基于at89c51单片机的营救机器人的设计与制作

基于at89c51单片机的营救机器人的设计与制作内容摘要：

等级 IP6 尺寸 20* 重量 15g 表 MH440V/D 主要技术参数 MH440V/D 结构特征 结构原理图 图 MH440V/D 结构原理图 直流电机驱动模块简介 直流电动机简介 本设计中使用的直流电机型号为 RS380SH,外观如图 所示。 电机的基本参数如表 所示。 图 型直流电机 电压 空 载 时 工作范围 稳定电压 电流 r/min A 3~9V 固定的 16200 表 型直流电机基本参数 电机驱动芯片 L298 简介 根据本设计中的小电机而言 ,其控制逻辑电平为 5V,电机驱动电压为,据此选择 L298 这款电机驱动芯片。 外形如图 所示。 图 L298 驱动芯片外观 L298N 为 SGSTHOMSON Microelectronics 所出产的双全桥步进电机专用驱动芯片 Dual FullBridge Driver ,内部包含 4信道逻辑驱动电路 ,是一种二相和四相步进电机的专用驱动器 ,可同时驱动 2 个二相或 1 个四相步进电机 ,内含二个 HBridge 的高电压、大电流双全桥式驱动器 ,接收标准 TTL 逻辑准位信号 ,可驱动 46V、 2A 以下的步进电机 ,且可以直接透过电源来调节输出电压。 此芯片可直接由单片机的 IO端口来提供模拟时序信号。 L298N管脚定义如图 ,Pin1 和 Pin15 可与电流侦测用电阻连接来控制负载的电路。 OUT OUT2 和 OUT OUT4 之间分别接 2 个直流电机。 input1~input4 输入控制电位来控制电机的正反转。 Enable 则控制电机停转。 图 L298 管脚定义图 无线传输模块 PTR2020 简介 PTR2020 是基于 nRF401 的无线收发数据传送 Modem 模块 ,该器件为超小型模块器件 ,具有超低功耗、高速率 ()无线收发数据传送功能 ,且性能优异 ,使用方便 ,可广泛应用于无线数据传输产品的设计领域。 无线收发一体数传模块 Modem 芯片 PTR2020 芯片性 能优异 ,在业界居领先水平。 它的显著特点是所需外围元件少 ,因而设计非常方便 ,该模块在内部集成了高频发射、高频接收、 PLL合成、 FSK 调制 /解调、参量放大、功率放大、频道切换等功能 ,因而是目前集成度较高的无线数传产品。 该器件采用抗干扰能力较强的调制解调方式、其工作频率稳定可靠、功耗极低且便于生产设计 ,这些优异特性使得 PTR2020 非常适合于单片机短距离的数据通信设计。 另外 ,由于它采用了低发射功率、高灵敏度设计 ,因而可满足无线管制的要求且无需使用许可证 ,是目前低功率无线数传的理想选择。 nRF401 芯片说明 nRF401 是挪威 Nordic 公司推出的射频收发芯片 ,nRF401 在一个 20 脚的芯片中集成了高频发射 /接收、 PLL 合成、 FSK 调制 /解调和多频道切换等功能 ,在低成本数字无线通信应用中具有突出的技术优势。 工作在国际通用的 ISM 数传频段的两个频道 ( 和 ),采用高接收敏度 (105dBm)和小发射功率 (5~10dBm)设计策略。 在发射功率为 8dBm 时 ,室内通信距离大于 20m,室外开阔地大于 100m,对环境影响极小 ,无需进行频道申请即可使用。 采用 DSS+PLL 频率合成技术 ,外接元件仅一个晶振和几个阻容、电感 ,基本无需调试就能工作 ,且稳定性良好。 它要求非常少的外围元件 (约 10 个 )。 无需进行初始化和配置 ,不需要对数据进行曼切斯特编码。 数字通信采用具有高抗干扰能力的 FSK 调制方式 ,支持直接数据输入输出操作 ,可直接与 MPU 的 UART 串行口连接。 nRF401 的天线接口设计为差分天线 ,以便于使用低成本的 PCB 天线。 nRF401 有两个可选择的工作频道 ,采用半双工工作模式 ,最高数据传输速率可达 20kbit/s。 工作电压为~5V,待机状态耗电仅为 8μ A,能满足低功耗的设计要求。 芯片的特点如下 : 工作频率为国际通用的数传频段 采用 FSK 调制 ,直接数据输入输出 ,抗干扰能力强 ,特别适合工业控制场合 采用 DSS+PLL 频率合成技术 ,频率稳定性极好 灵敏度高 ,达到 105dBm 功耗小 ,接收状态 250μ A,接收待机状态仅为 8μ A 最大发射功率达 +10dBm 低工作电压 (),可满足低功耗设备的要求 具有多个频道 ,可方便地切换工作频率 ,特别满足需要多信道工作的特殊场合 工作速率最高可达 20Kbit/s,也可支持低波特率的数据通信 ,如9600Baud 仅外接一个晶体和几个阻容、电感元件 ,基本无需调试 由于采用了低发射功率、高接收灵敏度的设计 ,使用无需申请许可证 ,开阔地的使用距离最远可达 1000 米 nRF401 集成度高 ,工作频率稳定可靠 ,外围元器件少 ,功耗极低 ,适合便携式产品的设计。 nRF401 使用 20 引脚的 SSOCI 封装 ,其引脚如图所示。 nRF401的引脚功能如下 : 图 nRF401 引脚分布图 XC XC2:连接外部频率 ,其中 XC1 为晶振输入 ,XC2 为晶振输出。 VDD:电源输入端 ,电压范围为 ~。 VSS:电源地。 FILT1:滤波器输入端。 VCO VCO2:外界压控振荡电感。 DIN:发射数据输入端 ,该引脚用于接收单片机要发送的数据。 DOUT:接收数据输出端 ,该引脚将无线模块接收的数据输出给单片机。 RF_PWR:发射功率设置。 CS:频道选择。 CS0 时 ,芯片工作在频道 1。 CS1 时 ,芯片工作在频道 2。 ANT ANT2:天线接口。 PWR:低 功耗控制。 PWR1 时 ,芯片处于工作状态。 PWR0 时 ,芯片待机状态。 TXEN:模式切换。 TXEN1 时 ,芯片处于发送状态。 TXEN0 时 ,芯片处于接收状态。 nRF401 为 PTR2020 的内置芯片 ,其外围电路为 PTR2020 模块集成。 当芯片工作在频道 1 时 ,芯片的工作频率为。 当芯片工作在频道 2 时 ,芯片的工作频率为。 DIN与 DOUT 引脚输出的是 TTL 电平信号 ,可以与单片机的 RxD 和 TxD 直接相连。 当其与 PC 连接时 ,则需要添加 RS232 电平转换电路。 芯片引脚 CS、 PWR、 TXEN 的状态直接影响芯片的工作方式。 PTR2020 模块简介 PTR2020 模板的引脚排列如图 所示。 各引脚的功能说明如下 : 图 PTR2020 引脚分布图 VCC:电源输入端 ,电压范围为 ~。 CS:频道选择。 CS0 时 ,芯片工作在频道 1。 CS1 时 ,芯片工作在频道 2。 DO:接收数据输出端 ,该引脚将无线模块接收的数据输出给单片机。 DI:发射数据输入端 ,该引脚用于接收单片机要发送的数据。 GND:电源地。 PWR:节能控制。 PWR1 时 ,芯片处于正常工作状态。 PWR0 时 ,芯片处于待机状态。 TXEN:模式切换。 TXEN1 时 ,芯片处于发送状态。 TXEN0 时 ,芯片处于接收状态。 在软件编程过程中 ,对 PTR2020 的工作模式和工作频道的选择尤为重要 ,对于 PTR2020 模块而言 ,它的工作模式设置主要包括工作频道设置和发送、接收、待机状态的设置。 表给出了该模块的工作频道以及工作模式控制的选择方式。 模块引脚数输入电平 模块状态 TXEN CS PWR 工作频道号 模块状态 0 0 1 1 接收 0 1 1 2 接收 1 0 1 1 发射 1 1 1 2 发射 0 待机 表 工作频道及工作模式控制的选择方式 PTR2020 可与单片机 (如 80C3 205 68HC0 PIC、 Z8 等 )配合使用 ,可直接接单片机的串口或者 I/O 口 ,也可与计算机串口进行通信 ,此时需要在中间简单地接一个 RS232 电平转换芯片 ,如 232 等。 在使用模块之前可以使用以下介绍的 PTR2020 简单测试方法 ,判定模块是否正常工作。 将发射端芯片设置为发射方式 ,使得 TXEN 为高 电平 ,PWR 为高电平 ,并通过单片机串口向 PTR2020 不断发送数据。 建议直接发送 ASCII 码 ,如 a,这样。