【正文】 ..................................................................11 4 遙控器模塊設(shè)計(jì) .................................................................................... 15 無線遙控發(fā)送電路設(shè)計(jì) .................................................................... 15 5 軟件設(shè)計(jì) .............................................................................................. 19 主程序設(shè)計(jì) ........................................................................................ 19 鍵盤組合的子程序設(shè)計(jì) .................................................................... 19 電機(jī)控制字程序設(shè)計(jì) ........................................................................ 21 結(jié)論 .......................................................................................................... 23 參考文獻(xiàn) .................................................................................................. 24 致謝 .......................................................................................................... 25 附錄 .......................................................................................................... 26 前言 IV 前言 工業(yè)無線遙控小車起源于美國。 本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的設(shè)計(jì)思想，選用廉價(jià)的遙控編碼解碼集成電路（ PT2262/PT2272），采用 L298N 專用電機(jī)驅(qū)動芯片驅(qū)動電機(jī)，通過 PWM 脈沖調(diào)速，遙控器安裝了矩陣鍵盤，通過 NRF905 實(shí)現(xiàn)車載系統(tǒng)和遙控系統(tǒng)的通信，實(shí)時(shí)顯示小車當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)和所 處的環(huán)境狀況，從而實(shí)現(xiàn)了小車的無線智能遙控，使整個系統(tǒng)功能全面。首先要求具有小型化、輕量化的特點(diǎn)，因此要求控制系統(tǒng)尺寸小、重量輕、能耗低、能集成在小車體內(nèi)；其次，實(shí)時(shí)性是對控制系統(tǒng)的另一個基本要求，對于不確定環(huán)境下的信息采集，處理對小車控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性提出了更高的要求。遙控工作方式是目前普遍采用的最實(shí)用的控制方式，是解決小車智能 發(fā)展水平與復(fù)雜任務(wù)要求之間的矛盾的一條有效途徑。所以，針對無線遙控小車系統(tǒng)的作業(yè)性能等要求，配合合適的傳感器系統(tǒng)作為移動無線遙控小車的感知系統(tǒng)是非常重要的。從系統(tǒng)總體來看，無線遙控小車有近端操作人員，遠(yuǎn)端移動小車和運(yùn)行環(huán)境場所構(gòu)成，由此構(gòu)成了人 — 小車 — 環(huán)境三者相互緊密聯(lián)系的一個整體。操作人員依據(jù)終端反饋的信息，根據(jù)特定作業(yè)任務(wù)的要求發(fā)送操作與控制指令信息，控制無線遙控小車的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、加速和減速。 無線遙控小車是上世紀(jì)提出的一種新型小車，由于在軍事偵察、反恐、防暴、防核化及污染等危險(xiǎn)與惡劣環(huán)境作業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景，使其成為一個重要 的研究熱點(diǎn)。由于其應(yīng)用場合特殊，所以特別要求這類小車重量輕、體積小、能耗低、實(shí)時(shí)性好、操作使用可靠。無線遙控小車的控制系統(tǒng) 將硬件系統(tǒng)，傳感器，驅(qū)動控制以及遙控操作等綜合起來，集成驅(qū)動、控制、傳感和能源等于一體。另外，要求實(shí)現(xiàn)一個無線遙控小車的運(yùn)動控制有諸多工程和技術(shù)方面的實(shí)際困難。為了在復(fù)雜環(huán)境中獲得有效的信息，小車必 須配置各種類型的傳感器。 依據(jù)無線遙控小車系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，整個小車系統(tǒng)由移動平臺、車載控制系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)和傳感檢測四個部分組成。操作人員在遙控作業(yè)端根據(jù)作業(yè)任務(wù)的要求，通過遙控操作平臺的人機(jī)交互接口，借助反饋信息控制小車完成特定的作業(yè)任務(wù)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 工業(yè)無線遙控小車起源于美國。 我國的無線遙控小車研發(fā)工作始于 20 世紀(jì) 70 年代末，在國家“ 863”、“ 973”、“九五攻關(guān)”等高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃的重點(diǎn)支持下，取得了重大發(fā)展。經(jīng)過 20 多年的發(fā)展，國內(nèi)在應(yīng)用、研究發(fā)面已經(jīng)發(fā)展得比較好。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一個基于單片機(jī)的無線遙控小車，用單片機(jī)作為主控芯片，通過無線遙控對小車進(jìn)行實(shí)時(shí)性控制，利用無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將車載移動平臺采集到數(shù)據(jù)信息傳送到無線遙控系統(tǒng)的遙控器，通過無線遙控器的液晶顯示器顯示車載移動平臺采集到的數(shù)據(jù)信息和小車當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。 原理描述 本設(shè)計(jì) 主要由電機(jī)驅(qū)動與控制模塊、無線遙控模塊、無線數(shù)據(jù)采集模塊基本分組成。為了較好的實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，分別設(shè)解碼電路 射頻發(fā)射電路 電機(jī)（驅(qū)動） 電機(jī)（轉(zhuǎn)向） AT89S51 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4計(jì)了幾種方案分別進(jìn)行了論證。購買的玩具電動車具有組裝完整的車架車輪、電機(jī)及其驅(qū)動電路。玩具小車具有如下優(yōu)點(diǎn)：首先，這種玩具電動車由于裝配緊湊，運(yùn)行狀態(tài)比較好。再次，玩具電動車的電機(jī)多為直流電機(jī)，容易控制及調(diào)速，而且這種玩具車架一般都價(jià)格便宜。 2. 底盤留有直徑 80MM 的推球槽，適合做足球機(jī)器人或其它用途。 4. 車輪由 3片 車輪片拼裝而成，增加了車體的承重機(jī)械強(qiáng)度。 6. 電源方案選用 3節(jié) AA 電池盒，適合 51系列、 AVR 系列、 PIC 系列等多種單片機(jī)或數(shù)字電路供電，本車還設(shè)計(jì)有 18650鋰電池盒預(yù)留位，方便選用。 其電氣參數(shù)如下： 電機(jī)電壓： DC36V 電機(jī)電流： X 2 輸出轉(zhuǎn)速： 50100r/min 底盤直徑： Φ150MM 車輪直徑： Φ50MM 安 裝 孔： Φ3MM 推 球 槽： Φ80MM 萬 向 輪： Φ5MM 控制器模塊 采用 AT 公司的 AT89S51 單片機(jī)作為主控制器。且 AT89S51 系列的單片機(jī)可以在線編程、調(diào)試，方便地實(shí)現(xiàn)程序的下載與整機(jī)的調(diào)試。 電機(jī)驅(qū)動模塊 采用 ST 公司的 L298N 電機(jī)專用驅(qū)動芯片。 無線通信模塊 在本設(shè)計(jì)中，為了使遙控小車當(dāng)前的運(yùn)動狀態(tài)，以及將車載系統(tǒng)檢測到當(dāng)前的環(huán)境參數(shù)傳送到遙控平臺的現(xiàn)實(shí)接口，就必須使用無線數(shù)據(jù)收發(fā)通信模塊。 電源模塊 在本設(shè)計(jì)，電機(jī)、車載系統(tǒng)、遙控器獨(dú)立供電。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 63 車載模塊設(shè)計(jì) 車載模塊是無線遙控小車的核心。下面將對整個車載模塊進(jìn)行詳細(xì)介紹。該芯片采用 FLASH 存儲技術(shù)，內(nèi)部具有 2KB 字節(jié)快閃存存儲器 ，采用 DIP 封裝，是目前在中小系統(tǒng)中應(yīng)用最為普及的單片機(jī)。 AT89S51 的功能描述 AT89S51 是一種低功耗、高性能、 CMOS8 位微處理器，片內(nèi)有 4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲器，能重復(fù)寫入 /擦除 1000 次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。 AT89S51 可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本?？捎?5V電壓編程，而且擦寫時(shí)間僅需 10ms，僅為 8751/87C51 的擦除時(shí)間的百分之一，與8751/87C51 的 12V電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。 AT89S51 芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。 引腳介紹 AT89S51 單片機(jī)為 40 引腳芯片如圖 31 所示 ： 圖 31 AT89S51芯 片圖 VCC：供電電壓。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低， 將輸出電流。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。 P2 口在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口 。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個 ALE 脈沖。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動器件， XTAL2應(yīng)不接。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10A T 89 S 51V C CS+1 00 p FC?C1C?C2 圖 32單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 單片機(jī)的最小化系統(tǒng)是指單片機(jī)能正常工作所必須的外圍元件，主要可以分成時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，我們采用的是 AT89S51 芯片，它內(nèi)部自帶 4K 的 FLASH 程序存儲器，一般 情況下，這 4K 的存儲空間足夠我們使用，所以我們將 AT89S51 芯片的第 31 腳固定接高電平（ PCB 畫板時(shí)已經(jīng)接死），所以我們只用芯片內(nèi)部的 4K程序存儲器。復(fù)位電路由 22UF 的電容和 1K 的電阻及 IN4148 二極管組成，以前教科書上常推薦用 10UF 電容和 10K 電阻組成復(fù)位電路，這里我們根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)選用 22UF 的電容和 1K 的電阻，其好處是在滿足單片機(jī)可靠復(fù)位的前提下降低了復(fù)位引腳的對地阻抗，可以顯著增強(qiáng)單片機(jī)復(fù)位電路 的抗干擾能力。 AT89S51 單片機(jī)個功能部件運(yùn)行都是以時(shí)鐘控制信號為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。常用的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)一般有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種是外部時(shí)鐘方式。 AT89S51 單片機(jī)整個程序存儲空間可以分為片外和片內(nèi)兩部分， CPU 訪問片內(nèi)和片外程序存儲器，可由 EA 引腳上所接的電平來確定。此主控制器最小系統(tǒng)電力 EA 端接高電平，程序?qū)钠瑑?nèi)程序存儲器開始執(zhí)