畢業(yè)設(shè)計（論文）基于AT89S52單片機的無線遙控小車設(shè)計

1、 摘 要智能作為現(xiàn)代的新發(fā)明，是以后的發(fā)展方向，它可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個環(huán)境里自動的運作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學(xué)勘探等等的用途。智能電動車就是其中的一個體現(xiàn)。智能遙控技術(shù)是指實現(xiàn)對被控目標(biāo)的遙遠控制，在工業(yè)控制、航空航天、家電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。而紅外線遙控也是一種無線、非接觸控制技術(shù)，但是由于它具有抗干擾能力強，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易實現(xiàn)等顯著優(yōu)點，因此被諸多電子設(shè)備特別是家用電器廣泛采用，并越來越多的應(yīng)用到計算機系統(tǒng)中。該設(shè)計就是基于紅外遙控技術(shù)而確定的設(shè)計類課題。系統(tǒng)以課題目的為設(shè)計目的，以stc90c516rd+單片機為核心來控制小車，要求利用紅外線遙控器來控制小車的

2、運行方向和速度。其中小車驅(qū)動由l298n驅(qū)動電路完成，由于電機驅(qū)動使用性能優(yōu)良的l298n芯片，使得電機運行速度穩(wěn)定。電機采用容易控制的直流電機，通過測試小車能檢測多種不同軌跡路線且運行穩(wěn)定，實用性強，其所實現(xiàn)功能相當(dāng)于簡易機器人。速度由單片機輸出的pwm波控制。整個系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。實驗測試結(jié)果滿足要求，本文著重介紹了該設(shè)計的硬件設(shè)計方法以及程序調(diào)試過程中的測試結(jié)果分析。本設(shè)計采用的技術(shù)有：（1） 紅外線遙控技術(shù);（2） l298n芯片的有效應(yīng)用；關(guān)鍵字：at89s52單片機；紅外遙控；智能小車abstractthe intelligent is a direction of de

3、veloping in the future that as a new modern invent. it can follow the automatic operation in an environment with the pre-set pattern, management without anybody; also can be applied to the use of scientific expiration. intelligent car is one reflect of its features. intelligent remote control techno

4、logy means charged with the target remote control, it widely used in industrial control, aerospace, home appliances field. however the infrared remote control is also a wireless, non-contact control technology, but it has a strong anti-interference ability, reliable information transmission, low pow

5、er consumption, cheaper easy to implement and other significant advantages. so it widely used in many electronic devices which especially household appliances and more and more applications used into the computer system. this design is based on the infrared remote technology design issues. this syst

6、em is designed with its topics purpose that uses stc90c516rd+ mcu as the core to control the car that with the using of infrared remote control to control the running direction and speed. the driver of the car is completed by the l298n driver module, because the l298n chip has a high excellent perfo

7、rmance so the speed of the motor is stability. the motor used a dc motor which is easy to control. we found the car can detect a variety of different track line running stability; strong practicality by the test of the car .its function is equivalent to a simple robot. the speed of the car is contro

8、lled by pwm wave output under the microcontroller. the circuit of the whole system is simple structure and high reliability. the test results meet the requirements, this article focuses on the design of the hardware design and the process of debugging test results analysis.the technologies used in t

9、his design are(1) infrared remote control technology;(2) effective application of l298n chip;key words: at89s52 microcontroller；infrared remote control；intelligent car 目 錄摘 要iabstractii目 錄i1 前言- 1 -1.1 智能小車的意義和作用- 1 -1.2 stc90c516rd+的特點和優(yōu)勢- 2 -2 設(shè)計要求和原理分析- 3 -2.1 設(shè)計任務(wù)- 3 -2.2 設(shè)計要求- 3 -2.3 原理分析- 3 -2

10、.3.1 紅外接收芯片介紹- 3 -2.3.2 紅外接收原理- 5 -2.3.3 紅外發(fā)射原理- 6 -2.3.4 電機驅(qū)動原理- 7 -3 系統(tǒng)硬件設(shè)計- 9 -3.1 stc90c516rd+單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計- 9 -3.2 紅外接收電路設(shè)計- 10 -3.3 電機驅(qū)動電路設(shè)計- 10 -3.4 穩(wěn)壓電路設(shè)計- 12 -4 系統(tǒng)軟件設(shè)計- 13 -4.1 系統(tǒng)軟件流程框圖- 13 -4.2 紅外遙控的編碼和解碼- 13 -5 系統(tǒng)測試- 15 -5.1 系統(tǒng)硬件測試- 15 -5.2 系統(tǒng)軟件測試- 16 -5.3 系統(tǒng)測試結(jié)果分析- 16 -6 總結(jié)- 17 -6.1 總結(jié)- 17

11、 -6.2 展望- 17 -參考文獻- 19 -附錄- 20 -附錄1元件清單- 20 -附錄2 源程序- 21 -附錄3設(shè)計實物圖- 26 -附錄4 系統(tǒng)原理圖和pcb圖- 28 -致謝- 29 -1 前言1.1 智能小車的意義和作用自第一臺工業(yè)機器人誕生以來，機器人的發(fā)展已經(jīng)遍及機械、電子、冶金、交通、宇航、國防等領(lǐng)域。近年來機器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。人們在不斷探討、改造、認識自然的過程中，制造能替代人勞動的機器一直是人類的夢想。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機器人的感覺傳感器種類越來越多，其中視覺傳感器成為自動行走和駕駛的重要部件。視覺的典型應(yīng)用領(lǐng)域為自主式智能導(dǎo)航

12、系統(tǒng)，對于視覺的各種技術(shù)而言圖像處理技術(shù)已相當(dāng)發(fā)達，而基于圖像的理解技術(shù)還很落后，機器視覺需要通過大量的運算也只能識別一些結(jié)構(gòu)化環(huán)境簡單的目標(biāo)。視覺傳感器的核心器件是攝像管或ccd，目前的ccd已能做到自動聚焦。但ccd傳感器的價格、體積和使用方式上并不占優(yōu)勢，因此在不要求清晰圖像只需要粗略感覺的系統(tǒng)中考慮使用接近覺傳感器是一種實用有效的方法。機器人要實現(xiàn)自動導(dǎo)引功能和避障功能就必須要感知導(dǎo)引線和障礙物，感知導(dǎo)引線相當(dāng)給機器人一個視覺功能。避障控制系統(tǒng)是基于自動導(dǎo)引小車（avgauto-guide vehicle）系統(tǒng)，基于它的智能小車實現(xiàn)自動識別路線，判斷并自動避開障礙，選擇正確的行進路線。

13、使用傳感器感知路線和障礙并作出判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動作。該智能小車可以作為機器人的典型代表。它可以分為三大組成部分：傳感器檢測部分、執(zhí)行部分、cpu。機器人要實現(xiàn)自動避障功能，還可以擴展循跡等功能，感知導(dǎo)引線和障礙物?？梢詫崿F(xiàn)小車自動識別路線，選擇正確的行進路線，并檢測到障礙物自動躲避?；谏鲜鲆螅瑐鞲袡z測部分考慮到小車一般不需要感知清晰的圖像，只要求粗略感知即可，所以可以舍棄昂貴的ccd傳感器而考慮使用價廉物美的紅外反射式傳感器來充當(dāng)。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機來充當(dāng)?shù)?，主要控制小車的行進方向和速度。單片機驅(qū)動直流電機一般有兩種方案：第一，勿需占用單片機資源，直接選擇有pwm功能的單片機

14、，這樣可以實現(xiàn)精確調(diào)速；第二，可以由軟件模擬pwm輸出調(diào)制，需要占用單片機資源，難以精確調(diào)速，但單片機型號的選擇余地較大?？紤]到實際情況，本文選擇第二種方案。cpu使用stc90c516rd+單片機，配合軟件編程實現(xiàn)。1.2 stc90c516rd+的特點和優(yōu)勢stc90c516rd+系列單片機是宏晶科技推出的新一代超大容量/高速/低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可任意選擇，內(nèi)部集成max810專用復(fù)位電路，時鐘頻率在12mhz以下，復(fù)位腳可直接接地。1增強型6時鐘/機器周期，12時鐘/機器周期8051cpu2工作電壓：5.5v 3.8v

15、（5v單片機）/3.8v 2.4v（3v單片機）3工作頻率范圍：0-40mhz，相當(dāng)于普通8051的080mhz。4用戶應(yīng)用程序空間4k/6k/7k/10k/12k/13k/16k/32k/40k/48k/56k/61k/字節(jié)5片上集成1280字節(jié)/512/256字節(jié)ram6通用i/o口（35/39個），復(fù)位后為：p1/p2/p3/p4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)i/o口）7isp（在系統(tǒng)可編程）/iap（在應(yīng)用可編程），無需專用編程/仿真器可通過串口（p3.0/p3.1）直接下載用戶程序，8k程序3 5秒即可完全一片8eeprom功能9看門狗10內(nèi)部集成max810專用復(fù)位電路，外部

16、晶體12mhz以下時，可省外部復(fù)位電路，復(fù)位腳可直接接地。11共3個16位定時器/計數(shù)器，其中定時器0還可以當(dāng)成2個8位定時器使用12外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，power down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒13通用異步串行口（uart），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個uart14工作溫度范圍：0-75/-40 - +8515封裝：lqfp-44，pdip-40，plcc-442 設(shè)計要求和原理分析2.1 設(shè)計任務(wù)系統(tǒng)采用輸入電壓為+5v，接上電源之后指示燈亮，采用sm0038紅外接收器和普通解碼方式的紅外線遙控器來控制小車的方向。設(shè)計要求使用stc90c516rd+單片機

17、為核心紅外遙控小車，控制小車的行進方向（前進、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)）以及指示燈提示改變方向提示。2.2 設(shè)計要求1遙控器控制小車的行進的方向（前進、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)）；2指示燈在改變方向時發(fā)出提示。2.3 原理分析2.3.1 紅外接收芯片介紹現(xiàn)在市面上有很多紅外接收芯片，但是它們的接收原理都是大同小異，而且引腳一般都是三引腳的，但是三個引腳所代表的卻有所不同，現(xiàn)在我主要介紹我的設(shè)計里面用到的接收芯片sm0038。sm0038是一個小型的紅外遙控接收器件，電路內(nèi)置p/n二極管和前置放大器，采用可紅外濾波的環(huán)氧樹能材料封裝，sm0038的解調(diào)輸出信號可以直接由微處理器解碼，本電路的主要特點是可靠性好，

18、不易受環(huán)境干擾，并可以防止非控制信號的輸出脈沖出現(xiàn)。它的主要特點是內(nèi)置光電檢測器和前置放大器，內(nèi)置pcm頻率濾波器，內(nèi)置防電場干擾設(shè)計，輸出電平與tll和cmos兼容，輸出低電平有效，低功率消耗，不受環(huán)境光源干擾，可以連續(xù)進行數(shù)據(jù)發(fā)送（1200bit/s），輸入脈沖串長度=10周期/脈沖串。紅外遙控系統(tǒng)主要分為調(diào)制、發(fā)射和接收三部分，如圖1 所示。 圖1 紅外遙控系統(tǒng)sm0038紅外接收頭為接收部分。一體化紅外接收頭，紅外信號收發(fā)系統(tǒng)的典型電路如圖所示，紅外接收電路通常被廠家集成在一個元件中，成為一體化紅外接收頭。內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外

19、監(jiān)測二極管監(jiān)測到紅外信號，然后把信號送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠近。交流信號進入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過30khz到60khz的負載波，通過解調(diào)電路和積分電路進入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號波形。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。一體化紅外接收頭，如圖2所示。 圖2 紅外接收頭紅外接收頭的種類很多，引腳定義也不相同，一般都有三個引腳，包括供電腳，接地和信號輸出腳。根據(jù)發(fā)射端調(diào)制載波的不同應(yīng)選用相應(yīng)解調(diào)頻率的接收頭。紅外接收頭內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，因此在接收頭的供

20、電腳上須加上濾波電容，一般在22uf以上。有的廠家建議在供電腳和電源之間接入330歐電阻，進一步降低電源干擾。sm0038電路內(nèi)置帶通濾波器、積分器和自動增益控制電路，以抑制各種干擾和噪聲，避免產(chǎn)生不希望的非控制脈沖信號輸出。數(shù)據(jù)信號和干擾信號的區(qū)別體現(xiàn)在載波頻率、脈沖長度、工作周期上。數(shù)據(jù)信號應(yīng)滿足以下條件：1.載波頻率應(yīng)盡量接近帶通濾波器中心頻率；2.脈沖長度應(yīng)有300us以上；3.對于脈沖長度在300us1.8ms的脈沖，脈沖間隙應(yīng)不小于400us；4.對于脈沖長度在1.8ms以上的脈沖，脈沖間隙應(yīng)在脈沖長度的1.3倍以上；5.每秒鐘最多可接受1000個短脈沖信號當(dāng)干擾信號出現(xiàn)時，其內(nèi)部

21、電路仍然能正常接受數(shù)據(jù)信號，但是靈敏度會降低到避免產(chǎn)生非控制脈沖信號輸出的程度。例如，下列干擾信號可以被電路抑制：1.直流光源（如白熾燈波，陽光等）；2.38khz或其他任何頻率的連續(xù)信號；3.熒光燈的鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的，具有高頻調(diào)制效應(yīng)和低頻調(diào)制效應(yīng)的信號。2.3.2 紅外接收原理紅外接收頭一般都是接收、放大、解調(diào)一體頭，一般紅外信號經(jīng)接收頭解調(diào)后，數(shù)據(jù)“0”和“1”的區(qū)別通常體現(xiàn)在高低電平的時間長短或信號周期上，單片機解碼時，通常將接收頭輸出腳2連接到單片機的外部中斷，結(jié)合定時器判斷外部中斷間隔的時間從而獲取數(shù)據(jù)。重點是找到數(shù)據(jù)“0”與“1”間的波形差別。先講一講什么是紅外線。我們知道人的眼睛能

22、看到的可見光按波長從長到短排列，以此為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。其中紅光的波長范圍為0.620.76um；紫光的波長范圍為0.380.46m。比紫光波長還短的光叫紫外線，比紅光波長還長的光叫紅外線。紅外線遙控就是利用波長為0.761.5m之間的近紅外線來傳送控制信號的。接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時時反向運用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00nw左右），所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。

23、成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種是采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源正（vdd）、電源（gnd）和數(shù)據(jù)輸出（vo或out）。紅外接收頭的引腳排列因型號不同而不盡相同。成品紅外接收頭的優(yōu)點是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，非常方便。但在使用時主要以成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38khz，這是由發(fā)射端所使用的455khz晶振來決定的。在發(fā)射端要對晶振進行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455khz/12=37.9khz，一般用38khz來代替。2.3.3 紅外發(fā)射原理發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、led紅外發(fā)送器。如圖3所示。編碼調(diào)

24、制led遙控發(fā)射器圖3 遙控發(fā)射器紅外發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分為兩大類，這里我們以運用比較廣泛，解碼比較容易的一類來加以說明，現(xiàn)以sm0038的組成發(fā)射電路為例來說明編碼原理。當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼有以下特征：采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進制的“1”，其波形如圖4所示。bit “0”1.125ms0.56msbit “1”0.56ms2.25ms圖4 遙控碼的“0”和“1”上

25、述“0”和“1”組成的32位二進制碼經(jīng)38khz的載頻進行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達到降低低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射sm0038產(chǎn)生的遙控碼是連續(xù)的32位二進制碼組，其中前16位為用戶識別碼，能區(qū)別不同的電器設(shè)備，防止不同機種遙控碼相互干擾。該芯片的用戶識別碼固定為十六進制01h；后16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。sm0038最多可以有128種不同組合的編碼。遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進制“0”和“1”的個數(shù)不同而不同，大約在4563ms之間，圖5為發(fā)射波形圖。t=108m

26、st=108ms圖5 遙控信號的周期性波形當(dāng)一個鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組108ms的編碼脈沖，這108ms發(fā)射代碼由一個起始碼（9ms），一個結(jié)果碼（4.5ms），低8位地址碼（9ms18ms），高8位地址碼（9ms18ms），8位數(shù)據(jù)碼（9ms18ms）和這8位數(shù)據(jù)的反碼（9ms18ms）組成。如果鍵按下超過108ms仍未松開，接下來發(fā)射的代碼（連發(fā)代碼）將僅有起始碼（9ms）和結(jié)束碼（4.5ms）組成。2.3.4 電機驅(qū)動原理無刷直流電機一般是小型的電機一般采用l298n（實物圖如圖6所示）驅(qū)動，他一般可以同時驅(qū)動兩電機，如果擔(dān)心驅(qū)動不夠就可以采用兩個l298n。其

27、內(nèi)部原理是采用h橋式差動放大。l298n是sgs公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路。是一種二相和四相電機的專用驅(qū)動器，即內(nèi)含二個h橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標(biāo)準(zhǔn)ttl邏輯電平信號，可驅(qū)動46v、2a以下的電機。其引腳電氣表如表2中所示，1腳和 15腳可單獨引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信號。 l298n可驅(qū)動2個電機，outl、out2和out3、out4之間分別接2個電動機。5、7、10、12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn)，ena，enb接控制使能端，控制電機的停轉(zhuǎn)。l298n的邏輯功能如表1所列。表1 l298n的邏輯功能。 stc90c516rd+輸出二組pwm波

28、，每一組pwm波用來控制一個電機的速 度另外二個io口可以控制電機的正反轉(zhuǎn)控制方法與控制電路都比較簡單。即p22、p23控制第一個電機的方向，輸入的：pwml控制第一個電機的速 度；p24、p25控制第二個電機的方向，輸入的pwm2控制第二個電機的速度。 由于電機在正常工作時對電源的干擾很大，只用一組電源時會影響單片機的正常工作。所以選用 雙電源供電。一組5v電源給單片機和控制電路供電，另外一組5v、9v電源給l298n的+vss、+vs供電。在控制部分和電機驅(qū)動部分之間用光耦隔開，以免影響控制部分電源的品質(zhì)。圖6 l298n的實物圖表1 l298n功能圖enain1in2運轉(zhuǎn)狀態(tài)0停止110

29、正轉(zhuǎn)101反轉(zhuǎn)111剎停100停止表2 l298n引腳電氣表1vss提供電路板驅(qū)動電壓，接收標(biāo)準(zhǔn)ttl邏輯電平信號2sensea下三極管的發(fā)射極單獨引出，一般接地3senseb下三極管的發(fā)射極單獨引出，一般接地4ena左電機控制使能端5enb右電機控制使能端6in1左電機輸入控制電平1（控制左電機的正轉(zhuǎn)）7in2左電機輸入控制電平2（控制左電機的反轉(zhuǎn)）8in3右電機輸入控制電平1（控制右電機的正轉(zhuǎn)）9in4右電機輸入控制電機2（控制右電機的反轉(zhuǎn)）10out1左電機輸出控制電平111out2左電機輸出控制電平212out3右電機輸出控制電平113out4右電機輸出控制電平214vs電源電壓，電壓

30、范圍為2.546v，輸出電流可達2.5a，可驅(qū)動電感性負載15gnd地接頭3 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 stc90c516rd+單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計使cpu開始工作的方法就是給cpu一個復(fù)位信號，cpu收到復(fù)位信號之后就將內(nèi)部的sfr（特殊寄存器）設(shè)置為規(guī)定值，并將程序計數(shù)器設(shè)置為“0000h”。復(fù)位信號結(jié)束后，cpu從程序存儲器“0000h”處開始執(zhí)行程序。stc90c516rd+的復(fù)位電路通常有兩種：上電自動復(fù)位：上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路給電容充電加至rst引腳一個短的高電平信號，此信號隨著vcc對電容的充電過程而慢慢回落，即rst引腳上的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間。按鍵手動復(fù)位

31、：按鍵手動復(fù)位是通過rst端經(jīng)電阻與電源vcc接通來實現(xiàn)的。圖7是最簡單的復(fù)位方法。圖7單片機最小系統(tǒng)3.2 紅外接收電路設(shè)計接收電路一般由接收電路、放大電路、調(diào)制電路、指令譯碼電路、驅(qū)動電路、執(zhí)行電路（機構(gòu)）等及部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號接收下來，并進行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號解調(diào)出來，即還原為編碼信號。指令譯碼器將編碼指令信號進行譯碼，最后由驅(qū)動電路來驅(qū)動執(zhí)行電路實現(xiàn)各種指令的操作控制（機構(gòu)）。紅外線接收電路一般都是集成在紅外接收頭里面，這里就只是給出紅外接收頭和單片機之間的連線如圖8所示。圖8紅外接收頭與單片機的連接（p32是與單片機的p

32、32口連接）3.3 電機驅(qū)動電路設(shè)計方案一：采用繼電器對電動機的開或關(guān)進行控制，通過開關(guān)切換對小車實現(xiàn)速度調(diào)整這個方案的優(yōu)點是電路較為簡單，缺點是響應(yīng)時間慢、機械結(jié)構(gòu)易損壞、壽命較短、可靠性不高。方案二：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或電位器調(diào)整電動機分壓，從而達到目的。但是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實現(xiàn)有級調(diào)速，而數(shù)字電位器（如9317、8547、x9511）世面有售不多，常造成本地采購困難等情況。更主要的問題在于一般電動機的電阻小，但電流很大，分壓不僅會降低效率，而且實現(xiàn)很困難。方案三：采用達林頓管組成h型pwm電路。用單片機控制達林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速。這種電路工作在飽和截止兩種狀態(tài)下

33、，效率較高，是一種廣泛采用的技術(shù)。方案四：采用小型直流電機驅(qū)動芯片l298，在6-64v電壓下，可以提供2安培的額定電流。擁有過熱保護和電流反饋檢測功能。用以下數(shù)據(jù)也可以說明：我們都知道直流電動機的轉(zhuǎn)速與其它參量的關(guān)系為：式中：n為電動機轉(zhuǎn)速； ud為電樞電壓； id為電樞電流； rd為電樞回路總電阻； ce為由電機結(jié)構(gòu)決定的電勢系數(shù)； 為勵磁磁通。由上式可見，直流電機的調(diào)速可以有四種方式：改變電樞電壓ud；改變勵磁電壓ul(即改變勵磁磁通)；改變勵磁回路電阻rf；改變電樞回路總電阻rd。以第一種調(diào)速方法為例，改變電樞電壓ud相當(dāng)于改變機械特性的起始點n0的大小，而則不受影響。由上式可見，在一

34、定的負載下，增大ud即可增加轉(zhuǎn)速n。采用改變電樞電壓調(diào)速的系統(tǒng)稱為調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。它是最常使用的調(diào)速方案。通過分析和性價比與電路穩(wěn)定性分析，選擇方案四，電路原理圖如圖9所示。圖9 動力和方向控制模塊的l298n電機驅(qū)動模塊3.4 穩(wěn)壓電路設(shè)計由于單片機的工作電壓是+5v，但是直流電機使用卻是+12v電壓，因此要為電源設(shè)計一個電路，使得從+12v電壓中分出一個+5v電壓提供單片機工作。這樣就使得不僅可以單片機正常工作，同時直流電機也能夠正常使用。經(jīng)過對電路的整體探究，我決定基于一個穩(wěn)壓管來設(shè)計電源電路。用78/79系列三端穩(wěn)壓ic來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保

35、護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。我決定選用7805穩(wěn)壓管。而在實際電路設(shè)計上，我做了一點改變，下面就是我的電路設(shè)計，如圖10所示。圖10 穩(wěn)壓電路設(shè)計4 系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件設(shè)計上，根據(jù)功能分了幾個模塊編程。軟件部分設(shè)計步驟可分為：主程序和中斷程序入口程序、初始化程序中的各變量、主程序、鍵盤工作子程序、中斷接收程序、延時子程序等4.1 系統(tǒng)軟件流程框圖mcu初始化 led指示燈提示小車停止結(jié)束紅外遙控方向控制紅外解碼啟動小車判斷外部是否產(chǎn)生中斷等待開始yn圖11 主程序流程圖本軟件設(shè)計過程中主要實現(xiàn)利用按鍵來控制不同信號的輸出，當(dāng)紅外遙控器按上時，小車向前；當(dāng)紅外遙控器按下時，小車向后倒

36、退；當(dāng)紅外遙控器按左時，小車就向左；當(dāng)紅外遙控器按右時，小車就向右。當(dāng)紅外遙控器按中間時，小車停止。同時在換檔時led指示燈會亮，給予提示。如圖11所示。4.2 紅外遙控的編碼和解碼紅外遙控采用pwm串行碼的高低電平如圖4所示，低電平“0”采用0.565ms的低電平加上0.56ms的高電平組成一個周期為1.125ms的脈沖信號；高電平“1”采用0.565ms的低電平加上1.685ms的高電平組成一個周期為2.25ms的脈沖信號。調(diào)制解調(diào)信號，采用輸入一個時鐘脈沖信號，用一個38khz的載波信號進行調(diào)制，有38khz的為低電平，無38khz的為高電平，最后輸出的波形為如圖12所示。輸入38khz

37、調(diào)制輸出圖12時鐘脈沖信號輸出波形5 系統(tǒng)測試5.1 系統(tǒng)硬件測試該系統(tǒng)的硬件調(diào)試主要是排查單片機印刷電路板的問題和連接上的一些問題。在該系統(tǒng)中，首先通過了仔細地推敲系統(tǒng)原理，確認無誤；其次對照設(shè)計圖紙查印制電路板，看是否有粘接等工藝現(xiàn)象；最后，檢查外圍連接是否有誤，通過這幾個方面的反復(fù)調(diào)試，可確保電路板的無誤性。在本系統(tǒng)的硬件調(diào)試過程中，出現(xiàn)了下列三種情況1）電壓不穩(wěn)定而導(dǎo)致程序無法寫入的情況，使電壓穩(wěn)定的方法是改用新的電池，或者是再次設(shè)計電源方案，在這里是用電源接通教學(xué)實驗板，然后再把教學(xué)實驗板與本系統(tǒng)相連接，這樣，就可以得到穩(wěn)定的電壓了。2）還出現(xiàn)的一個問題是led不亮，檢查后是焊接上出

38、現(xiàn)了一點的失誤。3）小車在一切都正常的情況下，不能夠啟動。經(jīng)檢查之后才發(fā)現(xiàn)是電量不足的而導(dǎo)致，經(jīng)檢測，電池在充足電以后可以使小車正常運行20分鐘。之后就需充電，才能使小車運行。圖13是測試時的實物圖。圖13測試實物圖5.2 系統(tǒng)軟件測試本系統(tǒng)在軟件調(diào)試方面也沒有規(guī)律可循，調(diào)試時更多的是憑經(jīng)驗。軟件調(diào)試的主要任務(wù)是排查錯誤。通過在keil編譯器下調(diào)試程序，有兩種錯誤，一種邏輯錯誤，也就是語法錯誤，是很容易被發(fā)現(xiàn)的，另一種是功能錯誤，是指在沒有語法錯誤的基礎(chǔ)上，由于設(shè)計思想或算法的問題導(dǎo)致不能實現(xiàn)軟件功能的一種錯誤。調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題主要有以下兩個方面：1）用其它串口調(diào)試軟件能夠很好的實現(xiàn)兩者之

39、間的接受與發(fā)射串行連接，成功的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，但使用我們的匯編程序卻不能實現(xiàn)，要么只能實現(xiàn)接收功能，要么只能實現(xiàn)發(fā)送功能。之后通過對c程序做多次的改動與測試才達到理想的結(jié)果。2）在一次小車方向的調(diào)試過程中，左右方向出現(xiàn)了按鍵相反的現(xiàn)象。肯定是在程序的編譯上出現(xiàn)了問題，通過仔細的檢查，找到的問題并且順利的解決，往往小小的一個符號或者字母大小寫問題就可以完全改變小車的一些性能，而且檢查起來不是非常的方便。所以在寫程序的時候一定要細心。5.3 系統(tǒng)測試結(jié)果分析數(shù)字萬用表主要用來測試分立元件的電阻、壓降、漏電流、截止/導(dǎo)通狀態(tài)等參數(shù)；秒表主要用于測試達到最大距離所用的時間，算出速度，就可以間接知道紅外

40、線路接受，發(fā)射電路的情況。mcs51仿真機用于測試軟件；直流穩(wěn)壓電源在測試期間為各待測系統(tǒng)供電；秒表用于產(chǎn)品測試，按照任務(wù)書的基本要求對制成的電動車進行產(chǎn)品測試。測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析：表5.3 小車實測結(jié)果按鍵上下左右中間小車運行方向前進后退左行右行停止小車運行距離直行4.5米直行4.8米4分鐘轉(zhuǎn)圈3分鐘轉(zhuǎn)圈0實測結(jié)果通過通過通過通過通過在達到這些任務(wù)功能的同時發(fā)現(xiàn)小車可以在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)遙控到達想要到的位置。這樣小車的現(xiàn)實意義就更大了。6 總結(jié)6.1 總結(jié)歷時一個月的設(shè)計過程中，我首先邊查資料，邊在實驗室焊接小車的線路板。在焊接過程中，我感覺到即使是一個簡單的電路，要想很輕松的焊好，也不是

41、很容易的事情。有時是“虛焊”的原因，有時可能是阻值選錯。這使我深深感受到理論與實際間的差距。通過這樣的設(shè)計，提高了我的動手能力。每天在實驗室除了焊接線路板，還可以上機編程，使我軟件調(diào)試知識也提高了。本設(shè)計采用的是stc90c516rd+單片機，這主要是因為該單片機的穩(wěn)定性比較好。還可以采用其它系列的單片機。比如采用陵陽單片機，就可以簡化編程，但其穩(wěn)定性不是很好。同時在這一個月的學(xué)習(xí)設(shè)計中過程中，是我更加熟悉word 辦公軟件的使用了。6.2 展望在科學(xué)探索和緊急搶險中經(jīng)常會遇到對與一些危險或者人類不能直接到達的地域的探測，這些就需要用機器人來完成。而在機器人在復(fù)雜地形中行進時遙控是一項必不可少

42、也是最基本的功能。因此，紅外遙控系統(tǒng)的研發(fā)就應(yīng)運而生。我們的無線遙控小車就是基于這一系統(tǒng)開發(fā)而成的。隨著科技的發(fā)展，對于未知空間和人類所不能直接到達的地域的探索漸漸成為熱門，這就使機器人的自動避障和無線遙控有了重大的意義。我們的無線遙控小車就是無線遙控機器人中的一類。無線遙控小車可以作為地域探索機器人和緊急搶險機器人的運動系統(tǒng)，讓機器人在行進中無線遙控避過障礙物。在現(xiàn)代化運輸及物流系統(tǒng)中，szd智能小車因其獨特的性能優(yōu)點（整個系統(tǒng)由于是空中運行，地面操作控制，充分地利用廠房空間，有效地減少使用面積，實現(xiàn)地面、空中為一體的立體化自動輸送系統(tǒng)，同時，它與輸送鏈相比較，該輸送系統(tǒng)運行速度更快。負載更

43、大，抗污染更強，安裝更為方便，生產(chǎn)成本更低等優(yōu)點），在現(xiàn)代汽車生產(chǎn)制造業(yè)行業(yè)中被普遍使用，但到目前為止，szd智能小車輸送線的生產(chǎn)都是單工位控制，雙工位智能小車控制系統(tǒng)在國內(nèi)還是屬于空白，在國外著名的日本大福公司也只是進行了部分的研制和開發(fā)，雖取得了一些進展，但造價相當(dāng)昂貴，從目前國內(nèi)汽車行業(yè)生產(chǎn)制造的要求，汽車生產(chǎn)廠商紛紛要求開發(fā)出具有雙工位功能的智能小車系統(tǒng)，因此，此項技術(shù)的改進勢在必行。隨著中國加入wto，汽車工業(yè)得到國內(nèi)重要保護，但各汽車生產(chǎn)廠商彼此之間的競爭日益激烈。各商家千方百計地降低生產(chǎn)成本和能源消耗，提高年生產(chǎn)量。同時，各項技術(shù)指標(biāo)得到獨特領(lǐng)先，從而搶占更多的國內(nèi)汽車市場，在國

44、內(nèi)汽車工業(yè)迅速發(fā)展的今天，我們負責(zé)汽車行業(yè)輸送系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝的專業(yè)隊伍，更不要安于現(xiàn)狀，墨守成規(guī)，認為當(dāng)前我們生產(chǎn)輸送線有了一定的市場，夠我們吃了，而是應(yīng)該結(jié)合中國汽車工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，從長遠的利益出發(fā)，著眼于未來，去適應(yīng)市場新的需要，努力不斷地開發(fā)和完善高科技的新產(chǎn)品，自始自終地走在同行業(yè)的前頭，使自己永遠立足于不敗之地，在汽車行業(yè)贏得更多的自己的市場，為創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。同時也將為中國汽車工業(yè)的發(fā)展得到一定的推動作用?？傊嚬I(yè)市場空間極為廣闊，智能小車的前景一片光明。參考文獻1張毅剛.單片機原理及應(yīng)用m.北京：高等教育出版社.20102譚浩強.c+程序設(shè)計m.北京：清華大學(xué)出

45、版社.20043史久貴.基于altium designer 的原理圖與pcb設(shè)計m.北京：機械工業(yè)出版社.20094袁永明.無線電遙控技術(shù)m.上海：上海教育出版社.19785陳永莆.實用無線電遙控電路m.北京：人民郵電出版社.20076王財勇.電動機 m.北京：機械工業(yè)出版社.20117王成元.現(xiàn)代電機控制技術(shù)m.北京：機械工業(yè)出版社.20098李華德.電力拖動自動控制系統(tǒng)m.北京：機械工業(yè)出版社.20109童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)m.北京：高等教育出版社.200010電子工程世界db/ol11西安達泰電子.自動化小車的無線遙控駕駛技術(shù)研究r.西安.201112十堰華昌達機電有限公司 陳建福.

46、無線通信技術(shù)在自行車中的應(yīng)用r.西安.201113el89c單片機開發(fā)試驗板.紅外遙控解碼原理cd14“l(fā)298n datasheet”r .sgs公司15“sm0038 datasheet”r16網(wǎng)站：17網(wǎng)站：18網(wǎng)站：19施新華.利用單片機實現(xiàn)的紅外遙控技術(shù). 上海電機學(xué)院學(xué)報j.2006.第三期20水澤.射頻遙控技術(shù)優(yōu)勢.湛江晚報j.2012.第a07期附錄附錄1元件清單名稱型號數(shù)量備注單片機stc90c516rd+1紅外對管sm00381二極管1n40078發(fā)光二極管耐流10ma4紅2個綠1個黃1個直插led耐流10ma4晶振12mhz1電解電容和電阻22pf瓷片電容210uf電解電

47、容1104瓷片電容4100uf電解電容20.5r電阻210k電阻510k電阻18腳排阻芯片78m05三段穩(wěn)壓片1l298n電機驅(qū)動1tlp521-4光耦1按鈕按壓式2供電電源插口兩位1萬能遙控器1附錄2 源程序#include #include #define uchar unsigned char#define unit unsigned int#define delaynop (); _nop_ (); _nop_ (); _nop_ (); _nop_ () ;sbit irin = p32; /紅外接收器數(shù)據(jù)線/sbit beep = p15; /蜂鳴器驅(qū)動線sbit ena=p21;

48、sbit enb=p20;sbit front=p25;sbit behind=p24;sbit left=p23;sbit right=p22;sbit led=p01;sbit led1=p03;sbit led2=p05;sbit led3=p07;uchar ircom 7;uchar date;bit qian,hou,zuo,you,jia,jian,ting,flag;unit t0, speed;void delay1 (int ms)unsigned char y; while (ms-)for(y = 0; y250; y+)_nop_ ();_nop_ ();_nop_

49、();_nop_ ();void delay (unsigned char x) /x*0.14msunsigned char i;while(x-)for (i = 0; i0; x-)for(y=123; y0; y-);void beep ()unsigned char i;for (i=0; i250; i+)delay (3);beep=! beep; /beep取反 beep=1; /關(guān)閉蜂鳴器*/void keyscan ()if (qian=1)speed=10;tr0=1;t0=0;led=0;behind=0;while (! flag)if (t0= (50-speed) front=1;flag=hou|zuo|you|ting;if (flag=1) break;led=1;tr0=0;qian=0;flag=0;front=1;behind=1;if (hou=1)speed=10;tr0=1;t0=0;led=0;front=0;while (! flag)if (t0= (50-speed) behind=1;flag=qian|zuo|you|ting