【文章內(nèi)容簡介】 15M接收電路是一個集成電路，在這個元件的集成電路中包括了為了保證能準確接收信號，降低誤差的前置低噪放大器；可以對所接受信號進行轉換的超再生振蕩器，熄滅信號發(fā)生器以及包絡檢波解調器等電路。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)的設計思路，從而將接收到的RF信號經(jīng)過解調處理之后，輸出CMOS電平數(shù)據(jù)信號。，當5V時芯片將消耗的電流預計為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。同時也因為此模塊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一道使用同一個的供電電源，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計的難度，減少不必要的多余導線的鏈接。315M超再生接收電路在整個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，轉化成與正弦波相對應的不同寬度的脈沖，隨后再將其發(fā)送給2272解碼器進行解碼。至此此模塊所需要承擔的工作已完成。圖8 接收模塊電路原理圖主控模塊整體由單片機，2272譯碼器，315M超再生接受模塊以及電機和舵機組成，其整體電路如[圖8]所示。在這部分將對2272譯碼器，單片機以及其他部件進行簡單的介紹。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)轉化成電位輸出給單片機，經(jīng)過單片機依據(jù)程序設定將命令分別傳送給電機與舵機，從而確實實現(xiàn)對其控制的操作。將2272譯碼器的17號端口接一個發(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，但是其作用是將恢復成高低電平的信號向單片機輸送的輸出端口。首先，單片機的本質其實就是一個計存器，然而它的計存方式又分為三種，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。本次設計中所使用的是方式1，其原因是操作較為簡單，且相應的存儲量大。從而完成其在整個設計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，將信號轉換成不同的脈沖發(fā)送給驅動芯片。在主控電路中驅動芯片采用的是ULN2003，其特性是高耐壓，大電壓負荷晶體管驅動列陣。舵機與電機的轉向與速度變化皆用占空比來控制（）。其中電機的占空比比值越高速度越快。同理舵機由于考慮速度的變化，其轉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，但是其作用確實缺一不可的，作為穩(wěn)壓芯片，它的作用顧名思義就是起到穩(wěn)壓，當輸入電壓在5到35V之間的時候通過穩(wěn)壓芯片可以將電壓保持在5V，從在持續(xù)供電的同時保護了單片的以防其被燒壞。而晶振簡單的來說就是為單片機提供了一個工作的頻率，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電源，首先因為考慮電機舵機與單片機，2272這些元器件所需要的工作電壓并不一樣，所以才使用了兩個電源。作為單片機的供電電源，它需要一個持續(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9V電池作為電源，且因為單片機的工作耗電不大，所以將其固定在了小車之上，并沒有考慮它的拆卸更換。而另外一個單獨供電的則向前文所提到的使用電池串聯(lián)的方式將其達到舵機與電機的工作電壓的要求，盡可能的保證其工作的性能不因為供電不足而受到影響，其電路雖然經(jīng)過單片機所在的洞洞板，但直接接在電機和舵機與驅動芯片的輸出端之間，從某個方面說使得驅動芯片成為電源的開關，直接控制著電機的運轉。整個主控電路的運作流程為接收的正弦波信號通過接收模塊轉為脈沖信號，隨后發(fā)送給2272譯碼器并通過譯碼將信號轉變成電平的方式發(fā)送給單片機，單片機在不斷掃描輸入端的電平之后同過程序的執(zhí)行將脈沖信號傳送給驅動芯片，驅動芯片通過脈沖寬度調制的方式將脈沖轉變?yōu)檎伎毡?，從而直接改變電機的速度與舵機的轉向。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計使用了一個舵機與兩個電機。在實際電路中，將兩個工作電壓在4V到10V之間的電機與舵機采用并聯(lián)的方式連接，因此在對于電池電流的要求較高。，800MA可充電電池，在滿足工作電壓的要求的同時也可以滿足在并聯(lián)電路中的電流的分流所導致的供電不足的影響。經(jīng)過試驗，為了保證舵機的正常轉向，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與電機的正常運轉。而考慮到電池可能的替換，但是電流明顯下降，雖然能使電機工作，但是其性能卻由于供電不足而下降。而本次電機使用兩個的原因是車體寬度較寬，而電機本身較小所以對兩個后輪分別驅動，又因為兩個電機并聯(lián)在電路之中，所以本身并不會對驅動造成影響。按照上述各個模塊的原理進行繪制的電路原理圖，并且是實際電路焊接的依據(jù)。總電路圖如圖10所示，其中包括獨立電源，接收與主控模塊，發(fā)射模塊三個部分。圖10 整體電路4. 軟件設計與介紹在本節(jié)中將詳細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與舵機的控制程序的介紹和遙控部分的介紹。從而對程序進行分解分析。 keil簡介在本次對單片機進行編程使用的為C語言，并且通過Keil開發(fā)系統(tǒng)進行編程。在本次設計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，結構性，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。在實際操作上Keil 適合任何Windows界面。而且通過Keil 的工具包整體結構就可以完成對單片機程序的編輯，編譯，鏈接，調試，仿真等整個過程。所以在本次設計中使用keil作為編程工具認為是一個不錯的選擇。在本設計中，因為要實現(xiàn)三檔變速和轉向，所以對于電機和舵機的程序設計不能僅僅達到通電可運行的狀態(tài)。變速和轉向皆可通過改變占空比來控制，作為電機與舵機部分，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，可以理解為是個執(zhí)行部分。而若使此程序達到上訴功能，則需要用到PWM脈沖寬度調制和中斷系統(tǒng)。電機與舵機的程序流程圖如圖11所示：開始定時器初始化有無鍵值改變占空比NY圖11 電機與舵機程序流程圖 PWM脈沖寬度調制與中斷系統(tǒng)介紹PWM是Pulse Width Modulation的縮寫，中文譯名為脈沖寬度調制，可以理解為利用數(shù)電控制模電的典范，詳細說來就是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制，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，通過脈沖寬度調制則可以用輸入01010101……。其模擬方式如圖12所示：圖12 PWM的模擬方式脈沖寬度調制的控制方式其實就是通過控制逆變電路開關器件的通斷，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化為正弦波形。從而，只要按照需要對脈沖的寬度進行相應的調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。因為在PWM的波形中輸出的各個脈沖的幅值都是相同的，所以當我們按照需要的系數(shù)改變這些脈沖的寬度時，就能改變所輸出的正弦波的幅值。所以在看似是不斷轉化的過程當中，變得只有信號的形式，而直流側壓的幅值的本質就是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中包含的脈沖寬度調制控制器，也就是在使用時只需要對控制器進行設置即可，但是對于脈沖寬度調制來說它擁有一個有點，就是在對于沒有包含控制器的單片機來說，可以使用定時器計數(shù)的方式來實現(xiàn)脈沖寬度調制的輸出。當然，本設計中就是通過對定時器的設置來產(chǎn)生PWM波。脈沖寬度調制本身在各個行業(yè)當中都有著很多的應用也很有潛力，PWM因為它的信號都是以數(shù)字的形式，所以減少了不必要的數(shù)模轉換，又進而體現(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節(jié)能減排。但是在這次設計中，雖然使用到了脈沖寬度調制，但是只是僅僅使用了它的皮毛，并未真正的深度探究。除了脈沖寬度調制之外，在電機與舵機的程序中，另一個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。其實中斷系統(tǒng)很好理解，就是系統(tǒng)在執(zhí)行某一個程序的時候，突然接到了更加優(yōu)先的指令，就會暫停原程序的執(zhí)行，轉而開始執(zhí)行指令所對應的程序，等到該程序執(zhí)行完成之后再返回開始執(zhí)行原程序。在單片機的管腳中，低四位控制著外部中斷，單片機的1號與3號管腳IE0/IE1為外部中斷申請標志位，在判斷單片機是否有收到外部中斷請求的時候，通常會利用這兩個管腳的值來判斷，當其沒有受到外部中秋的時候，其值為“0”，而當它收到外部的中斷請求之后，它們的值則會變?yōu)椤?”。單片機的0號與2號引腳IT0與IT1 則為外部中斷請求的觸發(fā)方式的選擇位，當其值為0時表明在INT0/INT1端口的外部中斷的方式為低電平有效，而當它們的值為1時，則表明負跳變有效。在CPU中對中斷系統(tǒng)的所有中斷以及任意一個中斷原的開放或者屏蔽，是由中斷允許寄存器IE所控制的。其中EA端口的電位對整個中斷尤為重要，因為它是IE的中斷總允許位，而當其值為“0”時則表示所有的中斷將被禁止且不被處理，而其值為“1”時則是中斷是被允許的也是會被處理的。ET1為定時器T1中斷允許位，當值為0時禁止中斷，當值為1是則允許中斷。ET0則為定時器T2的中斷允許位，它的值的設置與ET1相同。ES，EX1，EX0分別為串行口中斷，外部中斷1，外部中斷2的允許位，指的設定都為0時禁止中斷，1是允許中斷。上段提到定時器中斷的允許位，那么就要介紹下定時器的控制寄存器TCON，其地址為0X88。其中TF為定時器溢出標志，當接受了中斷請求之后此端口就會存在溢出現(xiàn)象，而此時此端口的值將會自動被設置為“1”，當中斷開始被執(zhí)行時，此端口的賦值將會被硬件清零或者軟件清零。TR則為定時器的運行控制位，值設置為1時開始計時，當其清零時則停止計時。外部中斷的方法是有低電平觸發(fā)和跳沿觸發(fā)，中斷的撤銷方式則分為定時器中斷請求