基于單片機遙控車的制作與工藝

1、 . . . 實訓(論文)說明書題目類型： 理論研究 實驗研究 工程設計 工程技術研究 軟件開發(fā)2011年 12 月 2日摘 要本次設計的簡易智能電動車，采用AT89S52單片機作為小車的檢測和控制核心；采用并行口通信控制電動機驅(qū)動芯片L298N，達到用紅外遙控方式控制小車前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等操作。該設計電路結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，且小車上提供了發(fā)光二級管組成的提示系統(tǒng)，各種信息一目了然，搭建了有好的操作界面。關鍵詞：單片機；紅外遙控；小汽車Abstract The design of the simple intelligent electric vehicle, using AT89S52

2、 MCU as the core the car detection and control；Using parallel port communication control motor drive chip L298N, Achieve the infrared remote control car forward, backward, turn left, turn right.The circuithas the advantages of simple structure,high reliability,andthe trolleyprovidesled twotubes,prom

3、pting system,all kinds ofinformation tostick out a mile,set upgoodoperation interface.Key words：MCU;Infrared remote control;A car目錄引言 隨著電子技術的飛速發(fā)展，紅外遙控成為目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段，該裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點。紅外遙控小車在軍事、民用與科學研究等領域得到了廣泛的應用。單片機以其強大的控制能力為實現(xiàn)這一愿望提供了切實可行的手段。本設計紅外遙控小汽車使用AT89S52單片機開發(fā)板和一些簡單的外圍電路作為主要驅(qū)動裝置，用遙控

4、器控制小車作前進，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)等運動。1 設計任務設計一個紅外遙控小車。1.1 要求1、 用任何遙控控制2、 用遙控控制可以向前、向后、向左、向右轉(zhuǎn)。2 紅外遙控系統(tǒng)通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接受兩大部分組成，應用編/解碼專用集成電路芯片來進行控制操作。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接受部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。紅外遙控示意圖如圖1所示。 圖 1紅外遙控示意圖2.1 遙控發(fā)射器與其編碼 當發(fā)射器按鍵按下后，既有遙控嗎發(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

5、的組合表示二進制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進制的“1”，其波形如圖2.1所示。圖2.1 紅外波形圖上述“0”和“1”組成的32位二進制碼經(jīng)38kHz的載頻進行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達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，如圖2.1.1所示。圖2.1.1 紅外碼示意圖 產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的32位二進制碼組，其中前16位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的電器設備，放置不同機種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識別碼固定為十六進制01H；后16位為8位操作碼（功能碼）與其反碼。遙控器在案件按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二

6、進制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進制“0”和“1”的個數(shù)不同而不同，大約在4563ms之間，圖2.1.2為發(fā)射波形圖。圖2.1.2 遙控連發(fā)信號波形2.1.2 遙控發(fā)射器接受電路圖圖2.1.2 遙控發(fā)射電路2.2 遙控信號接收接收電路可以使用一種集紅外線接收和放大于一體的一體化紅外線接收器，不需要任何外界原件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。接收器對外只有3個引腳：Out、GND、Vcc與單片機接口非常方便，如圖2.2所示。脈沖信號輸出接，直接接單片機的IO口；GND

7、接系統(tǒng)的底線（0V）；Vcc接系統(tǒng)的電源正極（+5V）； 圖2.2紅外一體化接收頭3系統(tǒng)的具體設計與實現(xiàn)3.1 遙控小車硬件芯片3.1.1 AT89S52AT89S52為ATMEL所生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS 8 位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，引腳如圖3.1.1。其主要功能列舉如下：1、 擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash2、 晶片部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至12MHz）3、 部程序存儲器（ROM）為8KB4、 部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）為256字節(jié)5、 32個可編程I/O口線6、 8個中斷向量源7、 三個16位定時器/計數(shù)器8、 三級加密程序存儲器9、

8、 全雙工UART串行通道圖 3.1.1 52單片機管腳圖3.1.2 遙控小車控制模塊結(jié)構(gòu)圖圖3.1.2遙控小車控制模塊3.1.3 遙控小車硬件組成與簡單電路原理圖L298要開小車硬件主要有2個直流電機、4個繼電器、二組5v電源、AT89S52單片機。簡單電路原理圖3.1.2如下： 圖3.1.2簡單電路原理圖3.2 遙控小汽車控制設計方案運動要求：在設計中要求能用遙控實現(xiàn)小車的前后左右四個方向的運動。 遙控可以選用無線遙控和紅外遙控。由于紅外線遙控不具有像無線電遙控那樣穿過障礙物去控制被控對象的能力，所以，在設計家用電器的紅外線遙控器時，不必要像無線電遙控器那樣，每套(發(fā)射器和接收器)要有不同的

9、遙控頻率或編碼(否則，就會隔墻控制或干擾鄰居的家用電器)，所以同類產(chǎn)品的紅外線遙控器，可以有一樣的遙控頻率或編碼，而不會出現(xiàn)遙控信號“串門”的情況。這對于大批量生產(chǎn)以與在家用電器上普與紅外線遙控提供了極大的方便。由于紅外線為不可見光，因此對環(huán)境影響很小，再由紅外光波動波長遠小于無線電波的波長，所以紅外線遙控不會影響其他家用電器，也不會影響臨近的無線電設備。 所以我決定使用紅外遙控的方式。另外紅外信號的解碼可以用芯片解碼也可以使用單片機通過編程軟件解碼。軟件解碼需要的外部元件很少，從而可以節(jié)約成本。因此我們選擇單片機通過編程軟件解碼。 因為紅外的遙控很普遍，所以我們選取了一個普通的現(xiàn)成的紅外遙控

10、。我們只需要制作接收部分和電機驅(qū)動部分。當按下紅外線遙控器上的按鈕時單片機的紅外接收探頭接收到信號發(fā)給單片機，再有單片機控制四個繼電器上的高低電平，在通過繼電器的工作，當繼電器電路一接通后直流電機的電力形成了閉合回路，直流電機開始工作，作出相應的運動形式。具體按鍵控制如下所示：按鍵功能2前進8后退4左轉(zhuǎn)6右轉(zhuǎn) 表3.2按鍵功能表3.3 單片機的調(diào)試采用軟件解碼，單片機的程序調(diào)試就格外重要。要想用單片機控制小車的運動，首先要知道遙控器的按鍵碼值。為此，我編寫程序，用1602LCD顯示遙控器的按鍵碼值（程序見附錄）。其流程如圖3.3圖3.3程序流程圖如此實驗多次可得遙控的按鍵碼值，確定了按鍵碼值。

11、4 實驗原理單片機解碼原理：利用單片機的中斷系統(tǒng)來實時接收紅外信號，利用定時器來計算紅外信號高低電平的持續(xù)時間來控制，然后編程把解出來的紅外碼轉(zhuǎn)換成16進制碼。根據(jù)解出的不同的16進制碼確定下一步動作。電機驅(qū)動原理：由于單片機本身提供的電壓低電流小，所以在控制電路中有著明顯的不足之處，主要表現(xiàn)在紅外遙控距離一長時小車就會出現(xiàn)不被控制的情況。針對這個問題我想了很久后決定在外圍加上5v電源驅(qū)動控制電機，從而能達到遙控目的。在外圍加上5v后的電機運轉(zhuǎn)速度和遙控距離明顯有了與之前不同的運動狀，表現(xiàn)出了動力強遙控性能好的特點。5 系統(tǒng)系能測試為了保證電路萬無一失，我們先用萬用版制作了圖3.2.1所示的單

12、片機最小系統(tǒng)，并且用杜邦線將單片機IO口與直流電機和紅外一體化接頭按圖3.1.2（省略了所以電容與二極管）連接好。由于電路簡單，采用了萬用表來測量各腳的電壓。將編寫好的程序錄入單片機實驗，實驗數(shù)據(jù)如表5按2鍵按8鍵按4鍵按6鍵按2、4鍵按2、6鍵按8、4鍵按8、6鍵P21電壓4.950004.954.9400P22電壓04.8900004.844.89P23電壓004.7904.7904.740P24電壓0004.9904.9704.92表5實驗數(shù)據(jù)表經(jīng)過多次實驗，數(shù)據(jù)相差均不超過0.1V，故認為方案可行。小車制作出來后，發(fā)現(xiàn)除了5鍵，各個按鍵靈敏度都不錯，此純系遙控器按鍵不靈所至，偶爾電機遲

13、緩動作也是由于小車電機齒輪老化。本小車制作成功。采用單一單片機結(jié)構(gòu)，用軟件商的多任務結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)同時去執(zhí)行多個操作，提高了CPU得利用率和系統(tǒng)的靈活性。該設計具有結(jié)構(gòu)輕巧、操作簡單、維護方便、成本低、可靠性高等優(yōu)點，有一定得開發(fā)利用前景。6 結(jié)論采用單一單片機結(jié)構(gòu)，用軟件商的多任務結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)同時去執(zhí)行多個操作，提高了CPU得利用率和系統(tǒng)的靈活性。該設計具有結(jié)構(gòu)輕巧、操作簡單、維護方便、成本低、可靠性高等優(yōu)點，有一定得開發(fā)利用前景?？蓱糜诟鱾€電子產(chǎn)業(yè)領域，有著簡單、實用、安全、實時性強的高性能特點?？蓮V泛應用于普通家電電器產(chǎn)品和工業(yè)小型機械產(chǎn)品。 辭 在本次實訓中感朱老師在制作過程中對我們的指導

14、和幫助！參考文獻1 華MCS-51系列單片機實用接口技術.：航天航空大學,1999.2 建華.使用遙控原理與制作.：人民郵電，19962 邱關源.電路.高等教育，1989.第三版.2 龔淑秋，忠波.電子技術（非電類專業(yè)）M.：機械工業(yè)，2010.7：2062592 龔淑秋，忠波.電子技術（非電類專業(yè)）M.：機械工業(yè)，2010.7：206259附 錄：單片機程序#include<reg51.h>#definec(x)(x*110592/120000)unsignedcharIr_Buf4;sbit IRIN = P32; unsigned char IRCOM7;void IRdel

15、ay(unsigned char x); unsignedcharkeys=0xff;sbitmotor=P20;sbitzheng=P21 ;sbitfan=P22;sbitleft=P23;sbitright=P24;voiddelay1ms(int);voidinc();voiddec();voidgo();voidback();voidturn_lef();voidturn_rig();voidstop();charon=0;chara,b,c,d;=主程序=/ main()IE=0x81;TCON=0x01;motor=0;while(1) switch(keys)case0xF3:

16、go();break;case0xA1:back();break;case0xF7:turn_lef();break;case0xA5:turn_rig();break;case0xE7:inc();break;case0xAD:dec();break;case0xE3:stop();break;default:break;motor=0;delay1ms(100-on);motor=1; delay1ms(on); /=中斷讀取紅外鍵值程序=voidint0(void) interrupt 0unsigned char j,k,N=0;IRdelay(15); if (IRIN=1) ret

17、urn; /確認IR信號出現(xiàn) while (!IRIN) /等IR變?yōu)楦唠娖?，跳過9ms的前導低電平信號。 IRdelay(1); for (j=0;j<4;j+) /收集四組數(shù)據(jù) for (k=0;k<8;k+) /每組數(shù)據(jù)有8位 while (IRIN) /等 IR 變?yōu)榈碗娖?，跳過4.5ms的前導高電平信號。 IRdelay(1);while (!IRIN) /等 IR 變?yōu)楦唠娖?IRdelay(1); while (IRIN) /計算IR高電平時長 IRdelay(1); N+; if (N>=30) return; /0.14ms計數(shù)過長自動離開。 /高電平計數(shù)完畢 IRCOMj=IRCOMj >> 1; /數(shù)據(jù)最高位補“0” if (N>=8) IRCOMj = IRCOMj | 0x80; /數(shù)據(jù)最高位補“1” N=0; /end for k /end for jkeys=IRCOM2;/=0.14ms延時=void IRdelay(unsigned char x) /x*0.14MS unsigned char i; while(x