【正文】 體積過大，無法嵌入到大多數(shù)對象體系，如家電、玩具、儀器儀表等。關(guān)鍵詞:80C51 單片機(jī)、PWM 調(diào)速、遙控小車 引言在我國，單片機(jī)已不是一個(gè)陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)的里程碑事件，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。可通過發(fā)射端來控制小車的直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速, 遙控小車進(jìn)行轉(zhuǎn)向, 并能在液晶上顯示出小車的實(shí)時(shí)速度值?！鞍l(fā)明杯”大學(xué)生創(chuàng)新大賽作品 題 目: 無線遙控玩具小車設(shè)計(jì)與制作 目 錄摘要……………………………………………………………………………………………1引言……………………………………………………………………………………………31 方案設(shè)計(jì)與論證 ……………………………………………………………………4 直流調(diào)速系統(tǒng) ……………………………………………………………4 防碰撞系統(tǒng)…………………………………………………………………5 顯示系統(tǒng)……………………………………………………………………52 硬件設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………………5 小車系統(tǒng)框圖…………………………………………………………………5 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………………7 遙控發(fā)射接收電路設(shè)計(jì)……………………………………………………………9 無線發(fā)送電路 …………………………………………………………10 無線接收電路 …………………………………………………………11 檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………11 速度檢測設(shè)計(jì) …………………………………………………………11 防跌落系統(tǒng)設(shè)計(jì) ………………………………………………………12 防碰撞系統(tǒng)設(shè)計(jì) ………………………………………………………13 顯示電路設(shè)計(jì)……………………………………………………………………13 單片機(jī) I/O口的分配……………………………………………………………14 電源設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………14 小車車體設(shè)計(jì)……………………………………………………………………143 軟件設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………………15 主程序設(shè)計(jì)………………………………………………………………………15 PWM子程序設(shè)計(jì)…………………………………………………………………17 遙控子程序 ……………………………………………………………………18 防跌落、碰撞子程序 …………………………………………………………20 顯示子程序 ……………………………………………………………………21 4 結(jié)果分析及結(jié)論 ………………………………………………………………………22 5 謝辭 ……………………………………………………………………………………236 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………23附件 1 程序清單 ………………………………………………………………………24附件 2 硬件電路圖 ……………………………………………………………………33附件 3 電路 PCB圖 ……………………………………………………………………34無線遙控玩具小車設(shè)計(jì)與制作 摘要: 80C51 單片機(jī)是一款八位單片機(jī)，他的易用性和多功能性受到了廣大使用者的好評,該課題的基本思想是設(shè)計(jì)一臺(tái)能夠遙控行走并自動(dòng)回退防止跌落的機(jī)器小車。遙控接收端以 80C51 單片機(jī)為控制核心,其中數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收部分通過無線通訊模塊完成。小車還能自動(dòng)檢測落差較大的落差，遇到樓梯等低處會(huì)自動(dòng)回避，以防止小車由高處摔落。在單片機(jī)誕生之前，為了滿足工控對象的嵌入式應(yīng)用要求，只能將計(jì)算機(jī)進(jìn)行機(jī)械加固、電氣加固后嵌入到對象體系中構(gòu)成自動(dòng)控制。單片機(jī)則應(yīng)嵌入式應(yīng)運(yùn)而生。本系統(tǒng)以 80C51 單片機(jī)為核心器件，由一塊液晶顯示小車的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，采用L298N來驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，利用無線遙控裝置對小車進(jìn)行遙控，實(shí)現(xiàn)具有前進(jìn)、后退、左移和右移四種運(yùn)動(dòng)方式。利用微動(dòng)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)小車碰撞到物體后能自動(dòng)回避,從而達(dá)到遙控智能控制的目的。實(shí)現(xiàn)小車的無級(jí)調(diào)速控制 ,小車調(diào)試性能穩(wěn)定。1 設(shè)計(jì)方案與論證根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動(dòng)小車的基礎(chǔ)上，加裝光電檢測器，無線模塊，實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)小車的無線遙控，能對小車的速度、位置、運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)控制，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)進(jìn)行處理，由單片機(jī)根據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)送液晶顯示出來。方案二：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。 系統(tǒng)是當(dāng)今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。 系統(tǒng)的缺點(diǎn)是晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難。最后，當(dāng)系統(tǒng)處于低速運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的用電設(shè)備。 采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開關(guān)狀態(tài)。脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation） ，簡稱 PWM。與 系統(tǒng)相比，PWM 調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）PWM 調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動(dòng)很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬。（2）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機(jī)相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主電路采用脈寬調(diào)制式變換器，簡稱 PWM變換器。為順利實(shí)現(xiàn)電動(dòng)小汽車的前行與倒車，本設(shè)計(jì)采用了可逆 PWM變換器。我們在設(shè)計(jì)中采用了常用的雙極式 H型變換器，它是由 4個(gè)三極電力晶體管和 4個(gè)續(xù)流二極管組成的橋式電路。(2)利用紅外一體化光電傳感器電路簡單，但受外界的條件的干擾比較大，還有對于黑色的障礙物體不能辨別，因?yàn)楹谏珪?huì)吸收紅外光，造成檢測不到黑色物體，對小車的運(yùn)動(dòng)會(huì)影響。我們從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方面考慮，在此我們采用第三種方案。(2)采用液晶顯示液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，采用液晶能直觀的將速度顯示給用戶,2 行 16個(gè)字的 1602液晶模塊比較常用，而且液晶的顯示都已經(jīng)模塊化，我們直接就可以用。2 硬件設(shè)計(jì) 小車系統(tǒng)框圖小車主要由信號(hào)傳感器，信號(hào)處理電路，無線發(fā)送模塊，無線接收模塊，單片機(jī)小系統(tǒng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，直流電機(jī)以及液晶顯示電路等組成。 圖 小車系統(tǒng)框圖小車控制采用 AT89C51單片機(jī)，通過控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行。當(dāng)避障傳感器或防跌落傳感器測得信號(hào)時(shí)候，單片機(jī)能自己控制電機(jī)左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)，避免小車碰撞和跌落。80C51單片機(jī)最小系統(tǒng)是整個(gè)小車的控制核心，負(fù)責(zé)小車的各種信號(hào)的處理計(jì)算，控制小車的運(yùn)行，就猶如小車的“大腦” 。C5 20PC6 20P+C722uR210KVCCS2 REST9 RXD10TXD11 INT012INT113 T014T115 WR16RD17 XTAL218XTAL119 GND20 24 27 28PSEN29ALE/P 30EA/VP 33 36 39VCC 40U3AT89S51192837465RP110K復(fù) 位MCUVCCP15P16P17P33P36P10P11P12P13P14P30P31P32P34P35P37P00P01P02P03P04P05P06P07RESTP26P27PWM1PWM2INPUT1INPUT2P24P25S1SWSPSTD5LEDR11KC9103C8100uFVCC圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)組成：（1）時(shí)鐘電路80C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CXCX2 可用 20pF的此片電容。（2）復(fù)位電路復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。只要 Vcc的上升時(shí)間不超過 1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。其中電平復(fù)位是通過 RST端經(jīng)電阻與電源 Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。MAX232 下載串口基本可分三個(gè)部分： R1 IN13 R2 IN8T1 IN11 T2 IN10GND15V+2V6VCC16R1 OUT 12R2 OUT 9T1 OUT 14T2 OUT 7C1+1 C1 3 C2+ 4C2 5U4232P31E41UFE3 IUFE2 IUFE1 1UFP30VCC VCC162738495J8 DB9圖 單片機(jī)下載口第一部分是電荷泵電路。功能是產(chǎn)生+12v和12v 兩個(gè)電源，提供給 RS232串口電平的需要。由 11114 腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN） 、9 腳（R2OUT） 、10 腳（T2IN） 、7 腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。第三部分是供電。直流電機(jī)采用 L298N芯片來驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)和低、高速度的運(yùn)行。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè) H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯電平信號(hào)，故比較適合控制該小車類型的電機(jī)。L298N 的芯片的供電電壓為標(biāo)準(zhǔn)的 5V，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的供電電源為 12V。因?yàn)?L298N內(nèi)含二個(gè) H橋，所以可以同時(shí)控制兩個(gè)直流電機(jī)，改變輸入 6腳和 11腳的PWM脈沖就可以分別調(diào)節(jié)輸出電壓，從而分別能控制兩個(gè)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，互不影響，從而控制小車的速度，轉(zhuǎn)向。發(fā)射電路發(fā)射的無線信號(hào)頻率要與空間其它的無線信號(hào)頻率不一樣，避免無線信號(hào)相互干擾。PT2262/2272是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種 CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，PT2262/2272 最多可有 12位()三態(tài)地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平),任意組合可提供 531441地址碼,PT2262 最多可有 6位()數(shù)據(jù)端管腳,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從 17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有按鍵按下時(shí)，PT2262不接通電源，其17腳為低電平，所以315MHz的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，PT2262得電工作，其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)17腳為高電平期間315MHz的高頻發(fā)射電路起