【正文】 19 紅色：接 電源高電平 黃色：接單片機(jī)，輸出 TTL 電平給單片機(jī)（加上拉電阻） 綠色（黑色）：接 GND 0V 電源低電平 如 圖 310 所示 ， 背面圖有一個(gè)電位器可以調(diào)節(jié)障礙的檢測(cè)距離，一旦調(diào)節(jié)好電位器（如調(diào)節(jié)好的最大距離 60cm）則在有效距離內(nèi)（如 40cm 處有障礙物、 10cm 處有障礙物）則輸出低電平，低電平剛好給單片機(jī)識(shí)別。 Q Q Q Q4 同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，就會(huì)形成 Q Q2 回路和 Q Q4回路，就會(huì)有很大的電流經(jīng)過這 4 個(gè)三極管，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀三極管甚至引起電源爆炸。 由于 Q Q3， Q Q4 的導(dǎo)通和關(guān)斷是通過 Q Q6 控制，而 Q Q6的導(dǎo)通和關(guān)斷又是通過 P0 P05 控制的，所以電機(jī)的狀態(tài)還是通過 I/O 18 端口來控制的。 圖 39 電機(jī) 控制模塊的電路設(shè)計(jì) 下面來介紹一下該電路的工作原理。 Q Q Q1 Q19 四個(gè)三極管組成四個(gè)橋臂， Q1 和 Q9 組成一組， Q11 和 Q2 組成一組， Q5 控制 11 的導(dǎo)通與關(guān)斷， Q7 控制 Q1 和 Q9 的導(dǎo)通與關(guān)斷，而 Q Q7 由 P04 和P05 控制，這樣就可以通過 P04 和 P05 控制四個(gè)橋臂的導(dǎo)通與關(guān)斷控制后輪電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，使之正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)或者停轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制小車的前進(jìn)和后退。 每個(gè)按鍵單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè) I/O 口。 圖 37 DS18B20 測(cè)溫電路 圖 38 獨(dú)立按鍵電路 （ 5） 獨(dú)立按鍵電路 如 圖 38 所示，獨(dú)立按鍵電路，高電平有效。當(dāng)從 P35 輸入低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器響。低電平有效。該數(shù)碼管共有 4 位，設(shè)計(jì)中用的實(shí)際數(shù)碼管為共陰極，段選時(shí)，高電平有效；位選時(shí) 低電平有效。 15 圖 34 復(fù)位電路原理圖 （ 2） 數(shù)碼管顯示電路 如 圖 35 所示， 是其實(shí)物圖，具體電路如圖 331 所示（見 節(jié)） 。 如圖 33 所示 ，是其原理圖 ： 圖 33 51 最小系統(tǒng)原理圖 （ 1） 復(fù)位電路 如 圖 34 所示 ?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash，256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。 圖 32 數(shù)據(jù)接收器實(shí)物圖 51 最小系統(tǒng)板 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)小車上的溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)接收，并進(jìn)行初步分析，另外，通過按鍵進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的溫度報(bào)警功能。 數(shù)據(jù)接收器：這也是由 51 最小系統(tǒng)板組成的獨(dú)立模塊。 13 遙控器：它是無線遙控信號(hào)的發(fā)射端，是控制小車運(yùn)行的基本工具。在車體的下面有一個(gè)裝電源的電池盒，共 5 節(jié)可充電電池，整個(gè)小車的電源就是由它來提供的。 如圖 31 所示。在不使用小車時(shí)可以將 51 最小系統(tǒng)板板從小車上拆下來，單獨(dú)工作，以供其他研究學(xué)習(xí)之用。 12 3 小車的硬件 設(shè)計(jì) 整個(gè)小車分為 四 大部分： 51 最小系統(tǒng)板、車體部分、數(shù)據(jù)接收器、遙控器。由于每個(gè)數(shù)碼管顯示的間隔時(shí)間較小，以及數(shù)碼管的余輝效應(yīng)和人眼的視覺暫留效應(yīng)，看起來四個(gè)數(shù)碼管還是同時(shí)顯示的，因而可以達(dá)到和靜態(tài)顯示幾乎同樣的顯示效果。 方案二：動(dòng)態(tài)顯示方案。但四個(gè)數(shù)碼管，加起來卻要占用 32 個(gè) I/O 口，這對(duì) 51 單片機(jī)來說，是個(gè)極大的浪費(fèi)。 顯示方法的選擇 方案一：靜態(tài) 顯示方案。 由于，本設(shè)計(jì)只需顯示溫度值，并無顯示漢字等復(fù)雜字符的必要，因此選用一般的數(shù)碼管已經(jīng)足夠。 方案二：用普通的七段數(shù)碼管來顯示。但是控制起來有些復(fù)雜，且成本稍高。 溫度顯示方案的設(shè)計(jì) 顯示屏的選擇 方案一：選擇點(diǎn)陣屏作為顯示終端。測(cè)量結(jié)果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送 。 測(cè)溫范圍 － 55℃～+125℃，固有測(cè)溫分辨 率 ℃。采用美國(guó) DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。但由于其本身的不精確性，再加上輸出的信號(hào)是模擬信號(hào)，不便于單片機(jī)的直接處理，可以說運(yùn)用到本設(shè)計(jì)中會(huì)太過復(fù)雜，故而本設(shè)計(jì)不宜采用此種方法。通過多熱敏電阻的阻值隨溫度變化的測(cè)量，得出一條阻值 — 溫度曲線，再搭建相關(guān)電路，使在一定溫度范圍內(nèi)，盡量讓溫度與某個(gè)參量（如電壓或電流）的大小成線性關(guān)系。 因此，本設(shè)計(jì) 的遙控裝置 采用這種模塊。并且 易于使用 ,操作簡(jiǎn)單 ,價(jià)格便宜。 （ 2） PT2262/2272 固定碼編碼發(fā)射接收模塊 。接收時(shí)，工作電流只有 mA，多種低功率工作模式 (掉電模式和空閑模式 )使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊 ,并融合了增強(qiáng)型 ShockBurst 技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。 無線遙控收發(fā) 及數(shù)據(jù)傳輸 模塊設(shè)計(jì)方案 常用的無線遙控收發(fā)方案有以下幾種 : （ 1） NRF24L01 無線收發(fā)模塊。因 為 其反應(yīng)靈敏，實(shí)時(shí)性好， 而且外圍電路也不復(fù)雜 ， 所以， 在實(shí)際中應(yīng)用較為廣泛。到遇到白色 的 物體時(shí)大部分光 就會(huì)被反射回來 ，所以返回信號(hào) 就 很強(qiáng)。紅外發(fā)射管通電 以后，發(fā)射管將發(fā)射出紅 外線。 （ 3）反射式紅外發(fā)射接收器。 這需要光敏傳感器能及時(shí)反饋可靠的信息，而光敏傳感器擁有很高的靈敏度，為了抗干擾還可以把光敏傳感器預(yù)先進(jìn)行特殊處理，使其只有在光源正射時(shí)才能測(cè)到信號(hào)，這樣就使光敏傳感器的返回信號(hào)更加可靠，單 9 片機(jī)一旦接到的光敏傳感 器返回的信息，便能作出正確的判斷。光傳感器是目前產(chǎn)量最多、應(yīng)用最廣的傳感器之一，它在自動(dòng)控制和非電量電測(cè)技術(shù)中占有非常重要的地位。它的敏感波長(zhǎng)在可見光波長(zhǎng)附近，包括紅外線 波長(zhǎng)和紫外線波長(zhǎng)。 （ 2）光敏傳感器，直接根據(jù)光源的信號(hào)進(jìn)行判斷。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，使用超聲波傳感器探測(cè)信號(hào)時(shí)十分容易受到外界環(huán)境的影響，使單片機(jī)控制系統(tǒng)接收到許多錯(cuò)誤的信息。因此超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī) 學(xué)等方面。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽(yáng)光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。 超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。因此，本設(shè)計(jì)采用直 流電機(jī) 顯得稍 為方便。由于前者采用步階移動(dòng)，且采用直接 的控制方式，它 主要 的 命令和控制 的 變量都是步階 的 位置。而直流電機(jī)轉(zhuǎn)向需要轉(zhuǎn)換電機(jī)中的電流方向，大多數(shù)的驅(qū)動(dòng)通過排列成 H 型電路的 4 個(gè)開關(guān)裝置來實(shí)現(xiàn)。它的控制方 法比較簡(jiǎn)單，其速度與施加的電壓成正比。 （ 2）直流電機(jī)。在非超載 情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置僅 取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即 若 給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)就 會(huì) 轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距角。 圖 24 車體側(cè)視圖 7 圖 25 車體頂視圖 驅(qū)動(dòng)及方 向 電機(jī)選擇方案 常見的電機(jī)有以下兩種： （ 1）步進(jìn)電機(jī)。比如 當(dāng) 要左轉(zhuǎn)時(shí)先 要 右轉(zhuǎn)，延時(shí)，再 進(jìn)行 左轉(zhuǎn)。 當(dāng) 考慮 到 實(shí)際 的 情況及實(shí)現(xiàn)的難易程度，本設(shè)計(jì)采用第二種方案。前 面的 電機(jī)控制前面兩 個(gè) 輪 子 ， 是用來 控制 小車方向 的 ，實(shí)現(xiàn) 小車左、右 轉(zhuǎn)彎；后面兩個(gè)電機(jī)分別 用來 控制 小車后面 左右兩側(cè)的輪子。 如圖 2 25 所示。后電機(jī)控制后 面 兩 個(gè) 輪 子 ，提供 后輪 驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)和后退；前電機(jī)控制前 面 兩 個(gè) 輪 子 ， 是用來 控制 小車 方向 的 ，實(shí)現(xiàn)左、右 轉(zhuǎn)彎。這種方案，轉(zhuǎn)彎時(shí)方向 很是 過于靈活， 但不易控制；且在直行 中，如果兩電機(jī)由于機(jī)械的原因而不同步，就會(huì)偏離直線。左電機(jī)控制左側(cè) 的 前 后兩個(gè)輪子，右電機(jī)控制右側(cè) 的 前后兩個(gè)輪子。 圖 22 數(shù)據(jù)接收模塊主控圖 遙控器組成框圖 如圖 23 所示。所以在設(shè)計(jì)上，這個(gè)設(shè)計(jì)是個(gè) 獨(dú)立的模塊，使用單獨(dú)的最小系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立的控制和處理。由于采用NRF24L01 作為數(shù)據(jù)接收器，本身就會(huì)消耗很多資源。 圖 21 無線 控制小車 車 載模塊主控圖 需要說明的是， 車載模塊的 設(shè)計(jì)由于 要加載溫度傳感器 DS18B20，故而在正確讀取溫度方面要耗費(fèi)大量程序和單片機(jī)資源，另外在使用NRF24L01 進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送是也會(huì)消耗大量資源，這就會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)在采集溫度或執(zhí)行更多任務(wù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)不同程度的遲緩現(xiàn)象。所以這里就沒有采用更加高級(jí)的單片機(jī)了。 4 溫度 傳感 器 避障 模塊 I/O接口 AT89S52 無線 發(fā)送 模塊 無線 接收 模塊 I/O接口 2 小車方案的設(shè)計(jì) 主控方案 主控方案 包含車載模塊和接收模塊。 本設(shè)計(jì)的目標(biāo) 1. 設(shè)計(jì)并制作可以用無線遙控控制的小車； 2． 本設(shè)計(jì)利用 PT2262/2272的編碼解碼和 DF收發(fā)模塊，實(shí)現(xiàn)小車的無線遙控（前進(jìn)、后退、左前轉(zhuǎn)、右前轉(zhuǎn)、左倒車、右倒車、停車） ； 3． 如果在小車正常行駛的過程中，檢測(cè)到前方有障礙物，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車 、報(bào)警， 并自動(dòng)躲開障礙物； 4． 采用 DS18B20芯片采集溫度數(shù)據(jù) ，并通過軟件編程的形式讀取數(shù)據(jù)值。 國(guó)外無線遙控小車領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢(shì)： (1)工業(yè)無線控制小車性能不斷提高，而單片機(jī)價(jià)格不斷下降； (2)機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。經(jīng)過 20多年的發(fā)展， 國(guó)內(nèi)在應(yīng)用研究方面已發(fā)展的比較好，但是和一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在一定的差距。由于政府對(duì)無線小車控制技術(shù)的研 2 發(fā)資助及相關(guān)技術(shù)的推動(dòng)作用，在日本、美國(guó)、德國(guó)等工業(yè)大國(guó)在智能無線控制小車技術(shù)上占據(jù)著明顯的優(yōu)勢(shì)，新近崛起的韓國(guó)在無線控制小車研發(fā)方面也逐漸走向前沿。這樣的結(jié)合對(duì)各種移動(dòng) 探測(cè)、觀察甚至玩具市場(chǎng)都有重要參考價(jià)值，因此對(duì)智能小車的研究很有意義。這幾年，智能小車的研究很熱，主要是因?yàn)樗軌驅(qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程操控，自動(dòng)壁障，循跡、爬坡等各種功能，其應(yīng)用范圍也越來越廣。單片機(jī)技術(shù)的不斷改進(jìn)也為此創(chuàng)造了條件，所以對(duì)其更加深入的研究是很有意義的。其研究實(shí)力直接反映了一個(gè)國(guó)家在信息及控制領(lǐng)域的實(shí)力。由于是畢業(yè)設(shè)計(jì)，基于取材所限，故而采用無線控制玩具小車的方法。大容量、高速度、網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化的計(jì)算機(jī)，以及智能化的控制系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)，空前放大了人的智力，延伸了人的神經(jīng)系統(tǒng)和感官系統(tǒng)，改變了人機(jī)交互的方式方法、時(shí)間和空間關(guān)系。 附錄 2：小車的電路原理總圖 ................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 Wireless remote control III 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................... I ABSTRACT ................................................................................................................. II 1 緒 論 ........................................................................................................................ 1 課題研究意義 ....................................................