【正文】 數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的控制。 這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時控制， 控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。 本設計采用 MCS51 系列中的 80C51 單片機。 80C51 是一款八位單片機，它的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。它是第三代單片機的代表。 第三代單片機包括了 Intel 公司發(fā)展 MCS51 系列的新一代產(chǎn)品，如 8ｘ C152﹑ 80C51FA/FB﹑ 80C51GA/GB﹑ 8ｘ C451﹑ 8ｘ C452,還包括了 Philips﹑ Siemens﹑ ADM﹑ Fujutsu﹑ OKI﹑ HarriaMetra﹑ ATMEL 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。新一代的單片機的最主要的技術特點是向外部接口電路擴展，以實現(xiàn) Microputer 完善的控制功能為己任，將一些外部接口功能單元如 A/D﹑ PWM﹑ PCA(可編程計數(shù)器陣列 )﹑ WDT(監(jiān)視定時器 )﹑高速I/O 口﹑計數(shù)器的捕獲 /比較邏輯等。這一代單片機中，在總線方面最重要的進展是為單片機配置了芯片間的串行總線，為單片機應用系統(tǒng)設計提供了更加靈活的方式。 Philips 公司還為這一代單片機 80C51 系列 8ｘ C592 單片機引入了具有較強功能的設備間網(wǎng)絡系統(tǒng)總線 CAN(Controller Area Network BUS). 新一代單片機為外部提供了相當完善的總線結(jié)構，為系統(tǒng)的擴展與配置打下了良好的基礎。 本設計就采用了比較先進的 80C51 為控制核心， 80C51 采用 CHOMS 工藝，功耗很低。該設計具有實際意義，可以應用于考古、機器人、醫(yī)療器械等許多方面。尤其是在足球機器人研究方面具有很好的發(fā)展前景。所以本設計與實際相結(jié)合， 現(xiàn)實意義很強。 2 方案設計與論證 本章圍繞系統(tǒng)的總體設計，介紹系統(tǒng)的組成，并提出各個組成部分系統(tǒng)的各種方案，并綜合比較，并選出最佳方案。 根據(jù)題目的要求，整個系統(tǒng)的構 成是由兩部分組成。一部分是硬件系統(tǒng)， 一部分是軟件系統(tǒng)。硬件方案確定如下：在現(xiàn)有電動車模型的基礎上，加裝無線控制模塊，電機驅(qū)動模塊，實現(xiàn)對電動車的無線遙控，并將數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機根據(jù)所接收到檢測的數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的控制。 這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。 直流調(diào)速系統(tǒng) 方案一：串電阻調(diào)速系統(tǒng) 旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機拖動直流電動機實現(xiàn)變流，由發(fā)電機給需要調(diào)速的直流電動機供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流即可改變其輸出電壓，從 而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。改變勵磁電流的方向則輸出電壓的極性和電動機的轉(zhuǎn)向都隨著改變，所以 GM 系統(tǒng)的可逆運行是很容易實現(xiàn)的。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機組，至少包含兩臺與調(diào)速電動機容量相當?shù)男D(zhuǎn)電機，還要一臺勵磁發(fā)電機，設備多、體積大、費用高、效率低、維護不方便等缺點。且技術落后，因此擱置不用。 方案二：靜止可控整流器 簡稱 VM 系統(tǒng)。 VM 系統(tǒng)是當今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型，可實現(xiàn)平滑調(diào)速。 VM系統(tǒng)的缺點是晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆 運行造成困難。它的另一個缺點是運行條件要求高，維護運行麻煩。最后，當系統(tǒng)處于低速運行時，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的用電設備。 方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng) 采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開關狀態(tài)。當晶閘管被觸發(fā)導通時，電源電壓加到電動機上，當晶閘管關斷時，直流電源與電動機斷開，電動機經(jīng)二極管續(xù)流，兩端電壓 接近于零。脈沖寬度調(diào)制（ Pulse Width Modulation），簡稱 PWM。脈沖周期不變，只改變晶閘管的導通時間，即通過改變 脈沖寬度來進行直流調(diào)速。 與 VM 系統(tǒng)相比， PWM 調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點： （ 1）由于 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的開關頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達 1： 10000 左右。由于電流波形比 VM系統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電動機的損耗和發(fā)熱都比較小。 （ 2）同樣由于開關頻率高，若與快速響應的電機相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應性能好，動態(tài)抗擾能力強。 （ 3）由于電力電子器件只工作在開關狀態(tài)，主電路損耗較小，裝置效率較高。 根據(jù)以 上綜合比較，以及本設計中受控電機的容量和直流電機調(diào)速的發(fā)展方向，本設計采用了 H 型單極型可逆 PWM 變換器進行調(diào)速。 脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主電路采用脈寬調(diào)制式變換器，簡稱 PWM 變換器。 脈寬調(diào)速也可通過單片機控制繼電器的閉合來實現(xiàn)，但是驅(qū)動能力有限。為順利實現(xiàn)電動小汽車的前行與倒車，本設計采用了可逆 PWM 變換器?？赡?PWM變換器主電路的結(jié)構式有 H 型、 T型等類型。我們在設計中采用了常用的雙極式H 型變換器，它是由 4個三極電力晶體管和 4個續(xù)流二極管組成的橋式電路。 無線控制系統(tǒng) 無線遙控簡介 “無線遙控 (wireless remote control)”顧名思義，就是一種用來遠程控制機器的裝置。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用，給人們帶來了極大的便利。隨著科技的進步，無線遙控器也擴展到許多的種類，簡單來說常見的有兩種，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，應用領域也各有不同。 方案一：紅外遙控系統(tǒng) 紅外遙控器（ IR Remote Control）是利用波長為 ~ m 之間的近紅外線來傳送控制信號的遙控設備。 特點：不影響周邊環(huán)境、不干擾其他其他電器設備。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，可進行多路遙控。因此，現(xiàn)在紅外遙控在家用電器、室內(nèi)近距離（小于 10 米）遙控中得到了廣泛的應用。 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方的各種機構進行控制的遙控設備。這些信號被遠方的接收設備接收后，可以指令或驅(qū)動其他各種相應的機械或者電子設備，去完成各種操作，如閉合電路、移動手柄、開動電機、之后再由這些機械進行需要的操作。作為一種與紅外遙控器相補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)控制以及無線智能家居領域得到了廣泛的應用。 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，它的特點是有方向性，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，它的特點是無方向性，可以不面對面控制，距離遠（可達數(shù)十米，甚至數(shù)公里），容易受電磁干擾，在需要遠距離穿透或者無方向性控制領域，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)合本設計的實際情況，本設計采用無線電遙控模式，進行對小車的控制。 系統(tǒng)原理圖 簡易智能電動車采用 89C51 單片機進行智能控制。開始由手動啟動小車，并復位，當小車接收到無線電波開始，通過單片機控制小車開始調(diào)速；系統(tǒng)的前后左右行進均由單片機控制實現(xiàn)；在電動車進駛過程中，采用雙極式 H型 PWM 脈寬調(diào)制技術，以提高系統(tǒng)的靜動態(tài)性能；系統(tǒng)的無線遙控有無線編碼解碼芯片PT2262 和 PT2272 構成的集成模塊，以提高系統(tǒng)的無線穩(wěn)定性。 圖 21 系統(tǒng)原理圖 3 硬件設計與實現(xiàn) 一個單片機應用系統(tǒng)的硬件電路設計包含有兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機內(nèi)部的功能單元，如 ROM﹑ RAM﹑ I/O 口﹑定時 /記數(shù)器﹑中斷系統(tǒng)等能量不能滿足應用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當?shù)男酒O計相應的電路。二是系統(tǒng)配置，既按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設備，如鍵盤顯示器﹑打印機﹑ A/D﹑ D/A 轉(zhuǎn)換器等，要設計 合適的接口電路。 89C51 單片機是把那些作為控制應用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、并行 I/O 口、串行口、定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構依舊是 CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構模式。但對各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。 89c51 單片機硬件結(jié)構 89C51 是 Intel 公司生產(chǎn)的一個單片機系列的名稱。該公司繼 1976 推出MCS48系列 8位單片機后，又于 1980 年推出了 89C51 系列高檔 8 位單片機。屬于這一系列的單片機芯片有很多種，如 8051， 8031， 8751， 80C51BH 等等，它們的基本組成、基本性能和指令系統(tǒng)都是相同的。 圖 31 89C51 單片機結(jié)構框圖 在一小塊芯片上，集成了一個微型計算機的各個組成部分。每一個單片機包括： 一個 8 位的微處理器（ CPU） CPU 是單片機的核心，是計算機的控制和指揮中心，有運算器和控制器等部件組成。 存儲器 89C51 片內(nèi)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，他們有各自獨立的存儲地址空間，與一般微機的存儲器配置方式很不相同。 （ ROM） 存放程序，一些原始數(shù)據(jù)和表格。 89C51 及 8751 的片內(nèi)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)。 （ RAM） 存放可以讀 /寫的數(shù)據(jù) 運算的中間結(jié)果、最終結(jié)果、