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[導(dǎo)讀]摘要:隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,單片機(jī)與無(wú)線遙控已被廣泛的應(yīng)用到日常生活及工業(yè)中,成為測(cè)控技術(shù)現(xiàn)代化必不可少的重要工具。設(shè)計(jì)的無(wú)線遙控小車(chē)由四部分組成:主控模塊、無(wú)線通信模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和電源模塊。主

摘要:隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,單片機(jī)與無(wú)線遙控已被廣泛的應(yīng)用到日常生活及工業(yè)中,成為測(cè)控技術(shù)現(xiàn)代化必不可少的重要工具。設(shè)計(jì)的無(wú)線遙控小車(chē)由四部分組成:主控模塊、無(wú)線通信模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和電源模塊。主控模塊采用STC89C52單片機(jī)作為處理器;無(wú)線通信模塊采用芯片PT2262PT2272實(shí)現(xiàn)無(wú)線收發(fā);用內(nèi)置兩個(gè)H橋的L298芯片驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)的控制,實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退,左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)以及加速、減速的動(dòng)作。整個(gè)無(wú)線遙控小車(chē)系統(tǒng)具有體積小、成本低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),并具有一定的可擴(kuò)展性。
關(guān)鍵詞:遙控小車(chē);通信模塊;無(wú)線收發(fā);STC89C52

    我國(guó)的無(wú)線遙控小車(chē)研究開(kāi)發(fā)工作始于20世紀(jì)70年代末,在國(guó)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。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始,國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始大范圍地進(jìn)行有關(guān)遙控小車(chē)的研究,經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展,國(guó)內(nèi)在其應(yīng)用研究方面已經(jīng)取得了較大發(fā)展。無(wú)線遙控小車(chē)在軍事、反恐、防爆、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(gè)很重要的研究熱點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)和無(wú)線收發(fā)芯片制作了一個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)線遙控小車(chē),其具有體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn);同時(shí)具有一定的可擴(kuò)展性,如果給小車(chē)加裝攝像頭,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋路功能;加裝適當(dāng)傳感器,可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集功能。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
   
本設(shè)計(jì)主要采用了STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心,采用編碼芯片PT2262和解碼芯片PT2272實(shí)現(xiàn)小車(chē)的無(wú)線遙控,采用驅(qū)動(dòng)芯片L298驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn),LM2940低壓差穩(wěn)壓電源電路為整個(gè)系統(tǒng)提供電源。
    首先由遙控器發(fā)出控制信號(hào),然后接收模塊將接收到的信號(hào)傳給單片機(jī),單片機(jī)就會(huì)根據(jù)接收到的信號(hào)按照設(shè)計(jì)模式控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298,從而驅(qū)動(dòng)直流電機(jī),實(shí)現(xiàn)小車(chē)相應(yīng)的動(dòng)作。
    系統(tǒng)框圖如圖1所示。



2 主要模塊介紹
2.1 主控模塊
   
主控模塊采用的是STC89C52,是一種帶8 KB閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(Flash Programable and Erasable Read Only Memory,F(xiàn)PEROM)的低電壓、高性能CMOS8的微處理器,稱單片機(jī),其原理圖如圖2所示。


2.2 基于PT2262/PT2272無(wú)線通信模塊
2.2.1 PT2262/PT2272芯片簡(jiǎn)介
   
編碼芯片PT2262以及解碼芯片PT2272是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗、低價(jià)位的通用編解碼電路,是目前在無(wú)線通信電路中較為常用的芯片。PT2262/PT2272最多可有12位(A0~A11)三態(tài)(懸空,接高電平,接低電平)地址設(shè)定管腳,任意組合可提供531 441個(gè)地址碼。PT2262最多可有6位(D0~D5)數(shù)據(jù)端管腳,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳(Dout)串行輸出。
    PT2272解碼芯片有不同的后綴,后綴不同所表示的功能也不同。有L4/M4/L6/M6之分,其中L表示鎖存輸出,數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài),直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。M表示非鎖存輸出,數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的,而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng),而后綴的6和4表示有幾路并行的控制通道。
    當(dāng)采用4路并行數(shù)據(jù)時(shí)(PT2272-M4),對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是8位,如果采用6路的并行數(shù)據(jù)時(shí)(PT2272-M6),對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是6位。本設(shè)計(jì)中由于要控制小車(chē)的前進(jìn)、后退、加速、減速、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn),因此有六個(gè)控制信號(hào),也就需要6位地址編碼,所以本設(shè)計(jì)采用的是M6型號(hào)。
2.2.2 無(wú)線通信的工作原理
   
發(fā)射模塊由編碼芯片和發(fā)射電路組成,當(dāng)有信號(hào)觸發(fā)時(shí),PT2262進(jìn)行編碼,然后經(jīng)過(guò)315 MHz調(diào)制電路調(diào)制后,將功率放大,最后輸出編碼,其原理圖如圖3所示。
    接收模塊包括接收頭和解碼芯片兩部分組成。接收頭將收到的信號(hào)輸入PT2272的14腳(DIN),PT2272再將收到的信號(hào)解碼。當(dāng)接收到信號(hào)后,PT2272將其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)后,VT腳輸出高電平,同時(shí)與PT2262相應(yīng)的數(shù)據(jù)引腳(D0~D5)也輸出高電平。而這些數(shù)據(jù)引腳是與單片機(jī)的P1.0~P1.5引腳相連的,所以對(duì)應(yīng)的單片機(jī)引腳也會(huì)輸出高電平,其原理圖如圖4所示。


    因此,當(dāng)遙控器有按鍵按下,接收模塊收到信號(hào)后,單片機(jī)就可以根據(jù)接收的信號(hào)對(duì)小車(chē)進(jìn)行相應(yīng)的操作。[!--empirenews.p
2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊
   
如圖5所示,四邊的開(kāi)關(guān)與中間的電機(jī)構(gòu)成一個(gè)H橋型電路,主要功能為驅(qū)動(dòng)電機(jī),可實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn),故稱為H橋驅(qū)動(dòng)電路。其工作原理為:假設(shè)開(kāi)關(guān)A,D接通,電機(jī)為正向轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)開(kāi)關(guān)B,C接通時(shí),直流電機(jī)將反向轉(zhuǎn)動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的正反向驅(qū)動(dòng)。若A,B,C,D同時(shí)導(dǎo)通或同時(shí)斷開(kāi)時(shí),直流電機(jī)將停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
    電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用的ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片,內(nèi)含兩個(gè)H橋電路,可驅(qū)動(dòng)小車(chē)前后兩個(gè)直流電機(jī)。其中前面的電機(jī)裝上齒輪,齒輪與小車(chē)前面兩個(gè)車(chē)輪相連。當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí),帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),小車(chē)向右轉(zhuǎn)彎;當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí),小車(chē)將向左轉(zhuǎn)彎。而小車(chē)后面的電機(jī)的正、反轉(zhuǎn),對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)小車(chē)后退、前進(jìn)的功能。其驅(qū)動(dòng)電路圖如圖6所示。


    小車(chē)通過(guò)設(shè)置STC89C52輸出的PWM波的占空比控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)小車(chē)的加、減速功能。當(dāng)電源電壓不變的情況下,輸出電壓的平均值取決于占空比的大小,改變占空比值也就改變了輸出電壓的平均值,從而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的,即實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)速。
2.4 電源模塊
   
本系統(tǒng)采用的是7.2 V,2 A·h可充電鎳鎘電源。在小車(chē)行駛的過(guò)程中,電源電壓會(huì)有所下降,所以電源模塊需要低壓差穩(wěn)壓芯片LM2940,能提供5 V的穩(wěn)定電壓輸出。其電路圖如圖7所示。



3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
   
硬件是一個(gè)系統(tǒng)的骨架和軀體,而軟件則是系統(tǒng)的思想。有了硬件而缺少軟件,系統(tǒng)也無(wú)法進(jìn)行正常工作。所以,軟件設(shè)計(jì)對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也是至關(guān)重要的。
    主程序是系統(tǒng)軟件的主框架。其具體的設(shè)計(jì)思路為:當(dāng)遙控器有按鍵按下時(shí),判斷是否接收到信號(hào),若收到信號(hào),則根據(jù)接收到的信號(hào),判斷小車(chē)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行何種動(dòng)作(包括前進(jìn)、后退,左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn),加速、減速),從而控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298,驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn),最終是實(shí)現(xiàn)小車(chē)與無(wú)線遙控器按下的按鍵相對(duì)應(yīng)的功能。系統(tǒng)主程序流程圖如圖8所示。



4 結(jié)論
   
本課題設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的無(wú)線遙控小車(chē),采用STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心,以編解碼芯片PT2262PT2272作為系統(tǒng)的無(wú)線通信模塊,將接收到的信號(hào)傳給單片機(jī),單片機(jī)根據(jù)接收信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)芯片L298,使其驅(qū)動(dòng)電機(jī),控制小車(chē)前進(jìn)、后退,左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn),以及加速、減速。本系統(tǒng)具有體積小、成本低、操作簡(jiǎn)單并且實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。本課題還可以進(jìn)一步進(jìn)行研究,利用紅外管、激光管或者是攝像頭等傳感器,可實(shí)現(xiàn)小車(chē)的避障和循跡以及現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集等功能。

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