基于51單片機(jī)的紅外遙控小車設(shè)計(jì)和制作

1、基于51單片機(jī)的紅外遙控小車設(shè)計(jì)和制作論文關(guān)鍵字：AT8951單片機(jī)直流電機(jī)紅外線遙控循跡L298論文摘要：本文介紹一款紅外線遙控小車，以AT89S51單片機(jī)為核心控制器，用L289驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)工作，控制小車的運(yùn)行。本款小車具有紅外線遙控手動(dòng)駕駛、自動(dòng)駕駛、尋跡前進(jìn)等功能。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，軟件用語言編寫。一、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求以AT9851單片機(jī)為核心，制作一款紅外遙控小車，小車具有自動(dòng)駕駛，手動(dòng)駕駛和循跡前進(jìn)等功能。自動(dòng)駕駛時(shí)，前進(jìn)過程中可以避障。手動(dòng)駕駛時(shí)，遙控控制小車前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、加速等操作。尋跡前進(jìn)時(shí)小車還可以按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的軌跡前進(jìn)。二、系統(tǒng)組成及工作原理本系統(tǒng)由硬件和軟

2、件兩局部組成。硬件局部主要完成紅外編碼信號(hào)的發(fā)射和承受、障礙物檢測(cè)、軌跡檢測(cè)、直流電機(jī)運(yùn)行的發(fā)生等功能。軟件主要完成信號(hào)的檢測(cè)和處理、設(shè)備的驅(qū)動(dòng)及控制等功能。AT89S51單片機(jī)查詢紅外信號(hào)并解碼，查詢各個(gè)檢測(cè)局部輸入的信號(hào)，并進(jìn)展相應(yīng)處理，包括電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，判斷是否遇到障礙物，判斷是否小車其那金中有出軌等。系統(tǒng)構(gòu)造框圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)構(gòu)造框圖三、主要硬件電路1、遙控發(fā)射器電路該電路的主要控制器件為遙控器芯片HT6221，如圖2所示。HT6221將紅外碼調(diào)制成38KHZ的脈沖信號(hào)通過紅外發(fā)射二極管發(fā)出紅外編碼。圖2中D1是紅外發(fā)射二極管，D2是按鍵指示燈，當(dāng)有按鍵按下時(shí)D2點(diǎn)亮。HT622

3、1的編碼規(guī)那么是：當(dāng)一個(gè)鍵按下超過36s，振蕩器使芯片激活，假如這個(gè)按鍵按下且延遲大約108s，這108s發(fā)射代碼由一個(gè)起始碼(9s)，一個(gè)結(jié)果碼(4.5s)，低8位地址碼(9s18s)，高8位地址碼(918s)，8位數(shù)據(jù)碼(918s)和這8位數(shù)據(jù)碼的反碼(918s)組成，假如按鍵按下超過108s仍未松開，接下來發(fā)射的代碼將僅由起始碼(9s)和完畢碼(2.5s)組成。按照上圖的接法，K1K8的數(shù)據(jù)碼分別為：0 x00，0 x01,0 x02,0 x03,0 x04,0 x05,0 x06,0 x07。圖2遙控發(fā)射器電路原理圖2、紅外線接收模塊該模塊使用一體化紅外接收頭1838，其電路如圖3所示

4、。瓷片電容104為去耦電容，DUT即是解調(diào)信號(hào)的輸出端，直接與單片機(jī)的P3.2口相連。有紅外編碼信號(hào)發(fā)射時(shí)，輸出為檢波整形后的方波信號(hào)，并直接提供應(yīng)單片機(jī)。圖3紅外接收原理圖3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊該模塊主要由芯片L298控制兩個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以及改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，其電路如圖4所示。L298芯片是一種高壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器。其中SENSEA、SENSEB分別為兩個(gè)H橋的電流反應(yīng)腳，不用時(shí)可以直接接地。V，VS是接電源引腳，電壓范圍分別是4.57V、2.546V，設(shè)計(jì)中V端與單片機(jī)電源端共用5V工作電源，VS端獨(dú)立接9V電源。ENA，ENB為使能端，低電平制止輸出。IN1，IN2，IN3，IN4為數(shù)據(jù)

5、輸入引腳，UT1，UT2，UT3，UT4為數(shù)據(jù)輸出引腳。D1D8是保護(hù)二極管IN5819，用于釋放掉電機(jī)停車時(shí)產(chǎn)生的反響尖峰電勢(shì)，否那么會(huì)擊壞L298。圖4電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖4、障礙物檢測(cè)和尋跡模塊障礙物檢測(cè)和軌跡檢測(cè)原理是一樣的。從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，該模塊選用了反射式光耦，其電路如圖5所示。反射式光耦由一個(gè)紅外發(fā)射管和一個(gè)光敏三極管組成。L324是電壓比擬器，當(dāng)3腳的電平大于2腳時(shí)，輸出端1腳輸出高電平，反之輸出低電平。上下電平的值取決于L324的2腳電平，調(diào)整電位器R23使L324的2腳電壓為3V。避障電路安裝在小車的頭部的左右兩邊，分別用于檢測(cè)左右障礙物。工作過程是：當(dāng)無障礙物時(shí)，不反射紅外線

6、，光敏三極管截止，L324的3腳在R16的上拉作用下為高電平(5V),大于2腳電壓(3V)，輸出高電平；當(dāng)遇到障礙物時(shí)，反射紅外線，光敏三極管導(dǎo)通，比擬器3腳接地，小于2腳電壓(3V)，輸出低電平。單片機(jī)根據(jù)電平的變化判斷有無障礙物，當(dāng)左邊遇到障礙物時(shí)小車右轉(zhuǎn)，當(dāng)右邊遇到障礙物時(shí)小車左轉(zhuǎn)。循跡電路安裝在小車的底部的左右兩邊，循跡是通過區(qū)分黑白色來行走。工作過程是：紅外發(fā)射管發(fā)出紅外光，當(dāng)遇到黑色，不反射紅外光，比擬器輸出為高電平；當(dāng)遇到白線，紅個(gè)光反射回來，比擬器輸出為低電平。當(dāng)左邊檢測(cè)到白色時(shí)小車右轉(zhuǎn)，當(dāng)右邊檢測(cè)到白色時(shí)小車左轉(zhuǎn)，當(dāng)兩邊檢測(cè)到的都是黑色時(shí)小車前進(jìn)，當(dāng)兩邊檢測(cè)到的都是白色時(shí)小車停頓。圖5障礙物檢測(cè)、軌跡檢測(cè)原理圖四、軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件用語言編寫，分為主程序，外部中斷解碼子程序、自動(dòng)駕駛子程序、手動(dòng)駕駛子程序、障礙物檢測(cè)子程序、軌跡檢測(cè)子程序、定時(shí)器1中斷調(diào)速子程序等。主程序完成系統(tǒng)硬件的初始化、子程序調(diào)用等功能。主程序、解碼子程序如圖6、圖7所示。圖6主程序流程圖7解碼程序流程圖完畢語：經(jīng)理論說明，本文所設(shè)計(jì)的紅外線遙控小車運(yùn)行穩(wěn)定、遙控靈敏、占用系統(tǒng)硬件資源少。且在不改變硬件電路，僅通過軟件編程小車就可以實(shí)現(xiàn)障礙物檢測(cè)、報(bào)警等功能。參考文獻(xiàn)：1陳權(quán)昌,李興富.單片機(jī)原理及應(yīng)用.廣州:華南理工大學(xué)出版社,20222吳金戌,沈慶陽,郭庭吉.8051單片機(jī)理