【正文】 的長度 ,含一個 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)碼一幀的時間越長。 無線遙控 小車的硬件組成 無線遙控 小車單片機控制板結(jié)構(gòu)主要包括 :PIC16F877A 芯片、 無線電接收器 RX3和解碼芯片 SC2272。 21 本章小結(jié) 無線電遙控只是無線遙控中的一種，采用無線電遙控可以實現(xiàn)遠距離遙控 。改變該四路控制信號就可以讓小車完成左右、右轉(zhuǎn)、前進、后退、原地轉(zhuǎn)圈等動作。 圖 小車基板圖 （ 2）車體 底面 車體的底面 如圖 所示。可以完成原地轉(zhuǎn)彎，旋轉(zhuǎn)等動作，因而適合沿曲折路線前進。 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 無線接收模塊及解碼模塊的原理圖 RX3 接收板簡介 RX3 接收板是 VHF/UHF 超高頻無線數(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)信號為四路高電平，有點動 或互鎖功能，使用極為方便，并且價格低廉，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）模塊接收的是兩個頻率的差 16 值信號，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 熱噪聲信號作為是否接收到數(shù)據(jù)的判斷依據(jù)， 因而 無法做到足夠窄的通頻帶， 同時也就 容易受到外界無線電信號的干擾。超再生檢波電路有很高的增益，在未收到控制信號時，由于受外界雜散信號 的干擾和電路自身的熱騷動，產(chǎn)生一種特有的噪聲，叫超噪聲，這個噪聲的頻率范圍為 ～ 5kHz 之間，聽起來像流水似的 “ 沙沙 ” 聲。 TX3 模塊的傳輸距離與調(diào)制信號頻率及幅度，發(fā)射電壓及電池容量，發(fā)射天線，接收機的靈敏度，收發(fā)環(huán)境有關(guān)。 通過以上對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 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噪聲比 (簡稱信噪 比 S/N)相同的條件下 ， 調(diào)頻接收機輸出端的信噪比大于調(diào)幅接收機輸出端的信噪比。 鞭天線和螺旋天線部有一定的方向性，即在某幾個方向上能量最為集中，接收或發(fā) 12 射的效果最好。漆包線的粗細對螺旋天線的性能影響不大，螺旋之間由于電壓不高，一般用低強度油基性漆包線即可。 “導(dǎo)波長 ”與螺旋直徑 D、螺距 S、工作頻率 f 有關(guān)。這里重點 談?wù)?它的結(jié)構(gòu)、工作原理、計算公式和制作方法 ： （ 1） 結(jié)構(gòu)：把金屬導(dǎo)線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圈支撐起來，螺旋的 —端與發(fā)射機的輸出端連接，另一端開路，就構(gòu)成了螺旋天線。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也相應(yīng)稍短， 因此 實際 使用時 鞭天線的長度要比四分之一波長略短。 天線的選用 任何依靠電磁波傳送信息的無線電設(shè)備都需要天線 。 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，需要到無線電委員會和公安局申請和備案，否則 會被相關(guān)部門追究責(zé)任 。按傳輸控制指令信號的載體 來分，無線遙控可分為三種： 紅外遙控器， 最熟悉的就是 家里的電視機遙控器，使用的時候需要對準接收端方向 。 PIC 的 ROM 和 RAM 是采用“頁”結(jié)構(gòu)的，每頁為 512 個 Bytes，通過 STATUS 的位來 選擇不同的頁，在程序調(diào)用和變量尋址的時候，要先確定目標(biāo)的頁，使用 起來不是很方便。 PIC 以保密熔絲來保護代碼，用戶在燒入代碼后熔斷熔絲，別人再也無法讀出，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型號，可以滿足各種需要。 由 PIC 單片機處理無線接收模塊接收到的信號，再輸出相應(yīng)的的控制信號和 PWM調(diào)速信號就是本次設(shè)計的重點，下面將對該系統(tǒng)所采用的硬件模塊進行逐個介紹。 經(jīng)過多年的努力，在航空航天、海洋開發(fā)、核工業(yè)已經(jīng)國防軍事、工程機械等領(lǐng)域也取得了不少研究成果。從遙控視距的角度來看，遙控技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了一下三個階段：視距（ LOSLineofsight）遙控、超視距（ ELOS）遙控和遠程無線遙控。 今天，利用無線電波傳送聲音和圖像節(jié)目的廣播和電視，已經(jīng)深入到社會生活的各個角落，成了億萬人民的伴侶。在第一次產(chǎn)業(yè)革命浪潮的推動下，許多科學(xué)家對電和磁現(xiàn)象進行了深入細致的研究，從而取得了重大進展。 而人類對于電和磁的 真正認識和廣泛 應(yīng)用，迄今 還只有一百多年歷史。意大利的馬可尼和俄國的波波夫在不同的國度里，幾乎在相同的時間 (1895和 1896)獲得了無線電通信的成功，他們創(chuàng)造性的勞動，揭開了電磁學(xué)發(fā)展的新篇章，無線電技術(shù)作為一門新科學(xué)從此誕生了。 國 內(nèi) 外 無線遙控機器人的研究狀況 美國、日本、德國以及包括中國在內(nèi)的很多國家對遙控機器人技術(shù)這一課題進行了研究，并取得了一定的成果。國內(nèi)的研究主要集中在如哈爾濱工程大學(xué)、國防科技大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)等高等院校和中科院沈陽自動化研究所等科研機構(gòu)。它是具有分散功用（多任務(wù)）功能的 CPU[2]。比如，一個摩托車的點火器需要一個 I/O 較少、 RAM及程序存儲空間不大、可靠性較高的小型單片機，若采用 40 腳且功能強大的單片機，投資大不說，使用起來也不方便。 PIC 系列 8 位 CMOS 單片機具有獨特的 RISC結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)總線和指令總線分離的哈佛總線（ Harvard）結(jié)構(gòu)，使指令具有單字長的特性，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 位單片機相比，可以達到 2:1 的代碼壓縮，速度提高 4 倍。 徹底的保密性。 51 系列單片機的只有 0x20 到 0x2F 的 Bytes 的位是可以尋址，有 17 條專用的位操作指令和 4 條移位指令。相對電纜連線的優(yōu)點在于安裝成本低 (無需布線、不用地下工程、沒有電纜槽 )，提高了靈活性并降低了維護成本。 通常發(fā)射功率 1W 的遙控器，控制距離開闊地可以達到 5 公里 。對于無線電通訊， 由于海水導(dǎo)電，因此無線電波只能傳到海水表面，或者 離 表面不遠的地方，潛艇通常會把天線放到水面來接收和發(fā)送信息。理論上，諧振時鞭天線的長度應(yīng)該是諧振頻率相對應(yīng)波長的四分之一。 這種天線目前已開始在通訊及電視等方面獲得應(yīng)用。 若把螺旋天線也做成諧振在四分之一波長的天線，那么它應(yīng)是諧振在四分之一的“導(dǎo)波長 ”上，因而 可得 螺旋天線的幾何長度 為“導(dǎo)波長”的四分之一。 （ 3） 螺旋天線的制作： 螺旋線可用 直 徑 ～ 的漆包線繞制。螺旋天線應(yīng)與整機匹配地工作 ， 讓能量全部發(fā)射出去，或把接收到的能量全部送進接收機。下面對這兩種調(diào)制方式的主要性能進行比較 ： 抗干擾性能 調(diào)頻 FM 的主要優(yōu)點是它的抗干擾性能強 。 因此 ， 不管從發(fā)射信號的邊頻功率還是從接收信號的解調(diào)進行分析 ， 調(diào)頻制的抗干擾性能均優(yōu)于調(diào)幅制。而生產(chǎn)調(diào)幅器件相對來說要方便許多 ， 所以生產(chǎn)調(diào)頻產(chǎn)品的門檻要遠遠高于生產(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，天線最好選用 25 厘米長的 導(dǎo)線，遠距離傳輸時最好能夠豎立起來，因為無線電信號傳輸時受很多因素的影響，所以一般實用距離只有標(biāo)稱距離的一半甚至更少 。這個頻 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，在本次設(shè)計 中系統(tǒng)采用的是 RX3 超再生接收模塊。左、右輪獨立控制，可以使小車同時前轉(zhuǎn)，后轉(zhuǎn)，反向旋轉(zhuǎn) 或者一側(cè)轉(zhuǎn)動一側(cè)停止。 （ 1）車體基板 小車的基板 如圖 所示。 （ 3）電機驅(qū)動電路 MOTOR1A 和 MOTOR1B 控制一個 H 橋，該 H 橋輸出 J3 接左輪電機，所以MOTOR1A、 MOTOR1B 控制左側(cè)小車電機的前進和后退； MOTOR2A 和 MOTOR2B 控制另外一個 H 橋，該 H 橋輸出 J5 接右輪電機，所以 MOTOR2A、 MOTOR2B 控制右側(cè)小車電機的前進和后退。 以上兩種 方法在控制效果上基本一致，沒有太多差別。這樣在單片機的控制下，小車可以 實現(xiàn)實時檢測接收到的 信號，單片機判斷各個信號從而發(fā)出相應(yīng)的控制信號控制小車進行前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn) 、加速、減速等 動作。 為了便于理解，在接下來的介紹中仍然以 PT2272 為主。 因為無線發(fā)射的特點，第一組字碼非常容易受 到 零電平干擾，往往會產(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 ，對應(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，對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 6 位。 圖 位碼波形圖 這里， a=2*時鐘振蕩周期，位“ f” 僅對碼地址有效。 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。若無接收信號，仍停留在待機狀態(tài)；否則在收到信號后，進行接收碼地址與設(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，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，沒有了軟件，再強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。因為 CCP1 引腳對端口數(shù)據(jù)鎖存器是復(fù)用的，因此在輸出 PWM信號之前應(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 無線遙控小車的軟件流程 關(guān)中斷， PWM 模塊初始化 設(shè)置相應(yīng)的 IO 口 開中斷，輸出 PWM PORTB 端口是否為 0 高檔，輸出 100%PWM 信號 RB6 和 RB1 是否同時為 1 停止運行 后退 左轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn) 前進 RB6 和 RB3 是否同時為 1 RB6 和 RB2 是否同時為 1 RB6 和 RB4 是否同時為 1 RB5 和 RB4 是否同時為 1 RB5 和 RB3 是否同時為 1 RB5 和 RB2 是否同時為 1 RB5 和 RB1 是否同時為 1 中檔，輸出 90%PWM 信號 高檔，輸出 80%PWM 信號 Yes No Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes Yes No No No No No No No No 33 信號的接收與處理 從流程圖看，單片機通電 后 ， 先初始化 PWM 模塊，輸出相應(yīng)的 PWM 信號，然后用查詢法反復(fù)查詢 PORTB 是否有信號輸入。 圖 復(fù)位模塊原理圖 30 時鐘系統(tǒng) PIC16F877A 單片機最大支持 20M 晶振，本次設(shè)計采用的是 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圖 小結(jié) 本系統(tǒng)設(shè)計采用 穩(wěn)定可靠的 TX3 和 RX3 來實現(xiàn)無線電信號的發(fā)送與接收 ， 同時采用配套使用的 2262 和 2272 芯片來實現(xiàn)硬件編碼和解碼，最大限度得解放單片機資源，為系統(tǒng)以后的改進和優(yōu)化做 好準備 。 這時編碼電路 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，解碼出來的地址 碼與所設(shè)置地址輸入端進行比較。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 531441（或 312）個地址的編碼。 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