262不接通電源，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，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，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，當(dāng)17腳為低平期間315MHz的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于PT2262的17腳輸出的數(shù)字信號，從而對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。編碼電路PT2262PT2262特點(diǎn)CMOS工藝制造，低功耗外部元器件少RC

31、振蕩電阻工作電壓圍寬：2.6-15v 數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位l地址碼最多可達(dá)531441種應(yīng)用圍：車輛防盜系統(tǒng)家庭防盜系統(tǒng)遙 控 玩 具其他電器遙控引 腳 圖：圖3-8 PT2262引腳圖管腳說明：名稱 管腳 說 明A0-A11 1-8、10-13 地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空),D0-D5 7-8、10-13 數(shù)據(jù)輸入端，有一個為“1”即有編碼發(fā)出，部下拉Vcc 18 電源正端（）Vss 9 電源負(fù)端（）TE 14 編碼啟動端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效；OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率；OSC2 15 振蕩電阻振蕩器

32、輸出端；Dout 17 編碼輸出端（正常時為低電平）應(yīng)用原理圖：圖3-9 PT2262應(yīng)用原理圖在具體的應(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)碼一幀的時間越長.推薦值:2262/4.7M/2272/820K 2262/3.3M/2272/680K 2262/1.2M/2272/200K 解碼電路 PT2272引 腳 圖：圖3-10 PT2272引腳圖名稱 管腳 說 明A0-A11 1-8、10-13 地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空),必須與2262一致,否則不解碼D0-D5 7-8、10-13 地址或數(shù)據(jù)管腳,當(dāng)做

33、為數(shù)據(jù)管腳時,只有在地址碼與2262一致,數(shù)據(jù)管腳才能輸出與2262數(shù)據(jù)端對應(yīng)的高電平,否則輸出為低電平,鎖存型只有在接收到下一數(shù)據(jù)才能轉(zhuǎn)換Vcc 18 電源正端（）Vss 9 電源負(fù)端（）DIN 14 數(shù)據(jù)信號輸入端，來自接收模塊輸出端OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率；OSC2 15 振蕩電阻振蕩器輸出端；VT 17 解碼有效確認(rèn) 輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)）應(yīng)用原理圖：圖3-11 PT2272應(yīng)用原理圖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)只要成功接收就能一直保持對應(yīng)的電平狀態(tài)，直到

34、下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時改變。M表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對應(yīng)，可以用于類似點(diǎn)動的控制。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（PT2272-M4)，對應(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(PT2272-M6)，對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是6位。3.4 51單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)89C51是片有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單可靠。用80C51單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機(jī)接上時鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖3.1 80C51單片機(jī)最小系統(tǒng)所示。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。

35、其應(yīng)用特點(diǎn)：（1）有可供用戶使用的大量I/O口線。（2）部存儲器容量有限。（3）應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。圖3-12 89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)1、時鐘電路89C51雖然有部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。89C51單片機(jī)的時鐘產(chǎn)生方法有兩種。部時鐘方式和外部時鐘方式。本設(shè)計(jì)采用部時鐘方式，利用芯片部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2引腳上外接定時元件，部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計(jì)采用最常用的部時鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1.2MHZ到12MHZ之間選擇。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CX1、

36、CX2可在20pF到100pF之間取值，但在60pF到70pF時振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。所以本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇6MHZ,電容選擇65pF。在設(shè)計(jì)印刷電路板時，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用NPO電容。2、復(fù)位電路89C51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機(jī)器周期的S5P2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電

37、路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。只要Vcc的上升時間不超過1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位。時鐘頻率用6MHZ時C取22uF,R取1K。除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動復(fù)位電路見圖3.2。時鐘頻率選用6MHZ時，C取22uF,Rs取200，RK取1K。圖3-13 89C51復(fù)位電路3.5硬件模塊設(shè)計(jì)顯示輸出模塊LCD1602液晶紅外接受器PC838芯片直流電機(jī)驅(qū)動L 297電源4節(jié)1.2v蓄電池聲音報警蜂鳴器中央處理器AT89s51單片機(jī)仿 真 圖3.6軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟

38、件設(shè)計(jì)說明：在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。所謂“模塊”，實(shí)質(zhì)上就是所完成一定功能，相對獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法叫模塊程序設(shè)計(jì)法。模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是：單個模塊比起一個完

39、整的程序易編寫與調(diào)試；模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務(wù)在不同條件下調(diào)用；模塊程序允許設(shè)計(jì)者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計(jì)者提供方便。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序前進(jìn)子程序、后退子程序左轉(zhuǎn)子程序、右轉(zhuǎn)子程序口字路線子程序構(gòu)成。程序設(shè)計(jì)：ORG0000H LJMPMAIN ; 跳到MAINORG0030HMAIN:MOVP2,#00HAGAIN: P2.0,Z1;前=1跳轉(zhuǎn) P2.1,Z2;后 P2.2,Z3;左 P2.3,Z4;右CLRP2.4;停CLRP2.5CLRP2.6CLRP2.7SJMPAGAINZ1:SETBP2.4;前CLRP2.5SETBP2.6CLRP2.7JNBP2

40、.0,AGAIN ;按鍵彈起回主程序 =0跳轉(zhuǎn)SJMPZ1Z2:CLRP2.4;后SETBP2.5CLRP2.6SETBP2.7JNBP2.1,AGAINSJMPZ2Z3:CLRP2.4;左SETBP2.5SETBP2.6CLRP2.7JNBP2.2,AGAINSJMPZ3Z4:SETBP2.4;右CLRP2.5CLRP2.6SETBP2.7JNBP2.3,AGAINSJMPZ4END 結(jié)論/展望 本設(shè)計(jì)采用MCS-51系列中的80C51單片機(jī)。80C51是一款八位單片機(jī)，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。它是第三代單片機(jī)的代表。第三代單片機(jī)包括了Intel公司發(fā)展MCS-51系列的

41、新一代產(chǎn)品，如8C15280C51FA/FB80C51GA/GB8C4518C452,還包括了PhilipsSiemensADMFujutsuOKIHarria-MetraATMEL等公司以80C51為核心推出的大量各具特色與80C51兼容的單片機(jī)。新一代的單片機(jī)的最主要的技術(shù)特點(diǎn)是向外部接口電路擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)Microcomputer完善的控制功能為己任，將一些外部接口功能單元如A/DPWMPCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列)WDT(監(jiān)視定時器)高速I/O口計(jì)數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。這一代單片機(jī)中，在總線方面最重要的進(jìn)展是為單片機(jī)配置了芯片間的串行總線，為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了更加靈活的方式。Philips