【正文】 的長(zhǎng)度 ,含一個(gè) 1/8AD 位寬度的脈沖，如圖 所示。 PT2272/SC2272 的管腳圖 PT2272/SC2272 的管腳圖 如圖 所示。如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。 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(shí)間越長(zhǎng)。 無(wú)線(xiàn)遙控 小車(chē)的硬件組成 無(wú)線(xiàn)遙控 小車(chē)單片機(jī)控制板結(jié)構(gòu)主要包括 :PIC16F877A 芯片、 無(wú)線(xiàn)電接收器 RX3和解碼芯片 SC2272。 21 本章小結(jié) 無(wú)線(xiàn)電遙控只是無(wú)線(xiàn)遙控中的一種，采用無(wú)線(xiàn)電遙控可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控 。改變?cè)撍穆房刂菩盘?hào)就可以讓小車(chē)完成左右、右轉(zhuǎn)、前進(jìn)、后退、原地轉(zhuǎn)圈等動(dòng)作。 圖 小車(chē)基板圖 （ 2）車(chē)體 底面 車(chē)體的底面 如圖 所示?？梢酝瓿稍剞D(zhuǎn)彎，旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作，因而適合沿曲折路線(xiàn)前進(jìn)。 和 TX3 一樣，只需將數(shù)據(jù)輸出腳接入解碼芯片即可，如圖 所示： 圖 無(wú)線(xiàn)接收模塊及解碼模塊的原理圖 RX3 接收板簡(jiǎn)介 RX3 接收板是 VHF/UHF 超高頻無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳送接收模塊，它采用 LC 振蕩電路，內(nèi)含放大整形，輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)為四路高電平，有點(diǎn)動(dòng) 或互鎖功能，使用極為方便，并且價(jià)格低廉，所以被廣泛使用。 （ 2） 兩者接收靈敏度 上的區(qū)別 從兩者的工作原理中，我們可以看出，超外差（內(nèi)差）模塊接收的是兩個(gè)頻率的差 16 值信號(hào)，因此在放大環(huán)節(jié)中可以將通頻帶做得較窄，這樣其靈敏度就可以做得較高，而超再生則 相反 ， 超再生接收是以 熱噪聲信號(hào)作為是否接收到數(shù)據(jù)的判斷依據(jù)， 因而 無(wú)法做到足夠窄的通頻帶， 同時(shí)也就 容易受到外界無(wú)線(xiàn)電信號(hào)的干擾。超再生檢波電路有很高的增益，在未收到控制信號(hào)時(shí)，由于受外界雜散信號(hào) 的干擾和電路自身的熱騷動(dòng)，產(chǎn)生一種特有的噪聲，叫超噪聲，這個(gè)噪聲的頻率范圍為 ～ 5kHz 之間，聽(tīng)起來(lái)像流水似的 “ 沙沙 ” 聲。 TX3 模塊的傳輸距離與調(diào)制信號(hào)頻率及幅度，發(fā)射電壓及電池容量，發(fā)射天線(xiàn)，接收機(jī)的靈敏度，收發(fā)環(huán)境有關(guān)。 通過(guò)以上對(duì)兩者的性能及成本的介紹， 可以了解到 雖然調(diào)頻系列器件的生產(chǎn)成本較高，但是其抗干擾及穩(wěn)定性能較好 ，因此 此次設(shè)計(jì) 中 采用了調(diào)頻發(fā)射 。 占用的頻帶寬度 由于寬帶調(diào)頻系統(tǒng)占用的頻帶寬 ， 調(diào)頻只適宜在超短波以上頻段（ 30Hz－ 30GHz）使用 。 所謂抗干擾好 ， 主要是指在輸入信號(hào)噪聲比 (簡(jiǎn)稱(chēng)信噪 比 S/N)相同的條件下 ， 調(diào)頻接收機(jī)輸出端的信噪比大于調(diào)幅接收機(jī)輸出端的信噪比。 鞭天線(xiàn)和螺旋天線(xiàn)部有一定的方向性，即在某幾個(gè)方向上能量最為集中，接收或發(fā) 12 射的效果最好。漆包線(xiàn)的粗細(xì)對(duì)螺旋天線(xiàn)的性能影響不大，螺旋之間由于電壓不高，一般用低強(qiáng)度油基性漆包線(xiàn)即可。 “導(dǎo)波長(zhǎng) ”與螺旋直徑 D、螺距 S、工作頻率 f 有關(guān)。這里重點(diǎn) 談?wù)?它的結(jié)構(gòu)、工作原理、計(jì)算公式和制作方法 ： （ 1） 結(jié)構(gòu)：把金屬導(dǎo)線(xiàn)按一定的間距曲繞成螺旋形狀，并用絕緣材料支桿沿螺旋的軸向方向把線(xiàn)圈支撐起來(lái)，螺旋的 —端與發(fā)射機(jī)的輸出端連接，另一端開(kāi)路，就構(gòu)成了螺旋天線(xiàn)。但是，由于電磁波在金屬桿中的 傳播速度比在空氣中稍小，電 磁波在金屬桿上傳播的波長(zhǎng)也相應(yīng)稍短， 因此 實(shí)際 使用時(shí) 鞭天線(xiàn)的長(zhǎng)度要比四分之一波長(zhǎng)略短。 天線(xiàn)的選用 任何依靠電磁波傳送信息的無(wú)線(xiàn)電設(shè)備都需要天線(xiàn) 。 當(dāng)然還有 5W， 25W 甚至更高的功 率，但是 使用這種大功率遙控發(fā)射設(shè)備，需要到無(wú)線(xiàn)電委員會(huì)和公安局申請(qǐng)和備案，否則 會(huì)被相關(guān)部門(mén)追究責(zé)任 。按傳輸控制指令信號(hào)的載體 來(lái)分，無(wú)線(xiàn)遙控可分為三種： 紅外遙控器， 最熟悉的就是 家里的電視機(jī)遙控器，使用的時(shí)候需要對(duì)準(zhǔn)接收端方向 。 PIC 的 ROM 和 RAM 是采用“頁(yè)”結(jié)構(gòu)的，每頁(yè)為 512 個(gè) Bytes，通過(guò) STATUS 的位來(lái) 選擇不同的頁(yè)，在程序調(diào)用和變量尋址的時(shí)候，要先確定目標(biāo)的頁(yè)，使用 起來(lái)不是很方便。 PIC 以保密熔絲來(lái)保護(hù)代碼，用戶(hù)在燒入代碼后熔斷熔絲，別人再也無(wú)法讀出，除非恢復(fù)熔絲。 產(chǎn)品上市零等待（ Zero time to market）。 PIC 系列從低到高有幾十個(gè)型號(hào)，可以滿(mǎn)足各種需要。 由 PIC 單片機(jī)處理無(wú)線(xiàn)接收模塊接收到的信號(hào)，再輸出相應(yīng)的的控制信號(hào)和 PWM調(diào)速信號(hào)就是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，下面將對(duì)該系統(tǒng)所采用的硬件模塊進(jìn)行逐個(gè)介紹。 經(jīng)過(guò)多年的努力，在航空航天、海洋開(kāi)發(fā)、核工業(yè)已經(jīng)國(guó)防軍事、工程機(jī)械等領(lǐng)域也取得了不少研究成果。從遙控視距的角度來(lái)看，遙控技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了一下三個(gè)階段：視距（ LOSLineofsight）遙控、超視距（ ELOS）遙控和遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)遙控。 今天，利用無(wú)線(xiàn)電波傳送聲音和圖像節(jié)目的廣播和電視，已經(jīng)深入到社會(huì)生活的各個(gè)角落，成了億萬(wàn)人民的伴侶。在第一次產(chǎn)業(yè)革命浪潮的推動(dòng)下，許多科學(xué)家對(duì)電和磁現(xiàn)象進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，從而取得了重大進(jìn)展。 而人類(lèi)對(duì)于電和磁的 真正認(rèn)識(shí)和廣泛 應(yīng)用，迄今 還只有一百多年歷史。意大利的馬可尼和俄國(guó)的波波夫在不同的國(guó)度里，幾乎在相同的時(shí)間 (1895和 1896)獲得了無(wú)線(xiàn)電通信的成功，他們創(chuàng)造性的勞動(dòng)，揭開(kāi)了電磁學(xué)發(fā)展的新篇章，無(wú)線(xiàn)電技術(shù)作為一門(mén)新科學(xué)從此誕生了。 國(guó) 內(nèi) 外 無(wú)線(xiàn)遙控機(jī)器人的研究狀況 美國(guó)、日本、德國(guó)以及包括中國(guó)在內(nèi)的很多國(guó)家對(duì)遙控機(jī)器人技術(shù)這一課題進(jìn)行了研究，并取得了一定的成果。國(guó)內(nèi)的研究主要集中在如哈爾濱工程大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)等高等院校和中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所等科研機(jī)構(gòu)。它是具有分散功用（多任務(wù)）功能的 CPU[2]。比如，一個(gè)摩托車(chē)的點(diǎn)火器需要一個(gè) I/O 較少、 RAM及程序存儲(chǔ)空間不大、可靠性較高的小型單片機(jī)，若采用 40 腳且功能強(qiáng)大的單片機(jī)，投資大不說(shuō)，使用起來(lái)也不方便。 PIC 系列 8 位 CMOS 單片機(jī)具有獨(dú)特的 RISC結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)總線(xiàn)和指令總線(xiàn)分離的哈佛總線(xiàn)（ Harvard）結(jié)構(gòu)，使指令具有單字長(zhǎng)的特性，且允許指令碼的位數(shù)可多于 8 位的數(shù)據(jù)位數(shù)，這與傳統(tǒng)的采用 CISC 結(jié)構(gòu)的 8 位單片機(jī)相比，可以達(dá)到 2:1 的代碼壓縮，速度提高 4 倍。 徹底的保密性。 51 系列單片機(jī)的只有 0x20 到 0x2F 的 Bytes 的位是可以尋址，有 17 條專(zhuān)用的位操作指令和 4 條移位指令。相對(duì)電纜連線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)在于安裝成本低 (無(wú)需布線(xiàn)、不用地下工程、沒(méi)有電纜槽 )，提高了靈活性并降低了維護(hù)成本。 通常發(fā)射功率 1W 的遙控器，控制距離開(kāi)闊地可以達(dá)到 5 公里 。對(duì)于無(wú)線(xiàn)電通訊， 由于海水導(dǎo)電，因此無(wú)線(xiàn)電波只能傳到海水表面，或者 離 表面不遠(yuǎn)的地方，潛艇通常會(huì)把天線(xiàn)放到水面來(lái)接收和發(fā)送信息。理論上，諧振時(shí)鞭天線(xiàn)的長(zhǎng)度應(yīng)該是諧振頻率相對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的四分之一。 這種天線(xiàn)目前已開(kāi)始在通訊及電視等方面獲得應(yīng)用。 若把螺旋天線(xiàn)也做成諧振在四分之一波長(zhǎng)的天線(xiàn)，那么它應(yīng)是諧振在四分之一的“導(dǎo)波長(zhǎng) ”上，因而 可得 螺旋天線(xiàn)的幾何長(zhǎng)度 為“導(dǎo)波長(zhǎng)”的四分之一。 （ 3） 螺旋天線(xiàn)的制作： 螺旋線(xiàn)可用 直 徑 ～ 的漆包線(xiàn)繞制。螺旋天線(xiàn)應(yīng)與整機(jī)匹配地工作 ， 讓能量全部發(fā)射出去，或把接收到的能量全部送進(jìn)接收機(jī)。下面對(duì)這兩種調(diào)制方式的主要性能進(jìn)行比較 ： 抗干擾性能 調(diào)頻 FM 的主要優(yōu)點(diǎn)是它的抗干擾性能強(qiáng) 。 因此 ， 不管從發(fā)射信號(hào)的邊頻功率還是從接收信號(hào)的解調(diào)進(jìn)行分析 ， 調(diào)頻制的抗干擾性能均優(yōu)于調(diào)幅制。而生產(chǎn)調(diào)幅器件相對(duì)來(lái)說(shuō)要方便許多 ， 所以生產(chǎn)調(diào)頻產(chǎn)品的門(mén)檻要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于生產(chǎn)調(diào)幅產(chǎn)品 ， 因此兩者的生產(chǎn)成本相差一倍以上。不同的電路參數(shù)，有不同的發(fā)射功率及發(fā)射距離，要想獲得較好的發(fā)射效果，必須接上天線(xiàn)，天線(xiàn)最好選用 25 厘米長(zhǎng)的 導(dǎo)線(xiàn)，遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)最好能夠豎立起來(lái)，因?yàn)闊o(wú)線(xiàn)電信號(hào)傳輸時(shí)受很多因素的影響，所以一般實(shí)用距離只有標(biāo)稱(chēng)距離的一半甚至更少 。這個(gè)頻 率選低了，電路的抗干擾性能較好，但接收靈敏度較低，反之 ，接收靈敏度 就 較好，但抗干擾性能變差。 而超再生模塊，普遍采用的是一片雙運(yùn)放芯片 358 作為數(shù)據(jù)的放大與整形，因此成本較低 。 鑒于上述比較中兩種接收模塊的優(yōu)缺點(diǎn)，在本次設(shè)計(jì) 中系統(tǒng)采用的是 RX3 超再生接收模塊。左、右輪獨(dú)立控制，可以使小車(chē)同時(shí)前轉(zhuǎn)，后轉(zhuǎn)，反向旋轉(zhuǎn) 或者一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)一側(cè)停止。 （ 1）車(chē)體基板 小車(chē)的基板 如圖 所示。 （ 3）電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 MOTOR1A 和 MOTOR1B 控制一個(gè) H 橋，該 H 橋輸出 J3 接左輪電機(jī)，所以MOTOR1A、 MOTOR1B 控制左側(cè)小車(chē)電機(jī)的前進(jìn)和后退； MOTOR2A 和 MOTOR2B 控制另外一個(gè) H 橋，該 H 橋輸出 J5 接右輪電機(jī)，所以 MOTOR2A、 MOTOR2B 控制右側(cè)小車(chē)電機(jī)的前進(jìn)和后退。 以上兩種 方法在控制效果上基本一致，沒(méi)有太多差別。這樣在單片機(jī)的控制下，小車(chē)可以 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)接收到的 信號(hào)，單片機(jī)判斷各個(gè)信號(hào)從而發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)控制小車(chē)進(jìn)行前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn) 、加速、減速等 動(dòng)作。 為了便于理解，在接下來(lái)的介紹中仍然以 PT2272 為主。 因?yàn)闊o(wú)線(xiàn)發(fā)射的特點(diǎn)，第一組字碼非常容易受 到 零電平干擾，往往會(huì)產(chǎn)生誤碼，所以程序可以丟棄處理。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(shí) ，對(duì)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(shí)，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 6 位。 圖 位碼波形圖 這里， a=2*時(shí)鐘振蕩周期，位“ f” 僅對(duì)碼地址有效。 b、 幀碼 同樣的，幀碼由字碼構(gòu)成，構(gòu)成方式同射頻方式下的幀碼構(gòu)成方式。若無(wú)接收信號(hào)，仍停留在待機(jī)狀態(tài)；否則在收到信號(hào)后，進(jìn)行接收碼地址與設(shè)置碼地址比較； c、 當(dāng)接收地址與設(shè)置地址相互匹配時(shí)，數(shù)據(jù)存于寄存器中。地址碼采用 0f0f0f（ f 代表懸空） ， 如圖 所示。同樣的，軟件是硬件的靈魂，沒(méi)有了軟件，再?gòu)?qiáng)大的硬件也只是一部廢鐵。amp。 if((RB6==1)amp。(RB4==1)) { RC7=0。 34 RC5=1。 } if((RB5==1)amp。因?yàn)?CCP1 引腳對(duì)端口數(shù)據(jù)鎖存器是復(fù)用的，因此在輸出 PWM信號(hào)之前應(yīng)先將 TRISC（ 2）位清零以使 CCP1 腳成為輸出。 RC5=1。(RB2==1)) { RC7=1。 } if((RB5==1)amp。 RC5=0。(RB3==1)) R=0xE6。 32 圖 無(wú)線(xiàn)遙控小車(chē)的軟件流程 關(guān)中斷， PWM 模塊初始化 設(shè)置相應(yīng)的 IO 口 開(kāi)中斷，輸出 PWM PORTB 端口是否為 0 高檔，輸出 100%PWM 信號(hào) RB6 和 RB1 是否同時(shí)為 1 停止運(yùn)行 后退 左轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn) 前進(jìn) RB6 和 RB3 是否同時(shí)為 1 RB6 和 RB2 是否同時(shí)為 1 RB6 和 RB4 是否同時(shí)為 1 RB5 和 RB4 是否同時(shí)為 1 RB5 和 RB3 是否同時(shí)為 1 RB5 和 RB2 是否同時(shí)為 1 RB5 和 RB1 是否同時(shí)為 1 中檔，輸出 90%PWM 信號(hào) 高檔，輸出 80%PWM 信號(hào) Yes No Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes No No No No No No No No 33 信號(hào)的接收與處理 從流程圖看，單片機(jī)通電 后 ， 先初始化 PWM 模塊，輸出相應(yīng)的 PWM 信號(hào)，然后用查詢(xún)法反復(fù)查詢(xún) PORTB 是否有信號(hào)輸入。 圖 復(fù)位模塊原理圖 30 時(shí)鐘系統(tǒng) PIC16F877A 單片機(jī)最大支持 20M 晶振，本次設(shè)計(jì)采用的是 12M 的晶振，電容采用 20pF 的 陶瓷電容，其原理圖如圖 所示： 圖 主芯片外部晶體振蕩器的連線(xiàn)圖 小結(jié) 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用 穩(wěn)定可靠的 TX3 和 RX3 來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)的發(fā)送與接收 ， 同時(shí)采用配套使用的 2262 和 2272 芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件編碼和解碼，最大限度得解放單片機(jī)資源，為系統(tǒng)以后的改進(jìn)和優(yōu)化做 好準(zhǔn)備 。 這時(shí)編碼電路 PT2262 和解碼 PT2272 的第 1～ 8 腳 為地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài) 。鎖存型的PT2272LX 在接收到有效編碼后將數(shù)據(jù)輸出，并將數(shù)據(jù)一直保存到下一次接收到有效編碼。 表 字碼 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 SYNC （ 2） 單電阻振蕩器 PT2272 內(nèi)置的振蕩回路 。所送入的編碼波形被譯成字碼，它含有碼地址位，數(shù)據(jù)位和同步位，解碼出來(lái)的地址 碼與所設(shè)置地址輸入端進(jìn)行比較。采用 CMOS 工 藝制造，它最大擁有 12 位的三態(tài)地址管腳，可支持多達(dá) 531441（或 312）個(gè)地址的編碼。 表 振蕩電阻匹配表 編碼芯片振蕩電阻 解碼芯片振蕩電阻 PT2262/SC2262 PT2272/SC2272 2