【正文】 的情況下實現(xiàn)遙控，能夠達到此無線遙控小車的性能要求。 電機驅(qū)動模塊采用ST公司的L298N電機專用驅(qū)動芯片。工作電壓高，最高工作電壓達46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達3A，持續(xù)工作電流為2A；內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機和步進電動機、繼電器、線圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作；有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作。 無線通信模塊在本設(shè)計中，為了使遙控小車當(dāng)前的運動狀態(tài)，以及將車載系統(tǒng)檢測到當(dāng)前的環(huán)境參數(shù)傳送到遙控平臺的現(xiàn)實接口，就必須使用無線數(shù)據(jù)收發(fā)通信模塊。我們采用NRF905，該模塊與單片機接口比較簡單，但價格比較貴。 電源模塊在本設(shè)計，電機、車載系統(tǒng)、遙控器獨立供電。電機驅(qū)動電源采用四節(jié)五號電池供電；車載系統(tǒng)采用9V電壓供電；無線發(fā)射接受頭F05V、J04V以及單片射頻發(fā)射器芯片NRF905是3V電源供電，遙控器同樣采用5V電壓供電。3 車載模塊設(shè)計車載模塊是無線遙控小車的核心。它完成的主要工作包括：接收遙控器的控制命令并解析；控制一臺驅(qū)動電機和一臺轉(zhuǎn)向電機；車載模塊主要有以下部分電路構(gòu)成：電機驅(qū)動與控制電路、無線遙控接收電路和無線數(shù)據(jù)采集電路。下面將對整個車載模塊進行詳細介紹。 AT89S51主控芯片AT89S51是由美國Atmel公司生產(chǎn)的至今為止世界上最新型的高性能8位單片機。該芯片采用FLASH存儲技術(shù)，內(nèi)部具有2KB字節(jié)快閃存存儲器，采用DIP封裝，是目前在中小系統(tǒng)中應(yīng)用最為普及的單片機。 AT89S51的特點AT89S51 具有以下幾個特點： AT89S51與AT89S51系列的單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容； 片內(nèi)有4k字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲器； 全靜態(tài)工作，工作范圍：0Hz~24MHz； 三級程序存儲器加密； 128*8位內(nèi)部RAM； 32位雙向輸入輸出線； 兩個十六位定時器/計數(shù)器； 五個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級； 一個全雙工的異步串行口； 間歇和掉電兩種工作方式。 AT89S51的功能描述AT89S51是一種低功耗、高性能、CMOS8位微處理器，片內(nèi)有4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲器，能重復(fù)寫入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時間為十年。它與MCA51系列單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替AT89S51系列單片機，而且能使系統(tǒng)具有許多AT89S51系列產(chǎn)品沒有的功能。AT89S51可構(gòu)成真正的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程序長度小于4K，四個I/O口全部提供用戶?？捎?V電壓編程，而且擦寫時間僅需10ms，僅為8751/87C51的擦除時間的百分之一，與8751/87C51的 12V電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。~6V，全靜態(tài)工作，工作頻率寬在0Hz~24MHz之間，比8751/87C51等51系列的6MHz~12MHz更具有靈活性，系統(tǒng)能快能慢。AT89S51芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。P0口是三態(tài)雙向口，統(tǒng)稱數(shù)據(jù)總線口，因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀/寫操作。AT89S51單片機為40引腳芯片如圖31所示： 圖31 AT89S51芯片圖VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口?？诠苣_ 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 單片機最小系統(tǒng)電路圖32單片機最小系統(tǒng)電路單片機的最小化系統(tǒng)是指單片機能正常工作所必須的外圍元件，主要可以分成時鐘電路和復(fù)位電路，我們采用的是AT89S51芯片，它內(nèi)部自帶4K的FLASH程序存儲器，一般情況下，這4K的存儲空間足夠我們使用，所以我們將AT89S51芯片的第31腳固定接高電平（PCB畫板時已經(jīng)接死），所以我們只用芯片內(nèi)部的4K程序存儲器。單片機的時鐘電路有一個12M的晶振和兩個30P的小電容組成，它們決定了單片機的工作時間精度為1微秒。復(fù)位電路由22UF的電容和1K的電阻及IN4148二極管組成，以前教科書上常推薦用10UF電容和10K電阻組成復(fù)位電路，這里我們根據(jù)實際經(jīng)驗選用22UF的電容和1K的電阻，其好處是在滿足單片機可靠復(fù)位的前提下降低了復(fù)位引腳的對地阻抗，可以顯著增強單片機復(fù)位電路的抗干擾能力。二極管的作用是起快速泄放電容電量的功能，滿足短時間多次復(fù)位都能成功。AT89S51單片機個功能部件運行都是以時鐘控制信號為基準，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機的穩(wěn)定性。常用的時鐘電路設(shè)計一般有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種是外部時鐘方式。此電路采用內(nèi)部時鐘方式。AT89S51單片機整個程序存儲空間可以分為片外和片內(nèi)兩部分，CPU訪問片內(nèi)和片外程序存儲器，可由EA引腳上所接的電平來確定。EA引腳姐高電平時，程序?qū)钠瑑?nèi)程序存儲器開始執(zhí)行，即訪問片內(nèi)程序存儲器；當(dāng)PC值超過片內(nèi)ROM的容量時，會自動轉(zhuǎn)向片外程序存儲器空間執(zhí)行程序。此主控制器最小系統(tǒng)電力EA端接高電平，程序?qū)钠瑑?nèi)程序存儲器開始執(zhí)行。 電機驅(qū)動芯片L298N電機驅(qū)動模塊采用L298N，L298N是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動電路。可以方便的驅(qū)動兩個直流電機，或一個兩相步進電機 L298N集成芯片簡介L298N采用由達林頓管組成的H型PWM電路。PWM電路由四個大功率晶體管組成H橋電路構(gòu)成，四個晶體管分為兩組，交替導(dǎo)通和截止，用單片機控制達林頓管使之工作在開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)調(diào)整輸入控脈沖的占空比，精確調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速。這種電路由于管子工作只在飽合和截止狀態(tài)下，效率非常高。H型電路使實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制的簡單化，且電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極強，是一種廣泛采用的PWN調(diào)整技術(shù)。L298N是雙H橋高電壓大電流集成電路。每個H橋的下側(cè)橋臂晶體管發(fā)射極連在一起，其輸出腳（SENSEA和SENSEB）用來連接電流檢測電阻。Vss接邏輯控制的電源。Vs為電機驅(qū)動電源。IN1IN4輸入引腳為標準TTL 邏輯電平信號，用來控制H橋的開與關(guān)即實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)，ENA、ENB引腳則為使能控制端，用來輸入PWM信號實現(xiàn)電機調(diào)速。 L298N的工作原理L298N可接受標準TTL邏輯電平信號VSS，~7V電壓。4腳VSA接電源電壓，VS電壓范圍VIH為+~46V。，可驅(qū)動電感性負載。1腳和 15腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。L298N可驅(qū)動2個電動機，OUT1,OUT2,OUT3和OUT4之間可分別接電動機，本實驗裝置我們選用驅(qū)動一臺電動機。5,7,10,12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn)。EnA,EnB接控制使能端，控制電機的停轉(zhuǎn)。In3，In4的邏輯圖與表1相同。由表1可知EnA為底電平時，輸入電平對電機控制器作用，當(dāng)EnA為高電平，輸入電平為一高一低，電機正或反轉(zhuǎn)。同為低電平電機停止，同為高電平電機剎停。 L298N引腳及定義圖33 L298N引腳圖表31是L298N引腳及定義名稱管腳說明SENSEN215分別為兩個H橋的電流反饋腳，不用時可以直接接地OUTOUT23輸出端，與對應(yīng)輸入端同邏輯VS4驅(qū)動電壓，INPUTINPUT27輸入端，TTL電平兼容ENA、ENB11使能端，低電平禁止輸出GND8地VSS9邏輯電源，~7VOUTOUT4114輸出端，與對應(yīng)輸入端同邏輯INPUTINPUT412輸入端，TTL電平兼容 電機驅(qū)動與控制電路電機驅(qū)動模塊采用L298N，L298N是ST公司的產(chǎn)品。比較常見的是15腳Multiwait封裝的L298N，內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動電路。可以方便的驅(qū)動兩個直流電機，或一個兩相步進電機。AT89S51的I/、經(jīng)74LSA08四路與門后成為電機驅(qū)動芯片的輸入信號，L298N芯片可以驅(qū)動兩個二相電機，也可以驅(qū)動一個四相電機，輸出電壓最高可以達到50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的I/O提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。L298N可接受標準TTL邏輯電平信號VSS，~7V電壓。4腳VSA接電源電壓，VS電壓范圍VIH為+~46V。，可驅(qū)動電感性負載。1腳和 15腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。L298N可驅(qū)動2個電動機，OUT1,OUT2,OUT3和OUT4之間可分別接電動機，本實驗裝置我們選用驅(qū)動一臺電動機。5,7,10,12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn)。EnA,EnB接控制使能端，控制電機的停轉(zhuǎn)。In3，In4的邏輯圖與表1相同。由表1可知EnA為底電平時，輸入電平對電機控制器作用，當(dāng)EnA為高電平，輸入電平為一高一低，電機正或反轉(zhuǎn)。同為低電平電機停止，同為高電平電機剎停。 無線遙控接收電路設(shè)計無線遙控接受電路由解碼芯片PT2272/RF無線接收模塊J04V將接收到信號傳送給解碼芯片PT2272，解碼芯片PT2272接受到信號，將其地址碼經(jīng)過兩次比較核對之后，VT腳輸出高電平，與此同時響應(yīng)的數(shù)據(jù)也輸出高電平。 RF無線接收模塊J04VJ04V是一款低功耗小體積超再生接收模塊，采用SMT工藝，性能穩(wěn)定具有較好的靈敏度及性價比。是電池供電產(chǎn)品的理想選擇?？梢詮V泛應(yīng)用于需要處于接收狀態(tài)的遙控報警及單片機數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。 主要特點（1） 輸出無噪聲干擾（零電平）；（2） 極低功耗（工作狀態(tài)3V/）。（3） 特小體積（不需要外接天線）； 性能參數(shù)(1) 接收頻率：315MHz、433MHz；(2) 工作電壓：DC3V（~）。(3) 工作電流：~。(4) 調(diào)制帶寬。10K。(5) 輸出電平：TTL電平；(6) 接收靈敏度：90dBAm；(7) 電路結(jié)構(gòu):超再生；(8) 外形尺寸：10x23x5mm(寬x長x厚)；