【文章內(nèi)容簡介】 引腳圖如圖 7 所示。如2262一樣， 2272的 1到 8號與 10到 13號為地址管腳，其中 1到 8號寬口如上文所提及的需要與 2262的 1到 8號端口相對應(yīng)，當(dāng)然一但不對應(yīng) 2272便無法對 2262的編碼進(jìn)行解碼處理。在 2272的地址管腳 中的 7,8,10,11,12,13這 5個(gè)端口在作為數(shù)據(jù)端口的時(shí)候，只有在地址端口與 2262 完全對應(yīng)的時(shí)候，管腳才能輸出與 2262 的數(shù)據(jù)端相對應(yīng)的高低電平。 14 管腳作為2272的輸入端，其作用為接收發(fā)射模塊所發(fā)出的信號。而第 17號管腳的作用為對解碼是否有效做出確認(rèn)，因?yàn)檩敵龆嗽跓o信號輸出的時(shí)候是保持低電平的狀態(tài)，所以當(dāng)其確認(rèn)解碼有效之后，其電平就會變成高電平狀態(tài)，但是只瞬時(shí)狀態(tài)，之后又會恢復(fù)低電平。 圖 7 2272 解碼器 由于 2272的工作電壓最小值為 2V最大值為 15V，且又因?yàn)榕c 2272在同一電路上的 52單片機(jī)的工作電流為 5V，所以便將單片機(jī)， 2272使用同一電源供電。因?yàn)檎鎮(zhèn)€小車需要通過單片機(jī)來控制，而 2272又屬于主控本分，其作用在于將接收到的指令傳遞給單片機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，所以將 2272的數(shù)據(jù)管腳接至單片機(jī)的出入端中，從而完成 2272編碼器的工作。 315M超再生接收電路 本次設(shè)計(jì)選用的接收模塊為 315M超再生接收模塊，是 315M射頻發(fā)射模塊的配套模塊。它是根據(jù)超再生原理而研發(fā)的而一種無線接收的集成芯片 。 這次設(shè)計(jì)所使用的 315M接收電路是一個(gè)集成電路，在這個(gè)元件的集成 電路中包括了為了保 證能準(zhǔn)確接收信號，降低誤差的 前置 14 低噪放大器 ；可以對所接受信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的 超再生振蕩器，熄滅信號發(fā)生器 以及 包絡(luò)檢波解調(diào)器等電路。芯片工作在 315MHz/433MHz的 ISM(Industrial, Scientific and Medical)頻段，采用OOK(On Off Keying) 調(diào)制方式。芯片 根據(jù)所采用的輸入數(shù)據(jù)再直接輸出數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)思路，從而 將接收到的 RF信號 經(jīng)過 解調(diào) 處理之后 ，輸出 CMOS電平數(shù)據(jù)信號。 此 芯片 在理論上的 工作電壓 應(yīng) 為 ， 當(dāng) 5V時(shí) 芯片將 消耗 的 電流 預(yù)計(jì)為 4mA， 顯而易見其 典型靈敏度優(yōu)于90dBm。最大數(shù)據(jù)速率為 10Kbit/s，工作溫度范圍 40176。 C至 +85176。 C，提供 SOP8封裝。 由于此模塊為直接購買的現(xiàn)成接收模塊，對并不能完整闡述此模塊內(nèi)各個(gè)元器件的鏈接用處與意義所在二深感慚愧，所以在這里展示其提供的電路圖，其電路圖如圖 8所示 。同時(shí)也因?yàn)榇四K的工作電壓與所使用的單片的工作電壓相一致 ，所以此模塊與單片機(jī)一道使用同一個(gè)的供電電源，以做到在使用少量的電源來保證更多電子元件的使用，這樣不但可以減少成本也能降低設(shè)計(jì)的難度，減少不必要的多余導(dǎo)線的鏈接。 315M超再生接收電路在整 個(gè)電路之中的作用為將射頻發(fā)射模塊所發(fā)射的正弦波信號接收之后，轉(zhuǎn)化成與正弦波相對應(yīng)的不同寬度的脈沖，隨后再將其發(fā)送給 2272解碼器進(jìn)行解碼。至此此模塊所需要承擔(dān)的工作已完成。 IN G N D F IL T 2 F IL T 1O U T P U TO S C 2O S C 1V D DV D DS C S R 1 1 8C v d dC o s cL o s cC 1C 2C inL inC a n tV D DR 1 圖 8 接收模塊電路原理圖 主控模塊整體由單片機(jī)， 2272譯碼器， 315M超再生接受模塊以及電機(jī)和舵機(jī)組成，其整體電路如 [圖 8]所示。在這部分將對 2272譯碼器，單片機(jī)以及其他部件進(jìn)行簡單的介紹。 首先， 2272作為與 2262編碼器 所配對的譯碼器而言，與上文介紹的一樣二者的 1到 8號腳必須相配對，且狀態(tài)保持一致，才能發(fā)揮其作用。如前文所訴，接收模塊接收到的正弦波信號轉(zhuǎn)化為不同寬度的脈沖后，將其傳至譯碼器，譯碼器則將所收到的信號狀態(tài)轉(zhuǎn)化成電位輸出給單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)依據(jù)程序設(shè)定將命令分別傳送給電機(jī)與舵機(jī)，從而確實(shí)實(shí)現(xiàn)對其控制的操作。 15 將 2272 譯碼器的 17 號端口接一個(gè)發(fā)光二極管，由于此端口的狀態(tài)為電平常低，只有在解碼確認(rèn)有效之后才會出現(xiàn)瞬態(tài)的高電平狀態(tài)，于是在這里接一個(gè)二極管可以很直觀的體現(xiàn)出有無接收到信號并且將其解碼，也有助于后期的調(diào)試 與故障排除。將接收模塊的輸出端接入 2272的 14號引腳，也就是其輸入端。其 10到 13號地址管腳與 2262相對應(yīng)，但是其作用是將恢復(fù)成高低電平的信號向單片機(jī)輸送的輸出端口，并且接在單片機(jī)的 。而單片機(jī)就會通過不斷的掃描 。 首先，單片機(jī)的本質(zhì)其實(shí)就是一個(gè)計(jì)存器，然而它的計(jì)存方式又分為三種，方式 0：高 8位低 5位有效，其最大值為 8192。方式 1：全位有效，其最大值為 65536。方式 2：低 8位有效，其最大值為 256。本次設(shè)計(jì)中所使用的是方式 1，其原因是操作較為簡單，且相應(yīng)的存儲量大。在經(jīng)過對程序的處理之后通過 與 端口分別將指令發(fā)送給控制電機(jī)與舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。從而完成其在整個(gè)設(shè)計(jì)中的最核心的控制作用。將接受到的簡單的電平信號經(jīng)過程序的執(zhí)行，將信號轉(zhuǎn)換成不同的脈沖發(fā)送給驅(qū)動(dòng)芯片。 在主控電路中驅(qū)動(dòng)芯片采用的是 ULN2020，其特性是高耐壓，大電壓負(fù)荷晶體管驅(qū)動(dòng)列陣。舵機(jī)與電機(jī)的轉(zhuǎn)向與速度變化皆用占空比來控制（ T??高tp ）。其中電機(jī)的占空比比值越高速度越快。同理舵 機(jī)由于考慮速度的變化，其轉(zhuǎn)彎角度也存在一定的角度更變，理論上比值越大角度越大，但是舵機(jī)的占空比需控制在 20%到 40%之間。 接下來將大體的對穩(wěn)壓芯片，晶振和兩個(gè)電源做籠統(tǒng)的介紹。首先穩(wěn)壓芯片雖然不是和電路的控制有關(guān)，但是其作用確實(shí)缺一不可的，作為穩(wěn)壓芯片，它的作用顧名思義就是起到穩(wěn)壓，當(dāng)輸入電壓在 5到 35V之間的時(shí)候通過穩(wěn)壓芯片可以將電壓保持在 5V，從在持續(xù)供電的同時(shí)保護(hù)了單片的以防其被燒壞。而晶振簡單的來說就是為單片機(jī)提供了一個(gè)工作的頻率，控制了單片的處理速度與訪問速度，也是不可缺少的元件。 最后就是上文 所提到的兩個(gè)電源，首先因?yàn)榭紤]電機(jī)舵機(jī)與單片機(jī)， 2272 這些元器件所需要的工作電壓并不一樣，所以才使用了兩個(gè)電源。作為單片機(jī)的供電電源，它需要一個(gè)持續(xù)的 5V 的供電環(huán)境，但是考慮到可以使用穩(wěn)壓芯片來保證 5V 電壓的輸入而且將電池串聯(lián)成5V又過于麻煩所以直接使用了一個(gè) 9V電池作為電源，且因?yàn)閱纹瑱C(jī)的工作耗電不大，所以將其固定在了小車之上，并沒有考慮它的拆卸更換。而另外一個(gè)單獨(dú)供電的則向前文所提到的使用電池串聯(lián)的方式將其達(dá)到舵機(jī)與電機(jī)的工作電壓的要求，盡可能的保證其工作的性能不因?yàn)楣╇姴蛔愣艿接绊?，其電路雖然經(jīng)過 單片機(jī)所在的洞洞板，但直接接在電機(jī)和舵機(jī)與驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端之間，從某個(gè)方面說使得驅(qū)動(dòng)芯片成為電源的開關(guān)，直接控制著電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。 整個(gè)主控電路的運(yùn)作流程為接收的正弦波信號通過接收模塊轉(zhuǎn)為脈沖信號，隨后發(fā)送給2272 譯碼器并通過譯碼將信號轉(zhuǎn)變成電平的方式發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)在不斷掃描輸入端的 16 電平之后同過程序的執(zhí)行將脈沖信號傳送給驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)芯片通過脈沖寬度調(diào)制的方式將脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)檎伎毡?，從而直接改變電機(jī)的速度與舵機(jī)的轉(zhuǎn)向。至此小車主控電路的工作完成。其主控電路圖如圖 9所示。 圖 9 主控電路及 315M 超再生接 收模塊 本次設(shè)計(jì)使用了一個(gè)舵機(jī)與兩個(gè)電機(jī)。在實(shí)際電路中，將兩個(gè)工作電壓在 4V到 10V之間的電機(jī)與舵機(jī)采用并聯(lián)的方式連接，因此在對于電池電流的要求較高。所以使用了 ， 800MA可充電電池，在滿足工作電壓的要求的同時(shí)也可以滿足在并聯(lián)電路中的電流的分流所導(dǎo)致的供電不足的影響。經(jīng)過試驗(yàn)，為了保證舵機(jī)的正常轉(zhuǎn)向，串聯(lián)的 6 節(jié)電池，減為 4 節(jié)之后雖然電壓降低了但是依舊在工作電壓之內(nèi)，且電流不變保證了舵機(jī)與電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。而考慮到電池可能的替換，換成 4節(jié)普通的 ， 但是電流明顯下降，雖然能使電機(jī)工作，但是其性能卻由于供電不足而下降。而本次電機(jī)使用兩個(gè)的原因是車體寬度較寬，而電機(jī)本身較小所以對兩個(gè)后輪分別驅(qū)動(dòng)，又因?yàn)閮蓚€(gè)電機(jī)并聯(lián)在電路之中，所以本身并不會對驅(qū)動(dòng)造成影響。 總體電路圖 按照上述各個(gè)模塊的原理進(jìn)行繪制的電路原理圖，并且是實(shí)際電路焊接的依據(jù)?？傠娐穲D如圖 10所示，其中包括獨(dú)立電源，接收與主控模塊，發(fā)射模塊三個(gè)部分。 17 圖 10 整體電路 在本節(jié)中將詳細(xì)介紹遙控小車的軟件部分，包括程序，以及編寫工具 keil。而程序則會分為對電機(jī)與舵機(jī)的控制 程序的介紹和遙控部分的介紹。從而對程序進(jìn)行分解分析。 keil簡介 在本次對單片機(jī)進(jìn)行編程使用的為 C 語言，并且通過 Keil開發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行編程。 在本次設(shè)計(jì)中為了完成編程所使用的 Keil是由美國知名 Keil Software 公司 推出 的 一款 51系列兼容單片機(jī) 的 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng) 。 相對于其他的編程語言， C 語言在功能上 ， 結(jié)構(gòu)性 ，擁有更大的 優(yōu)勢。 Keil 不單單是一款編程軟件它還通過一個(gè)集成環(huán)境為 C 語言的編寫 提供了將 庫管理 ， 宏匯編 ， 連接器 C， 編譯器 以及 仿真調(diào)試器等 集于一身的 開發(fā)方案，通過 uVision把 這些部分組 合在一起。 在實(shí)際操作上 Keil 適合任何 Windows 界面。 而且通過 Keil 的 工具包 整體結(jié)構(gòu) 就可以完成對單片機(jī)程序的編輯，編譯，鏈接，調(diào)試，仿真等整個(gè)過程。所以在本次設(shè)計(jì)中使用 keil 作為編程工具認(rèn)為是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。 18 在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)三檔變速和轉(zhuǎn)向，所以對于電機(jī)和舵機(jī)的程序設(shè)計(jì)不能僅僅達(dá)到通電可運(yùn) 行的狀態(tài)。變速和轉(zhuǎn)向皆可通過改變占空比來控制，作為電機(jī)與舵機(jī)部分，它的程序主要就是對接收到的占空比的變化指令做出反應(yīng)，可以理解為是個(gè)執(zhí)行部分。而若使此程序達(dá)到上訴功能，則需要用到 PWM 脈沖寬度調(diào)制和中斷系統(tǒng)。電機(jī)與舵機(jī)的程序流程圖如圖 11所示： 圖 11 電機(jī)與舵機(jī)程序流程圖 PWM脈沖寬度調(diào)制與中斷系統(tǒng)介紹 PWM是 Pulse Width Modulation 的縮寫，中文譯名為脈沖寬度調(diào)制，可以理解為利用數(shù)電控制模電的典范，詳細(xì)說來就是 利 用 微處理器 的數(shù)字輸出來對 模擬電路 進(jìn)行控制 ，而數(shù)字輸出也就是使用了占空比不同的方波來模擬輸出的一種方式，比如總所周知電腦只會輸出 0和 1，而當(dāng)想輸出 的時(shí)候，通過脈沖寬度調(diào)制則可以用輸入 01010101??的方式來模擬 。其模擬方式如圖 12所示： 圖 12 PWM 的模擬方式 開始 定時(shí)器初始化 有無鍵值 改變占空 比 N Y 19 脈沖寬度調(diào)制的控制方式其實(shí)就是通過控制 逆變電路開關(guān)器件的通斷，從而在輸出端得到可以用來代替正弦波或者其他需要的波形的幅值相同的脈沖。換句話說就是在波形輸出后的半個(gè)周期之內(nèi)產(chǎn)生一定量的脈沖，并使這些脈沖的等值電壓轉(zhuǎn)化為正弦波形。從而，只要按照需要對脈沖的寬度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)制就可以改變電路輸出的電壓，同理，也能如此改變輸出的頻率。 因?yàn)樵?PWM的波形中輸出的各個(gè)脈沖的幅值都是相同的，所以當(dāng)我們按照需要的系數(shù)改變這些脈沖的寬度時(shí)，就能改變所輸出的正弦波的幅值。所以在看似是不斷轉(zhuǎn)化的過程當(dāng)中，變得只有信號的形式，而直流側(cè)壓的幅值的本質(zhì)就是 PWM所輸出的脈 沖電壓。 通常來說， PWM的生成方式都是通過單片機(jī)中包含的脈沖寬度調(diào)制控制器，也就是在使用時(shí)只需要對控制器進(jìn)行設(shè)置即可，但是對于脈沖寬度調(diào)制來說它擁有一個(gè)有點(diǎn)，就是在對于沒有包含控制器的單片機(jī)來說，可以使用定時(shí)器計(jì)數(shù)的方式來實(shí)現(xiàn)脈沖寬度調(diào)制的輸出。當(dāng)然，本設(shè)計(jì)中就是通過對定時(shí)器的設(shè)置來產(chǎn)生 PWM波。 脈沖寬度調(diào)制本身在各個(gè)行業(yè)當(dāng)中都有著很多的應(yīng)用也很有潛力， PWM因?yàn)樗男盘柖际且詳?shù)字的形式，所以減少了不必要的數(shù)模轉(zhuǎn)換，又進(jìn)而體現(xiàn)出它的抗噪能力和更小空間體積，從某種程度上來說也能促進(jìn)節(jié)能減排。但是在這次設(shè)計(jì) 中，雖然使用到了脈沖寬度調(diào)制，但是只是僅僅使用了它的皮毛，并未真正的深度探究。 除了脈沖寬度調(diào)制之外，在電機(jī)與舵機(jī)的程序中，另一個(gè)用到的相對重要的就是中斷系統(tǒng)，下面將對中斷系統(tǒng)做出簡單的介紹。 其實(shí)中斷系統(tǒng)很好理解，就是系統(tǒng)在執(zhí)行某一個(gè)程序的時(shí)候，突然接到了更加優(yōu)先的指令，就會暫停原程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而開始執(zhí)行指令所對應(yīng)的程序，等到該程序執(zhí)行完成之后再返回開始執(zhí)行原程序。 在單片機(jī)的管腳中，低四位控制著外部中斷，單片機(jī)的 1號與 3號管腳 IE0/IE1為外部中斷申請標(biāo)志位，在判斷單片機(jī)是否有收到外部中斷請求的時(shí)候， 通常會利用這兩個(gè)管腳的值來判