【正文】 鍵進(jìn)行 “ 并 — 串 ” 編碼，在接收端相應(yīng)的要進(jìn)行 “ 串 — 并 ” 解碼 ， 碼的波特率在收、發(fā)兩端應(yīng)該是一致的。 本設(shè)計(jì)中對(duì)以下兩種編解碼芯片進(jìn)行比較。 、 MC145027 編解碼芯片 該芯片特殊的編碼方式保證了信息的可靠傳輸，但是外圍器件參數(shù)的選定較為繁瑣，并且不能利用到它提供的地址功能，也就是說(shuō)傳輸?shù)男畔?dāng)中地址碼部分的多余的，這就降 低了信道的利用率。 、 RX2 編解碼芯片 臺(tái)灣瑞昱公司生產(chǎn)的專用于遙控車模的 CMOS 大規(guī)模集成電路 TX2/RX2，該編解碼芯片具有 5 種控制功能，使用方便 。 綜上所述，本設(shè)計(jì)采用 TX2/RX2 編解碼芯片。 TX2/RX2 編解碼 芯片 TX2/RX2 是一對(duì)用于遙控汽車的有五種控制功能的 CMOS 大規(guī)模集成電路 ，能夠?qū)崿F(xiàn)遙控汽車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止功能。 TX2/RX2 配套遙控集成電路具有以下特點(diǎn)： (1) 采用 CM0S 工藝制造，靜態(tài)功耗小，外圍元件少，電源電壓適 用范圍寬(VCC＝ ～ )，工作穩(wěn)定可靠； (2) 具有五路獨(dú)立遙控開(kāi)關(guān)控制功能； (3) TX2 具有自動(dòng)關(guān)機(jī)功能，既便于遙控發(fā)射器的設(shè)計(jì)，又可節(jié)能； (4) RX2 內(nèi)置 ，外接串聯(lián)電阻降壓可提高工作電壓范圍； (5) 利用多片 TX2 與多片 RX2 并接，可方便地實(shí)現(xiàn)多路 (5 的倍數(shù) )遙控。 TX2 為遙控發(fā)射電路，采用 14 腳雙列直插式塑封裝， 功能框圖見(jiàn)圖 ， 引腳排列圖 見(jiàn) 圖 ，引腳功能見(jiàn)表 33。 18 圖 TX2 功 能框 圖 圖 TX2 引腳排列圖 表 33 TX2 引腳功能表 引腳 符號(hào) 功能 1 K2 獨(dú)立發(fā)射控制端 2 2 TEST 測(cè)試端 3 GND 電源負(fù)端 4 K4 獨(dú)立發(fā)射控制端 4 5 K3 獨(dú)立發(fā)射控制端 3 6 K5 獨(dú)立發(fā)射控制端 5 7 SC 帶載波的編碼信號(hào)輸出端 8 SO 不帶載波的編碼信號(hào)輸出端 9 VDD 電源正端 10 PC 電源控制輸出端 11 OSCO 振蕩器輸出端 12 OSCI 振蕩器輸入端 19 13 FOSC 測(cè)試端 14 K1 獨(dú)立發(fā)射控制端 1 RX2 是 與 TX2 配套的遙控接收電路 ， 采用 16 腳雙列直插式塑封裝， 功能框圖見(jiàn)圖 ， 引腳排列圖 見(jiàn) 圖 ，引腳功能見(jiàn)表 34。 圖 RX2 功能框 圖 圖 RX2 引腳排列圖 表 34 RX2 引腳功能表 引腳 符號(hào) 功能 1 Vo2 用于信號(hào)放大的反相器 2 輸出端 2 GND 電源負(fù)端 20 3 SI 編碼信號(hào)輸入端 4 OSCI 振 蕩器輸入端 5 OSCO 振蕩器輸出端 6 OUT2 獨(dú)立控制輸出端 2 7 OUT1 獨(dú)立控制輸出端 1 8 ROB 此端接地，獨(dú)立控制輸出端 2 被禁止輸出 9 LOB 此端接地，獨(dú)立控制輸出端 1 被禁止輸出 10 OUT4 獨(dú)立控制輸出端 4 11 OUT3 獨(dú)立控制輸出端 3 12 OUT5 獨(dú)立控制輸出端 5 13 VDD 電源正端 14 Vi1 用于信號(hào)放大的反相器 1 輸入端 15 Vo1 用于信號(hào)放大的反相器 1 輸出端 16 Vi2 用于信號(hào)放大的反相器 2 輸入端 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 步進(jìn)電機(jī)的一種專門用于位置和速度精確控制的特種電機(jī)，“數(shù)字性”是它的最大特點(diǎn)，對(duì)于控制器發(fā)過(guò)來(lái)的每一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)在其驅(qū)動(dòng)器的推動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)固定角度，同時(shí)可通過(guò)控制脈沖頻率對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。 本設(shè)計(jì)中采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 KA2821D，它采用 20 腳雙列直插式封裝，外形圖見(jiàn)圖 ，功能框圖見(jiàn)圖 ， 引腳排列 見(jiàn) 圖 ，引腳功能見(jiàn)表 35。 圖 KA2821D 外形 圖 21 圖 KA2821D 功能框圖 圖 KA2821D 引腳排列圖 35 KA2821D 引腳功能表 引腳 符號(hào) 功能 1 NC 無(wú)連接 2 VCC 電源正端 3 DIRA A相輸入端 4 SGND 信號(hào)地 22 5 PGND 電源地 6 PGND 電源地 7 SGND 信號(hào)地 8 DIRB B 相輸入端 9 CE 使能輸入端 10 NC 無(wú)連接 11 NC 無(wú)連接 12 VSB B 相電源 13 BOUT B 相輸出端 14 BOUT B 相反相輸出端 15 PGND 電源地 16 PGND 電源地 17 AOUT A相反相輸出端 18 AOUT A相輸出端 19 VSA A相電源 20 NC 無(wú)連接 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298 是 SGS 公司的產(chǎn)品， L298 有 15 引腳的 Multiwatt 和 20 引腳的雙列直插兩種封裝，比較常見(jiàn)的是 15 引腳 Multiwatt 封裝的 L298N，它是一個(gè)高電壓、高電流的雙橋驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，可以接收標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng) 46V、 2A以下的電機(jī)。 本設(shè)計(jì)中 后輪驅(qū)動(dòng)電機(jī) 采用 驅(qū)動(dòng)芯片 L298N， 它采用 15 腳雙列直插式封裝，外形圖見(jiàn)圖 ，功能框圖見(jiàn)圖 ， 引腳排列 見(jiàn) 圖 ，引腳功能見(jiàn)表 36。 圖 L298N 外形 圖 23 圖 L298N 功能框 圖 圖 L298N 引腳排列 圖 表 36 L298N 引腳功能表 引腳 符號(hào) 功能 1 Sense A 此兩端與地連接電流檢測(cè)電阻，并向驅(qū)動(dòng)芯片反饋檢測(cè)到的信號(hào) 2 Out 1 全橋式驅(qū)動(dòng)器 A的輸出端 1，用來(lái)連接負(fù)載 3 Out 2 全橋式驅(qū)動(dòng)器 A的輸出端 2，用來(lái)連接負(fù)載 4 Vs 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源輸入端 5 Imput 1 輸入標(biāo)準(zhǔn)的 TTL邏輯電平信號(hào)，用來(lái)控制全橋式驅(qū)動(dòng)器 A的開(kāi)關(guān) 1 6 Enable A 使能控制端，輸入標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信 號(hào)，低電平時(shí)全橋式驅(qū)動(dòng)器禁止工作。 7 Imput 2 輸入標(biāo)準(zhǔn)的 TTL邏輯電平信號(hào)，用來(lái)控制全橋式驅(qū)動(dòng)器 A的開(kāi)關(guān) 2 24 8 GND 接地端，芯片本身的散熱片與 8 腳相通 9 VSS 邏輯控制部分的電源輸人端口 10 Imput 3 輸入標(biāo)準(zhǔn)的 TTL邏輯電平信號(hào)，用來(lái)控制全橋式驅(qū)動(dòng)器 B 的開(kāi)關(guān) 3 11 Enable B 使能控制端，輸入標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號(hào)，低電平時(shí)全橋式驅(qū)動(dòng)器禁止工作。 12 Imput 4 輸入標(biāo)準(zhǔn)的 TTL邏輯電平信號(hào)，用來(lái)控制全橋式驅(qū)動(dòng)器 B 的開(kāi)關(guān) 4 13 Out 3 全橋式驅(qū)動(dòng) 器 B 的輸出端 3，用來(lái)連接負(fù)載 14 Out 4 全橋式驅(qū)動(dòng)器 B 的輸出端 4，用來(lái)連接負(fù)載 15 Sense B 本章小結(jié) 本章主要介紹了系統(tǒng)中所用到的各種主要芯片，介紹了 AT89C52 單片機(jī)及其主要引腳的功能，并通過(guò)對(duì)紅外遙控編解碼技術(shù)、步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)等的了解，從而確定了遙控模塊編解碼芯片及電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。 25 第 4 章 硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)復(fù)位電路 單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開(kāi)始工作。 89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是 從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的，當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，且振蕩器穩(wěn)定時(shí)，如果 RST 引腳上有一個(gè)高電平并維持 2 個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)振蕩周期 )，則 CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。 單片機(jī)復(fù)位操作有兩種基本形式，一種是上電復(fù)位，另一種是上電與按鍵均有效的復(fù)位。 本設(shè)計(jì)中采用上電與按鍵均有效的復(fù)位方式， 事實(shí)上，該電路是上電自動(dòng)復(fù)位兼按鍵手動(dòng)復(fù)位電路。當(dāng)常開(kāi)按鍵打開(kāi)時(shí)為上電復(fù)位電路 ， 當(dāng)常開(kāi)按鍵閉合時(shí)相當(dāng)于 RST端與 Vcc電源接通，提供足夠?qū)挾鹊碾妷阂员ＷC單片機(jī)可靠復(fù)位。該電路典型的電阻和電容參數(shù)為：晶振頻率為 12MHz時(shí)， C1為 10uF， R1為 ；晶振頻率為 6MHz 時(shí)， C1 為 22uF， R1 為 1KΩ。 單片機(jī) 復(fù)位電路如圖 所示： 圖 單片機(jī)復(fù)位電路 單片機(jī)時(shí)鐘電路 單片機(jī)可以看成是在時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下的時(shí)序邏輯電路，單片機(jī)在工作過(guò)程中，所有工作都是在時(shí)鐘信號(hào)控制下進(jìn)行的， 每 執(zhí)行一條指令， CPU 的控 26 制器都要發(fā)出一系列的特定的控制信號(hào)。 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)可以由兩種方式產(chǎn)生：一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；另一種是外部方式，時(shí)鐘信號(hào)由外部引入。 本設(shè)計(jì)中采用 內(nèi)部方式產(chǎn)生時(shí)鐘 信號(hào)。 在單片機(jī)內(nèi)部有一條振蕩電路，只要在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接石英晶體，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 電路中電容 C C5 的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振， 電容的典型值通常選擇為 30pF 左右，晶振 Y 的典型值通常選擇位 12MHZ 和 6MHZ，晶振的頻率越高則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也越快。 單片機(jī) 時(shí)鐘電路如圖 所示： 圖 單片機(jī)時(shí)鐘電路 紅外遙控模塊的設(shè)計(jì) 紅外遙控原理 紅外遙控是一種無(wú)線、非接觸控制技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，信息傳 輸可靠，功耗低，成本低，易實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn)， 紅外線為不可見(jiàn)光，對(duì)環(huán)境影響很小，且紅外光波的波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于無(wú)線電波的波長(zhǎng)，不會(huì)對(duì)其他家用電器產(chǎn)生影響，也不會(huì)影響臨近的無(wú)線電設(shè)備。 紅外遙控被諸多電子設(shè)備特別是家用電器廣泛采用，并越來(lái)越多的應(yīng)用到了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中。紅外遙控的缺點(diǎn)是遙控距離比較有限，一般在幾米之內(nèi)。通?？梢栽谶b控接收電路中采用兩個(gè) 1838 集成接收頭，將兩個(gè)接收頭的反面并在一起，利用紅外線較強(qiáng)的指向性擴(kuò)大接收范圍?？紤]到本設(shè)計(jì)中不需要遠(yuǎn)距離遙控，所以采用紅外遙控方式。 27 紅外通信是利用近紅外波段的紅外線作為傳 遞信息的載體，通過(guò)紅外光在空中的傳播來(lái)傳遞信息，由紅外發(fā)射器和接收器實(shí)現(xiàn)。發(fā)射端將二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)調(diào)制成某一頻率的脈沖序列，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換電路，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管以光脈沖的形式發(fā)送到空中。接收端將接收到的光脈沖轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)解調(diào)和譯碼后恢復(fù)出原二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。 本設(shè)計(jì)中的遙控模塊采用紅外遙控方式，要求能用遙控器控制小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止等多種功能，遙控距離 在幾米之內(nèi)即可。 遙控發(fā)射電路 在前文中，通過(guò)對(duì)編解碼芯片的比較，最終選用 臺(tái)灣瑞昱公司生產(chǎn)的專用于遙控車模的 CMOS 大規(guī)模集成電路 TX2/RX2。 TX2 為遙控發(fā)射芯片， TX2 的 11 腳和 12 腳之間接的電阻決定振蕩頻率； 3 腳接地； 9 腳接 35V電源； 14 腳、 1 腳、 4 腳、 5 腳、 6 腳分別為 5路發(fā)射控制端； 10 腳為發(fā)射指示端，當(dāng)有按鍵按下時(shí) LED1 發(fā)光提示； 7腳為帶載波的編碼信號(hào)輸出端，即編碼信號(hào)已經(jīng)內(nèi)調(diào)制到 38KHZ的載波上，該腳的信號(hào)通過(guò)一個(gè) NPN 型三極管放大后可直接驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射二極管發(fā)射信號(hào)； 8 腳為不帶載波的編碼信號(hào)輸出端。 遙控模塊發(fā)送電路如圖 所示： 圖 遙控發(fā)射電路 28 遙控接收電路 RX2 為遙控接收芯 片， RX2 的 4 腳和 5 腳之間接的電阻阻值要和 TX2的 11 腳、 12 腳間的電阻阻值接近，相差在 20%之內(nèi)方可正確的解碼，本設(shè)計(jì)中這兩個(gè)電阻都選用 150kΩ； 2 腳接地； 13 腳接 35V 電源； 3 腳接輸入信號(hào)，由一體化紅外接收頭 1838 輸出的信號(hào)需要加一個(gè)反向器才是正確的編碼信號(hào)； 6 腳、 7 腳、 10 腳、 11 腳、 12 腳為 5 路遙控命令的輸出端，分別和 TX2 的 5 路輸入端的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。 遙控模塊接收電路如圖 所示： 顯示模塊的設(shè)計(jì) 為了直觀的顯示出小車的各種工作狀態(tài)，本論文設(shè)計(jì)了幾個(gè)發(fā)光二極管指示燈，有直行指 示燈、轉(zhuǎn)向指示燈、倒車指示燈、障礙指示燈。 顯示模塊電路如圖 所示 ： 圖 遙控接收電路 29 圖 顯示模塊電路 顯示任務(wù)由主單片機(jī)完成。由 P2 口直接驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LED 發(fā)光二極管，作為小車的狀態(tài)指示。 聲音提示功能的設(shè)計(jì) 和狀態(tài)指示燈的設(shè)計(jì)目的一樣，給小車加入聲音提示功能也是為了更直觀地顯示小車的各種狀態(tài)。在操作者通過(guò)遙控器給小車發(fā)出命令后，蜂鳴器將響一聲，及時(shí)的提示操作者已經(jīng)收到命令。這是很有必要的，因?yàn)榧t外遙控方式并不是十分可靠，有時(shí)操作者發(fā)出的遙控命令小車可能收不到，因此操作者幾乎是處于“盲操作”的狀態(tài)。加 入了聲音提示功能后，小車有沒(méi)有接收到遙控命令很容易就能知道了，此外，當(dāng)小車遇到障礙物時(shí)也會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警信號(hào)，以提示操作者。 本設(shè)計(jì)中所采用的蜂鳴器很簡(jiǎn)便，只需要給其正負(fù)端加上 5V左右的電壓就能夠發(fā)出聲音，在其內(nèi)部已經(jīng)包含一個(gè)振蕩電路，工作電流大約 10mA，可以用 P0 口的某一位直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器動(dòng)作。 本論文中聲音提示功能被設(shè)計(jì)成一個(gè)單獨(dú)的任務(wù)，為了在蜂鳴器發(fā)出響聲的同時(shí)單片機(jī)又能做其他的事情。 前輪轉(zhuǎn)向模塊的設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)控制原理 步進(jìn)電機(jī)是將電 脈沖 信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在 非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、