基于单片机的无线遥控小车设计(qq

基于单片机的无线遥控小车设计(qq内容摘要：

丰富、易于进行功能扩展。 采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。 但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。 方案 2：采用凌阳公司的 16 位单片机，它是 16 位控制器，具有体积小、驱动能力高、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强等特点。 处理速度高，尤其适用于语音 处理和识别等领域。 但是当凌阳单片机应用语音处理和辨识时，由于其占用的 CPU资源较多而使得凌阳单 片机同时处理其它任务的速度和能力降低。 方案 3：采用 AT 公司的 AT89S52 单片机作为主控制器。 AT89S52 是一个低功耗，高性能的 8 位单片机，片内含 32k 空间的可反复擦写 100， 000 次的 Flash 只读存储器， 5 具有 2Kbytes 的随机存取数据存储器 (RAM)， 32 个 IO 口， 3 个 8 位可编程定时计数器。 且 AT89S 系列的单片机可以在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试。 综上所述，采用方案 3。 遥控模块 方案 1：采用红外发射、接收头，以及编码芯片 PT226解码芯片 PT2272 组成红外的遥控模块，但是此红外遥控模块发射和接收之间的距离短，而且不能在有障碍物的情况下实现遥控，遥控性能差，但是此无线遥控小车运行速度快，运动灵活，要求能够在远距离有障碍物的情况下实现遥控，而此红外遥控模块不能达到要求。 方案 2：采用 RF无线发射模块 F05V、 RF无线接收模块 J04V，以及编码芯片 PT2262解码芯片 PT2272 组成的无线遥控模块，此遥控模块 在开阔地参考距离大于 150 米，而且能够在有障碍物的情况下实现 遥控，能够达到此无线遥控小车的性能要求。 综上所述，所以采用方案 2。 电机驱动模块 方案 1：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。 这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应速度慢，机械结构易损坏，寿命短，可靠性差。 方案 2：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。 但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻元件价格昂贵，主要问题是一般电动机的电阻很小，但电流很大；分压不仅会降低效率，而且实现很困难。 方案 3：采用 ST 公司的 L298N 电机专用驱动芯片。 工作电压高，最高工作电压可达 46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达 3A，持续工作电流为 2A；内含两个 H 桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器、线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作 ； 有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作。 综上所述，采用方案 3。 显示模块 方案 1：采用 LED 数码管 显示无线遥控小 车当前 的 运行状态和车载系统上检测到的各项数据，在本系统中 主 要用到 10 只 LED 数码管进行动态显示即可达到 所需 要求。 其优点是价格便宜，寿命长；缺点是只能显示 0～ 9 的数字和一些简单的字符，电路设计繁锁，且占用空间 比较大。 方案 2：采用 LCD(12864)液晶显示，其优点是能显示更多的字符，工作电流比 LED 6 小，故其功耗低，且可以有良好的人机界面，直观，显示效果漂亮，体积小。 综上所述，采用方案 2。 温度 检测模块 方案 1：采用 热电阻式的铂电阻温度传感器 和 湿敏电阻式的湿度传感器 ，其优点是价格便宜寿命长；缺点是外围电路相互独立而且相对复杂，实现精度 不高。 方案 2：采用数字式 温度 传感器 DS18B20， DS18B20 数字 温度 传感器是一款含有已校准数字信号输出的 温度 复合传感器， 它应用专用的数字模块采集技术和 温度 传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。 综上所述，采用方案 2。 无线通信模块 在本设计中，为了使遥控小车当前的运动状态，以及将车载系统检测到当前的环境参数传送到遥控平台的显示接口，就必须使用无线数据收发通讯模块。 我们采用NRF905， 该模块与单片机接口比较简单，但价格比较贵。 电源模块 在本设计中，电机、车载系统、遥控 器独立供电。 电 机驱动电源采用四节五号干电池供电；车载系统采用 5V电压供电；无线发射接受头 F05V、 J04V以及 单片射频发射器芯片 NRF905 是 3V 电源供电， 遥控器同样采用 5V电压供电。 综上所述，采用 7805 稳压芯片， 3V稳压管。 7 第 3章 车载模块 设计 车载模块是无线遥控小车的核心。 它完成的主要工作包括：接收遥控器的控制命令并解析；控制一台 驱动 电机和一台转向电机；采集小车当前环境的 温度 ；将小车当前运行的状态和采集到的 温度 数据通过无线数据通信传输给遥控器。 车载模块主要有以下部分电路构成：电机驱动与控制电路 、 无线遥控接收电路 和 无线数 据采集电路。 下面将对整个车载模块进行详细介绍。 电机驱动与控制 电路 设计 电机驱动与控制电路 由主控芯片 AT89S52 单片机、 74LS0 电机驱动芯片 L298N组成，主控芯片 AT89S52 的 T0 定时器产生 占空比可变的 PWM 信号 ， 产生不同的直流电压控制运动电机的速度、转向电机的转向。 主控芯片 AT89S52 AT89S52 是由美国 Atmel 公司生产的至今为止世界上最新型的高性能 8位单片机。 该芯片采用 FLASH 存储技术，内部具有 2KB 字节快闪存存储器，采用 DIP 封装，是目前在中小系统中应用 最为普及的单片机。 AT89S52 的特点 AT89S52 具有以下几个特点： (1) AT89S52 与 AT89S52 系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容； (2) 片内有 4k 字节在线可重复编程快擦写程序存储器； (3) 全静态工作 ， 工作范围 ： 0Hz～ 24MHz； (4) 三级程序存储器加密； (5) 128 8位内部 RAM； (6) 32位双向输入输出线； (7) 两个十六位定时器 /计数器 ； (8) 五个中断源 ， 两级中断优先级； (9) 一个全双工的异步串行口； (10) 间歇和掉电两种工作方式。 AT89S52 的功能描述 AT89S52 是一种低损耗、 高性能、 CMOS8 位微处理器，片内有 4k 字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器，能重复写入 /擦除 1000 次，数据保存时间 8 为十年。 它与 MCA51 系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替AT89S52 系列单片机，而且能使系统具有许多 AT89S52 系列产品没有的功能。 AT89S52 可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。 只要程序长度小于 4K，四个 I/O 口全部提供给用户。 可用 5V电压编程 ， 而且擦写时间仅需 10ms，仅为 8751/87C51 的擦除时间 的百分之一 ， 与 8751/87C51的 12V 电压擦写相比，不易损坏器件，没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。 工作电压范围宽 (～ 6V)，全静态工作，工作频率宽在 0Hz～24MHz 之间，比 8751/87C51 等 51 系列的 6MHz～ 12MHz 更具有灵活性 ， 系统能快能慢。 AT89S52 芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。 P0 口是三态双向口 ， 统 称数据总线口 ， 因为只有该口能直接用于对外部存储器的读 /写操作。 AT89S52 引脚功能 AT89S52 单片机为 40 引脚芯片如图 31 所示： 123456789RST10RXD11TXD12INT013INT114T015T116WR17RD18XTAL219XTAL120Vss212223242526272829PSEN30ALE31EA323334353637383940VccAT89S52 图 31 AT89S52引脚分布图 (1)口线： P P3 共 2 个八位口。 P1 口是专门供用户使用的 I/O 口 ， 是准双向口，其中 和 除作为普通 I/O用外，还可作为电压比较器输入端。 P3 口是双功能口 ， 该口的每一位均可独立地定义为第一 I/O 功能或第二 I/O 功能。 作为第一功能使用时操作同 P1 口。 表 31 引脚介绍 9 VCC 工作电源 +5V GND 电源地 VPP 访问外部程序存储器允许信号 RST 复位信号输入端 XTAL1 片内振荡器输入端。 在采用外部时钟时，对于 HMOS 单片机，该端必须接地，对于 CHMOS单片机，此引脚用为驱动器 XTAL2 片内振荡器输出端。 在片内它是一个振荡电路反向放大电路输出端，振荡电路的频率是晶体振荡频率，若需采用外部时钟电路，对于 HMOS 单片机，该引脚输入外部时钟脉冲，对于 CHMOS 单片机，此引脚应悬浮 RXD 串行口输入 TXD 串行口输出 ALE 访问片外存储器时，它作为锁存扩展地址低字节的控制信号的输入 (2)控制口线： PSEN(片外选取控制 )、 ALE(地址锁存控制 )、 EA(片外存储器选择 )、RESET(复位控制 )。 (3)电源及时钟： VCC、 VSS、 XTAL XTAL2 操作方法。 (4)总结其主要的功能特性如下表 32 所示： 表 32 AT89S52的主要功能特性 兼容 MCS51 指令系统 2K 可反复擦写 (1000 次 )Flash Rom 15 个双向 I/O 口 6 个中断源 两个 16 位可编程定时计数器 时钟频率 024MHz 128 X8bit 内部 RAM 两个外部中断源 两个串行中断 可直接驱动 LED 两级加密位 低功耗睡眠功能 内置一个模拟比较放大器 可编程 UARL 通道 软件设置睡眠和唤醒功能 单片机最小系统电路 图 32 为单片机最小系统电路 10 123456789RST10RXD11TXD12INT013INT114T015T116WR17RD18XTAL219XTAL120Vss212223242526272829PSEN30ALE31EA323334353637383940VccAT89S5212Y130pFC130pFC2220uFC0200RR71KR7S0VCCVCC 图 32 单片机最小系统电路 AT89S52 单片机最小控制系统电路主要包括：复位电路、时钟电路、直流电源。 单片机复位采用按键高电平复位，复位是单片机的初始化操作，只需给 AT89S52的复位引脚 RST 加上大于 2 个机器周期 (即 24 个时钟振荡周期 )的高电平就可使AT89S52 复位。 复位时， PC 初始化位 0000H，使 AT89S52 单片机从 0000H 单元开始执行程序。 除 了进入系统的初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态，为摆脱死锁状态，也需要按复位键使 RST 引脚为高电平使 AT89S52 重新启动；除 PC 之外，复位操作还对其它一些寄存器有影响，复位时堆栈指针 SP=07H[3]， 而 4个 I/O 端口 P0~P3 的引脚均为高电平，这在某些控制应用中，要考虑 P0~P3 引脚的高电平对接在这些引脚上的外部电路的影响。 AT89S52 单片机各功能部件运行都是以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。 因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机的稳 定性。 常用的时钟电路设计有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。 此电路采用内部时钟方式。 AT89S52 单片机整个程序存储空间可以分为片外和片内两部分， CPU 访问片内和片外程序存储器，可由 EA 引脚上所接的电平来确定。 EA 引脚接高电平时，程序将从片内程序存储器开始执行，即访问片内程序存储器；当 PC 值超过片内 ROM 的容量时，会自动转向片外程序存储器空间执行程序。 此主控制器最小系统电路 EA 端接高电平，程序将从片内程序存储器开始执行。 11 电机驱动芯片 L298N 电机驱动模块采用 L298N， L298N是 SGS公司的产品，比较常见的是 15脚 Multiwatt 封装的 L298N，内部同样包含。