基于51單片機(jī)設(shè)計和制作紅外遙控小車 畢業(yè)論文

1、- 10 -畢業(yè)論文基于51單片機(jī)設(shè)計和制作紅外遙控小車摘要本文介紹一款紅外線遙控小車，以at89s51單片機(jī)為核心控制器，用l289驅(qū)動直流電機(jī)工作，控制小車的運行。本款小車具有紅外線遙控手動駕駛、自動駕駛、尋跡前進(jìn)前進(jìn)過程中可以避障等功能。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分主要有遙控發(fā)射器電路紅外線接收模塊電機(jī)驅(qū)動模塊障礙物檢測和尋跡模塊，主要完成紅外編碼信號的發(fā)射和接受、障礙物檢測、軌跡檢測、直流電機(jī)運行的發(fā)生等功能。軟件用c語言編寫，主要完成信號的檢測和處理、設(shè)備的驅(qū)動及控制等功能。本設(shè)計目的在于運用軟件和硬件結(jié)合通過小車實現(xiàn)障礙物檢測。關(guān)鍵字：at89c51單片機(jī)

2、 直流電機(jī) 紅外線遙控 l298驅(qū)動 尋跡目錄一、設(shè)計任務(wù)和要求5二、系統(tǒng)組成及工作原理5三、主要硬件電路61、遙控發(fā)射器電路62、紅外線接收模塊73、電機(jī)驅(qū)動模塊8四、軟件設(shè)計10結(jié)束語：12一、設(shè)計任務(wù)和要求以at98c51單片機(jī)為核心，制作一款紅外遙控小車，小車具有自動駕駛，手動駕駛和循跡前進(jìn)等功能。自動駕駛時，前進(jìn)過程中可以避障。手動駕駛時，遙控控制小車前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、加速等操作。尋跡前進(jìn)時小車還可以按照預(yù)先設(shè)計好的軌跡前進(jìn)。二、系統(tǒng)組成及工作原理本系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分主要完成紅外編碼信號的發(fā)射和接受、障礙物檢測、軌跡檢測、直流電機(jī)運行的發(fā)生等功能。軟件主要完成

3、信號的檢測和處理、設(shè)備的驅(qū)動及控制等功能。at89s51單片機(jī)查詢紅外信號并解碼，查詢各個檢測部分輸入的信號，并進(jìn)行相應(yīng)處理，包括電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，判斷是否遇到障礙物，判斷是否小車其那金中有出軌等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖三、主要硬件電路1、遙控發(fā)射器電路該電路的主要控制器件為遙控器芯片ht6221，如圖2所示。ht6221將紅外碼調(diào)制成38khz的脈沖信號通過紅外發(fā)射二極管發(fā)出紅外編碼。圖2中d1是紅外發(fā)射二極管，d2是按鍵指示燈，當(dāng)有按鍵按下時d2點亮。ht6221的編碼規(guī)則是：當(dāng)一個鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，如果這個按鍵按下且延遲大約108ms，這108ms發(fā)射

4、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(918ms)，8位數(shù)據(jù)碼(918ms)和這8位數(shù)據(jù)碼的反碼 (918ms)組成，如果按鍵按下超過108ms仍未松開，接下來發(fā)射的代碼將僅由起始碼(9ms)和結(jié)束碼(2.5ms)組成。按照上圖的接法，k1k8的數(shù)據(jù)碼分別為：0x00，0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07。圖2 遙控發(fā)射器電路原理圖2、紅外線接收模塊該模塊使用一體化紅外接收頭1838，其電路如圖3所示。瓷片電容104為去耦電容，dout即是解調(diào)信號的輸出端，直接與單片機(jī)的p3.2口相連。有紅外編碼信號

5、發(fā)射時，輸出為檢波整形后的方波信號，并直接提供給單片機(jī)。圖3 紅外接收原理圖3、電機(jī)驅(qū)動模塊該模塊主要由芯片l298控制兩個電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以及改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，其電路如圖4所示。l298 芯片是一種高壓、大電流雙全橋式驅(qū)動器。其中sensea、senseb分別為兩個h橋的電流反饋腳，不用時可以直接接地。vcc，vs是接電源引腳，電壓范圍分別是4.57v、2.546v，設(shè)計中vcc端與單片機(jī)電源端共用5v工作電源，vs端獨立接9v電源。ena，enb為使能端，低電平禁止輸出。in1，in2，in3，in4為數(shù)據(jù)輸入引腳，out1，out2，out3，out4為數(shù)據(jù)輸出引腳。d1d8是保護(hù)二極管（i

6、n5819），用于釋放掉電機(jī)停車時產(chǎn)生的反響尖峰電勢，否則會擊壞l298。圖4 電機(jī)驅(qū)動原理圖轉(zhuǎn)貼4、障礙物檢測和尋跡模塊 障礙物檢測和軌跡檢測原理是相同的。從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，該模塊選用了反射式光耦，其電路如圖5所示。反射式光耦由一個紅外發(fā)射管和一個光敏三極管組成。lm324是電壓比較器，當(dāng)3腳的電平大于2腳時，輸出端1腳輸出高電平，反之輸出低電平。高低電平的值取決于lm324的2腳電平，調(diào)整電位器r23使lm324的2腳電壓為3v。避障電路安裝在小車的頭部的左右兩邊，分別用于檢測左右障礙物。工作過程是：當(dāng)無障礙物時，不反射紅外線，光敏三極管截止，lm324的3腳在r16的上拉作用下為高電平(

7、5v),大于2腳電壓(3v)，輸出高電平；當(dāng)遇到障礙物時，反射紅外線，光敏三極管導(dǎo)通，比較器3腳接地，小于2腳電壓(3v)，輸出低電平。單片機(jī)根據(jù)電平的變化判斷有無障礙物，當(dāng)左邊遇到障礙物時小車右轉(zhuǎn)，當(dāng)右邊遇到障礙物時小車左轉(zhuǎn)。循跡電路安裝在小車的底部的左右兩邊，循跡是通過辨別黑白色來行走。工作過程是：紅外發(fā)射管發(fā)出紅外光，當(dāng)遇到黑色，不反射紅外光，比較器輸出為高電平；當(dāng)遇到白線，紅個光反射回來，比較器輸出為低電平。當(dāng)左邊檢測到白色時小車右轉(zhuǎn)，當(dāng)右邊檢測到白色時小車左轉(zhuǎn)，當(dāng)兩邊檢測到的都是黑色時小車前進(jìn)，當(dāng)兩邊檢測到的都是白色時小車停止。圖5 障礙物檢測、軌跡檢測原理圖四、軟件設(shè)計本系統(tǒng)的軟件用c語言編寫，分為主程序，外部中斷解碼子程序、自動駕駛子程序、手動駕駛子程序、障礙物檢測子程序、軌跡檢測子程序、定時器1中斷調(diào)速子程序等。主程序完成系統(tǒng)硬件的初始化、子程序調(diào)用等功能。主程序、解碼子程序如圖6、圖7所示。 圖6 主程序流程 圖7 解碼程序流程圖結(jié)束語：經(jīng)實踐表明，本文所設(shè)計的紅外線遙控小車運行穩(wěn)定、遙控靈敏、占用系統(tǒng)硬件資源少。且在不改變硬件電路，僅通過軟件編程小車就可以實現(xiàn)障礙物檢測、報警等功能。參考文獻(xiàn)：1 陳權(quán)昌,李興富.單片機(jī)原理及應(yīng)用m.廣州:華南理工大學(xué)出版社,20072 吳金戌,沈慶陽,郭庭吉.8051單片機(jī)實踐與應(yīng)用m.北京:清華大學(xué)出