无线遥控车系统毕业设计

沈阳理工大学学士学位论文摘 要随着电子技术的飞速发展，新型大规模遥控集成电路的不断出现，使得遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机，智能化程度大大提高。近年来，遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。无线电遥控技术的诞生，起源于无线电通信技术，最初的构想是无线电电报技术的建立，真空电子管的发明使得无线电技术的应用和普及很快应用在民用和军用等各个领域。自从爱迪生发明电灯以来，人类对照明电器的开启和关断控制主要使用手动机械开关。随着无线电的发展，从上个世纪60年代开始，相继出现了无线电遥控的小车。 本次设计的无线遥控车系统以STC89C52单片机为核心。主要是有发射部分、接收部分和电机控制三部分组成。无线模PT2262制作的发射频率为315 MHz的无线波段来发送控制信号，通过无线接收解码芯片PT2272解码，单片机处理PT2272解码后的电平信号对驱动芯片L298进行相应的控制小车的电机动作。发送和接收部分是采用专用的无线编码和解码芯片，实现小车能前进、后退、左转、右转等相关动作。小车操作方便，控制可靠性高，性价比高等优点。关键词：无线遥控；STC89C52单片机；驱动芯片L298AbstractWith the rapid development of electronic technology, the appearance of new large-scale remote control integrated circuits, make remote control technology with the rapid development.The center of the remote control device control unit has been from the early discrete component, integrated circuit gradually developed to the present single chip microcomputer, intelligent degree is greatly increased.In recent years, remote control technology in industrial production, household appliances, security, and Peoples Daily life more and more widely used.The birth of the wireless remote control technology, originated in the radio communication technology, the original idea is the establishment of radio telegraphy, the invention of the vacuum tube to make the application and popularity of radio technology quickly applied in civil and military and other fields.Since Thomas Edison invented electric light, human open and shut off the control of lighting is mainly use the manual mechanical switch.With the development of the radio, from the last century 60 s, there appeared the wireless remote control car.The design of the wireless remote control car system with STC89C52 single-chip microcomputer as the core.Mainly has launch part, receiving part and motor control of three parts.Produced by the wireless module PT2262 emission frequency to 315 MHz wireless band to send control signal, through the wireless receiving decoding chip PT2272 decoding, single chip PT2272 level signal after decoding to control the corresponding drive chip L298 motor car.Send and receive part adopts special wireless encoding and decoding chip, implement the car can move forward, backward, turn left, turn right and related actions.The car is easy to operate, control of high reliability, high cost performance, etc.Key words: Wireless module ;Single chip microcomputer (STC89C52);Drive chip (L298)目 录1绪论1 1.1 课题背景和意义1 1.2 无线控制技术及其应用2 1.3 本课题研究的主要内容32总体设计方案及分析4 2.1 系统控制模块设计方案论证4 2.2 驱动电机模块设计方案论证4 2.3 电源模块设计方案论证5 2.4 无线遥控模块设计方案论证53 智能小车硬件设计6 3.1 STC89C52主控芯片6 3.2 单片机最小系统电路8 3.3 电机驱动模块的设计.10 3.3.1 电机驱动芯片的选择与设计.10 3.3.2 电机驱动电路的连接.12 3.4 无线遥控模块的设计12 3.4.1 无线发送模块设计.13 3.4.2 无线接收模块设计.13 3.4.3 解码编码原理.15 3.5 方向指示灯模块的设计18 3.6 电源模块的设计184 智能小车系统软件设计19 4.1 系统程序分析19 4.2 键盘组合的子程序设计20 4.3 系统编译器21 4.4 主函数的设计255 系统的安装与调试26 5.1 焊接的基本步骤26 5.2 调试步骤26 5.3 遇到的问题27 5.4 抗干扰技术27 5.4.1 硬件抗干扰.27 5.4.2 软件抗干扰.28 5.5 成果展示29 5.6 电机PWM控制的调试过程30结论31致谢32参考文献33附录A英文文献34附录B中文翻译40附录C程序清单44III1 绪论1.1课题背景和意义智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。本设计主要体现多功能小车的智能避障模式，设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等可以为自动运输机器人、采矿勘探机器人、家用自动清洁机器人等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。同时小车可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。随着计算机、微电子、信总处理及智能控制的快速发展，机器人技术也在逐步深入和细化。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。因此，移动机器人技术已经得到世界各国的普遍关注。 移动机器人的研究不仅可以推动科学技术的向前发展，同时其应用必将带来巨大的经济效益和社会效益。智能小车可以理解为机器人的一种特例，它是一种通过编程手段完成特定任务的小型化机器人。与普遍意义上的机器人相比智能小车制作成本低廉，电路结构简单，程序调试方便，具有很强的趣味性，为此深受广大机器人爱好者以及高校学生的喜爱。全国大学生电子设计竞赛每年都设有智能小车的题目，由此可见国家对高校机器人研究工作的重视程度。智能小车系统最诱人的前景就是可用于未来的智能汽车上了，当驾驶员因疏忽或打瞌睡时这样的智能汽车的设计就能体现出它的作用。如果汽车偏离车道或距障碍物小于安全距离时，汽车就会发出警报，提醒驾驶员注意，如果驾驶员没有及时做出反应，汽车就会自动减速或停靠于路边。本题目设计的是能够无线遥控的智能小车。由于采用了超声波传感器，它不受光照强弱和能见度的影响，能耗低，灵敏度高，即使在较复杂的环境内也可以工作。智能小车系统的设计采用了模块化的设计方法，电路结构简单，调试方便，有很大的扩展空间，稍加改动便可应用与实际生产生活中，也可作为高校学生以及广大机器人爱好者学习研究使用。无线遥控作为智能车运行的一种重要手段，以其运行实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能化是汽车产业发展必然的，在这种情况下研究超声波在智能车避障上的应用具有深远意义，这将对我国未来智能汽车的研究在世界高科技领域占据领先地位具有重要作用。1.2 无线遥控技术介绍及其应用 无线遥控，顾名思义，就是一种用来远程控制机器的装置。现代的遥控器，主要是由集成电路电板和用来产生不同讯息的按钮所组成。时至今日，无线遥控器已经在生活中得到了越来越多的应用，给人们带来了极大的便利。而现在无线遥控技术越来越多的运用在我们的生活当中，随着科技的进步无线遥控器也扩展到了许多种类，简单来说常见的有2种，一种是家电常用的红外遥控模式，另一种是防盗报警设备、门窗遥控、汽车遥控等等常用的无线电遥控模式。无线电遥控常用的载波频率为315mHz或者433mHz，遥控器使用的是国家规定的开放频段，在这一频段内，发射功率小于10mW、覆盖范围小于100m或不超过本单位范围的，可以不必经过“无线电管理委员会”审批而自由使用。我国的开放频段规定为315mHz，而欧美等国家规定为433mHz，所以出口到上述国家的产品应使用433mHz的遥控器。无线遥控车所讲的遥控技术正是无线遥控模式，无线遥控是无线电遥控，它是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备。这些信号被远方的接收设备接收后，可以指令或驱动其它各种相应的机械或者电子设备，去完成各种操作，如闭合电路、移动手柄、开动电机，之后再由这些机械进行需要的操作。作为一种与红外遥控器相补充的遥控器种类，在车库门、电动门、道闸遥控控制、防盗报警器、工业控制以及无线智能家居领域得到了广泛的应用，当然我们的无线遥控车也正是运用的这种技术。依据无线遥控小车系统的总体结构，整个小车系统由移动平台、车载控制系统、遥控系统和传感检测四个部分组成。从系统总体来看，无线遥控小车有操作人员，移动小车和运行场所构成，由此构成了此三方相互紧密联系成为一个整体。操作人员根据远端操作人员给出的操作指令，通过遥控操作平台的人机交互接口，借助反馈出来的操作信息来执行特定的操作任务。操作人员依据终端反馈的信息，根据特定作业任务的要求发送操作与控制指令信息，控制无线遥控小车的前进、后退、转向、加速和减速。 在当今高速发展的社会，无线遥控技术广泛的运用于我们生活的各个领域，其中包括遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫、遥控玩具上的运用。当然还有一些更重要的场所还用到了无线遥控技术，比如所矿业开采，野外探险等一些复杂而危险的工作，而这些都离不开我们的无线遥控技术。1.3本课题研究的主要内容设计一个基于单片机的无线遥控小车，用单片机作为主控芯片，通过无线遥控对小车进行实时性控制，利用无线数据采集系统将车载移动平台采集到数据信息传送到无线遥控系统的遥控器，通过无线遥控器的液晶显示器显示车载移动平台采集到的数据信息和小车当前的运行状态。设计的主要要求如下：实现前进、后退、加速、减速、左转、右转以及无线遥控系统的数据通行。2 总体设计方案及分析 根据题目的要求，确定如下方案：将报废的玩具电动车经过改造的基础上，加装无线接收与解码设备，实现对智能小车的无线遥控，以及小车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行分析处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动小车的智能控制。该系统主要由单片机主控模块、无线遥控模块、电机驱动模块和电源模块电路组成，下面介绍实现此系统功能的方案。2.1系统控制模块设计方案论证 方案1：采用STC12C5410单片机控制系统。STC12C5410单片机带有PWM脉宽调制输出端口，可直接用来控制电机转速，且其运行速度是8051单片机的812倍；但其I/O口少，即使是32管脚的芯片也只有27个，不够用时需要扩展I/O口，比较麻烦。 方案2：采用STC89C52单片机控制系统。主要是通用I/O口多，一般不需要扩展，而且控制指令简单。由于对8051系列单片机应用比较熟悉，且系统需要用到的I/O口较多，而控制电机转速的PWM信号用1个定时器即可模拟，更可贵的是STC89C52单片机价格非常低廉。所以此次设计选择采用STC89C52单片机来控制。2.2 驱动电机模块设计方案论证 方案1：采用电阻网络或数字电位器调节电动机的分压，从而达到分压的目的。但电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。更主要的问题在于一般的电动机电阻很小，但电流很大，分压不仅会降低效率，而且实现很困难。 方案2：采用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，加速能力强，采用由达林顿管组成的 H型桥式电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态下，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高，H型桥式电路保证了简单的实现转速和方向的控制，电子管的开关速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的 PWM调速技术。现市面上有很多此种芯片，我选用了L298N，L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。2.3 电源模块设计方案论证 方案1：采用12V蓄电池为系统供电。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。但是蓄电池的体积过于庞大，在小型电动车上使用极为不方便。因此我们放弃了此方案。方案2：采用6节1.5 V干电池共9V做电源，经过7805的电压变换后为单片机，传感器供电。经过实验验证小车工作时，单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求，而且电池更换方便。2.4 无线遥控模块设计方案论证 方案1：采用红外遥控控制，接收头采用1838B，遥控采用市面上的简易型红外遥控器。红外遥控有方向性的缺点，因此放弃了此方案。 方案2：采用PT2262，PT2272无线编码解码芯片做无线遥控控制小车行驶，无线遥控不受方向和阳光的限制。综上所述我们选择方案2。3 智能小车硬件设计 根据设计题目要求，系统可以初步设计为由STC89C52单片机最小系统、电机驱动电路模块、PT2272无线解码模块、方向灯指示模块和电源模块块组成。单片机通过PT2272解码接收来自遥控器的控制信号。当接收到信号后，方向指示灯发亮，在通过L298电机驱动转向。系统总框图如图3.1所示。 L298驱动PT2272解码单片机STC89C52 电源方向指示灯图3.1 车体结构框图3.1 STC89C52主控芯片 STC89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 系统可编程Flash 存储器。STC89C52有40个引脚，4个8位并行I/O口，1个全双工异步串行口，同时内含5个中断源，2个优先级，2个16位定时/计数器。STC89C52的存储器系统由4K的程序存储器(掩膜ROM)，和128B的数据存储器(RAM)组成。 它也是一种增强型8051单片机，在6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051，工作电压在3V5V之间，可称之为5V单片机。工作频率在040MHz之间，它相当于普通8051单片机的080MHz，但它的实际工作频率可以达到48MHz。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。其引脚结构图如3.2所示。图3.2 AT89S52引脚图STC89C52具体介绍及连线设计如下： 1、主电源引脚（2根） VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源 GND(Pin20)：接地线这样便完成了单片机的供电。 2、外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin18)：片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin19)：片内振荡电路的输出端 时钟电路是由两个电容和晶振组成。时钟电路的作用是给单片机提供时钟脉冲，只有给单片机提供时钟脉冲单片机才会执行程序。 3、控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。复位电路由电阻R1和电容C1组成。复位电路是用以完成单片机的复位初始化操作的。也就是说，在单片机还没工作之前，我们先把寄存器的值全部复位成初始的默认值然后再开始工作，避免执行程序的时候发生错乱。在单片机没上电的时候，电容C1两个极板没有电荷，在单片机上电的瞬间，电容C1两端获得电压开始充电，既然C1要充电那么就必定有电流通过R1，所以在R1两端产生了瞬时电压，这个电压被加到了单片机的RST端，单片机的RST复位端得到了一个高电平便复位了。随着时间的推移，C1充满电了，再也没有电流通过R1了，R1两端便没有了电压，单片机的RST引脚又由高电平变成低电平，这时，单片机便开始工作了。值得注意的是，要引起单片机的复位，加在RST端的高电平必须保持在一定的时间以上（连续2个机器周期以上高电平）。 ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号 PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号 EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令， 如果接高电平则从内部程序存储器读指令。本次设计选择的是内部ROM。下载程序是将程序下载的单片机内部的ROM里面存放的，将EA/VPP（Pin31）端接到高电平（+5V），就告诉单片机系统选择的是内部的ROM，这样单片机工作的时候就会执行内部ROM里面的代码了。 4、可编程输入/输出引脚（32根） STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。 PO口（Pin39Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7 P1口（Pin1Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.73.2 单片机最小系统电路 单片机最小系统包括单片机、复位电路、时钟电路构成。STC89C52 单片机的工作电压范围：4V-5.5V,所以通常给单片机外界5V直流电源。连接方式为单片机中的40脚VCC接正极5V，而20脚VSS接电源地端，如图3.3所示。图3.3 单片机主控电路 单片机的最小化系统是指单片机能正常工作所必须的外围元件，主要可以分成时钟电路和复位电路，我们采用的是STC89S52芯片，它内部自带4K的FLASH程序存储器，一般情况下，这4K的存储空间足够我们使用，所以我们将芯片的第31脚固定接高电平，所以我们只用芯片内部的4K程序存储器。复位电路由10UF的电容和10K的电阻组成，单片机接通电源时产生复位信号，完成单片机启动确定单片机起始工作状态。当单片机系统在运行中，受到外界环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后，在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。本设计采用的是外部手动按键复位电路，需要接上上拉电阻来提高输出高电平的值。单片机的时钟电路有一个12M的晶振和两个20P的电容组成，它们决定了单片机的工作时间精度为1微秒。时钟电路就是振荡电路，是向单片机提供一个正弦波信号作为基准，决定单片机的执行速度。AT89S51单片机个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一般有两种方式，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。3.3 电机驱动模块的设计3.3.1电机驱动芯片的选择与设计 对于电机驱动，需要考虑如下几个问题：电机是单方向转动还是双向转动。是否需要调速。对于单方向的电机驱动，只要用一个大功率的三极管或者场效应管或者继电器直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，可以使用由四个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。如果不需要调速，只需使用继电器即可；但如果需要调速，可以使用三极管或者场效应管等开关元件实现PWM调速。表3.1 L298引脚功能表 L298采用16引脚DIP封装，其内部集成了双极型H-桥电路，所有的开量都做成n型。这种双极型脉冲调制方式具有很多优点，如电流连续，电机可以四角限运行，并且停止时有轻微的振动电流，起到润滑和缓冲作用，消除电机正反向转动时的静摩擦死区，平稳性好。L298芯片引脚功能表如表3.1所示。名称管脚说明SEN1、SEN21、15分别为两个H桥的电流反馈脚，不用时可以直接接地OUT1、OUT22、3输出端，与对应输入端同逻辑VS4驱动电压，最小值须比输入的低电平电压高2.5VINPUT1、INPUT25、7输入端，TTL电平兼容ENA、ENB6、11使能端，低电平禁止输出GND8地VCC9逻辑电源，4.5V7VOUT3、OUT413、14输出端，与对应输入端同逻辑INPUT3、INPUT410、12输入端，TTL电平兼容采用普通的直流电机，而通过控制脉冲占空比,实现对小车速度的控制。种调速方式有调速优良、带载能力大、调整平滑、调速范围广，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的快速启动、制动和反转等优点。表3.2为I/O脉冲控制小车动作。表3.2 I/O脉冲控制小车In1In2In3In4左电机右电机运行状态1010正转反转前行1001正转反转左转0110反转正转右转0101反转反转后退1脚和 15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。L298N可驱动2个电动机，OUT1,OUT2,OUT3和OUT4之间可分别接电动机，我选用驱动一台电动机。5,7,10,12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。InA,InB接控制使能端，控制电机的停转。In3，In4的逻辑图相同。由可见InA为底电平时，输入电平对电机控制器作用，当InA为高电平，输入电平为一高一低，电机正或反转。同为低电平电机停止，同为高电平电机刹停。图3.4为H桥工作图。图3.4 H桥工作图3.3.2电机驱动电路的连接电机L298N内部集成了H桥式驱动电路，从而可以采用L298N电路来驱动电机。通过单片机给予L298N电路PWM信号来控制小车的速度，起停。驱动电路原理图如图3.5所示。图3.5 电机驱动电路 L298N的5、7、10、12四个引脚接到单片机上，单片机通过编程就可以实现两个直流电机的正反转。3.4 无线遥控模块的设计 在本设计中采用SP多用途无线数据收发模块， SP模块必须用信号调制才能正常工作，常见的固定编码解码器件有PT2262/2272、SC2262/2272、LSD2262/2272等，在此我们选用的是LSD2262和LSD2272，LSD2262将A0A5和A6/D5A11/D0决定的地址和数据进行编码，当TE为低电平时，从DOUT输出编码信号，编码信号提供给RF或IR电路发射，由RF或IR接收电路接收后，经LSD2272解码，实现遥控编码和解码。理论上只要直接连接上固定编码解码器件即可非常容易的达到很好的传输效果，但实际上需要考虑解码器件的输入阻抗，调制起来有点困难。3.4.1 无线发送模块设计无线遥控发送电路由编码芯片PT2272和无线发射头F05组成，编码芯片PT2272将键盘输入的控制信号进行编码之后，由F05V进行ASK调制，通过外接天线发送信号。此遥控模块在开阔地发射接收距离大于150米，而且能够在有障碍物的情况下实现遥控。数据发射模块的工作频率：315MHZ ，频率稳定度：75KHZ ，发射功率：500MW ，静态电流：0.1UA ，发射电流：350MA 7，工作电压：DC 312VDF。采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高，特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统。编码发射模块外形小巧、美观，与很多车辆防盗系统中的遥控器一样。根据功能的多少按键数也不一样，我们本章所用的发射模块为A、B、C、D四个按键。编码发射模块主要由PT2262编码IC和高频调制、功率放大电路组成。遥控发射器工作电压为DC 12V(电池供电）,工作频率：315MHz ,工作电流(mA)：13 编码类型： 固定码(板上焊盘跳接设置) 应用说明：与各类型带解码功能的接收模块联合使用，解码输出后进行相应控制，如采用单片机进行读取接收并解码数据然后控制相应的灯或电源开关，常用的编码发射模块实物如图3.6所示。图3.6 无线遥控器3.4.2 无线接收模块设计 无线遥控接受电路由解码芯片PT2272/RF无线接收模块J04V将接收到信号传送给解码芯片PT2272，解码芯片PT2272接受到信号，将其地址码经过两次比较核对之后，VT脚输出高电平，与此同时响应的数据也输出高电平。解码接收模块包括接收头和解码芯片PT2272两部分组成。接收头将收到的信号输入PT2272的14脚（DIN），PT2272再将收到的信号解码。接收模块电路图如图3.7所示。图3.7 接收模块电路原理图SP接收模块的工作电压为5伏，静态电流4毫安，它为超再生接收电路，接收灵敏度为105dbm。 无线遥控接受电路由解码芯片PT2272/RF无线接收模块J04V将接收到信号传送给解码芯片PT2272，解码芯片PT2272接受到信号，将其地址码经过两次比较核对之后，VT脚输出高电平，与此同时响应的数据也输出高电平。J04V工作频率为315MHz433MHz。J04V性能与J04P及J04E基本相同，是J04P及J04E的改进型低功耗产品，但引脚不兼容。J04V与J04T性能有区别但引脚兼容可直接替换。为方便后缀电路接口J04V、J04T增加了数据反相输出端，无数据时2脚输出为零电平，3脚为高电平，可输出2mA的驱动电流。若驱动低阻抗负载会引起J04V及J04T工作电压的不稳定。J04V工作电压范围：2.63.6V：2.6V时工作电流在0.15mA；3V时约在0.3mA;3.5V时约在0.3mA。J04V适合电池或线性电源，可采用3.7V4.7V电阻从5V取到33.5V，再加220UF电解电容滤波，电解电容的接地点必须靠近J04V的地，J04V输出能力可驱动一支发光二极管。如果从6V以上的电压用电阻降压会引起工作电压的不稳定。也可以从220V用电容降压整流滤波后用7805取得5V再用3.7K4.7K电阻降压滤波取得3V，不适合用稳压管串联分压。由于J04V是低功耗电压超再生接收模块，只消耗0.2mA的电流，采用4.7K电阻从5V取得3.2V再220UF电解电容滤波给J04V供电，虽然J04V具有较宽的工作电压范围但电压在33.2V时才具有最佳的经受灵敏度。J04V和PT2272都是低功率低电压器件当然也可以直接采用二节1.5V电池供电。如果PT2272驱动的负载功率较大需要才要小体积高容量的锂亚硫酰氯电池，否则会引起接收电路的不稳定。PT2272的D0D3可以直接与单片机连接。也可以去掉PT2272，由单片机直接解码。接收电路不适合使用纹波系数大于50mV的开关电源，因为接收模块对电源的纹波很敏感。电源直接影响到接收电路的稳定性，不干净的电源就是接收电路的主要干扰源。3.4.3 解码编码原理 当PT2262和PT2272配对使用时，要求发端编码芯片FT2262的地址编码与收端解码芯片PT2272的地址编码相一致，而且振荡频率相匹配。而发端向收端发送的指令等信息可编码在编码芯片的数据端，通过无线传送后，在解码芯片的数据端取出。编码芯片PT2262发出的编码由地址码、数据码、同步码组成。地址码和数据码都用宽度不同的脉冲来表示，两个窄脉冲表示“0”；两个宽脉冲表示“1”；一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“f”(“悬空”)。脉冲图如图3.8所示。 图3.8 编码脉冲图12a12a4a4a位“1”位“f”位“0” 这里a=2时钟震荡周期，位“f”仅码地址有效。 单片机软件解码时，程序需要判断出同步码，然后对后面的码字进行脉冲宽度识别即可。为方便判读同步码，在解码前将信号反相，上半部分为反相前信号，下半部分为反相后信号。 码字中的每一位都可以分成两段，以每段中的高电平宽度来描述码位，如表3.3所示。 表3.3 解码电平码位第一段第二段第三段反码表示01f无效码窄宽窄宽窄宽宽窄0011011011001001 当PT2262和PT2272配对使用时，要求发端编码芯片FT2262的地址编码与收端解码芯片PT2272的地址编码相一致，而且振荡频率相匹配。而发端向收端发送的指令等信息可编码在编码芯片的数据端，通过无线传送后，在解码芯片的数据端取出。数据解析实现从码字中解析出地址位和数据位的值。由于加入了自学习过程，程序自动完成同步码高电平宽度的计算，从而根据同步码高电平宽度和数据“0”、“1”、“f”的波形高电平宽度之间的倍数关系计算出数据“0”、“1”、“f”波形的高电平宽度。所以解码软件不受PT2262编码芯片振荡电阻(Rosc)的限制，即使在未知发射电路中的Rosc参数值或者是Rosc参数值发生了改变，也不必更改解码软件。ISP下载模块如图3.9所示。图3.9 ISP下载模块 PT2262编码器内部，已包含了这些电路，从DOUT端送出的是调制好了的约38kHz的高频已调波，因此使用起来非常方便，适用于红外线和超声波遥控电路。解码的过程，首先等待一个高电平的到来，高电平来时，计数器清理，同时计数开始，随着程序的进行，等待一个低电平，当低电平来时，停止计数器，同时保存数值，当第一个高电平的时间与学习结果的时间一致的次数达到24次时，则解码成功。反之，则回到原点，继续等待第一个高电平。解码过程的流程图如图3.10所示。高电平时间和学习结果一致否是是否图3.10 解码过程流程图解码结束设置解码成功标志连续24次停计数器，保存计数值等待高电平计数器清零，计数等待高电平解码开始3.5方向指示灯模块的设计 当单片机接收到无线遥控器的控制信号时，单片机控制4个发光二极管指示车子当前的方向。分别代表车子前进，后退，左转、右转四个方向。R1为方向指示灯的限流电路。D1、D2、D3和D4是四个方向的指示灯。具体电路图如图3.11所示。图3.11 方向指示灯电路3.6 电源模块的设计电源部分的设计主要采用7805芯片，使用7805芯片搭建的电路的优点是简单、实用，78系列三端稳压IC组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。并且完全能够满足壁障小车单片机控制系统和L298N芯片的逻辑供电的供电需要。7805芯片有3个引脚，分别为输入IN端、输出OUT端和接地GND端，通常情况下可以提供1.5A的电流，在散热足够的情况下可以提供大于1.5A的电流。7805芯片的输入电压可以为9V、12V、15V不等，输出电压稳定在5V，正负误差不超过0.2V。基于这样的情况再结合电机的工作电压，选取了6节干电池9V作为7805的输入电源，搭建的电源部分电路如图3.12所示。图3.12 电源接口电路 4 系统软件设计4.1程序结构分析315无线遥控小车的软件设计采用模块化的设计思想，这样就把一个复杂的软件设计分成几个相对简单的部分分别予以解决。因为本论文完成的功能是无线遥控小车，接收PT2272解码芯片的数据后控制小车的相应动作。先初始化各模块，读取PT2272无线解码器的控制信号，判断小车四个方向的的动作。主程序流程图如图4.1所示。开始系统初始化小车停止，所有指示灯熄灭小车右转，右转指示灯亮小车左转，左转指示灯亮小车后退，后退指示灯亮小车前进，前进指示灯亮是否前进信号结束是否停止信号是否右转信号是否左转信号是否后退信号从315MHZ无线模块读取遥控信号是否是否是否是否是图4.1 主程序流程图4.2 键盘组合的子程序设计 由于所用的解码芯片PT2272只有四位数据，所以遥控器的按键需要采用组合键才能满足遥控器的案件要求。所谓组合键就是通过若干个按键的组合来实现多的功能，这样的话可以减少按键的数目，同时也可以使操作更加方便。组合键子程序如下：bit cheak /cheak为消抖标志位Bit keydown /keydown为按下的标志位Void scan（void）P2=0x0f， /读入前先将电位拉高If（P2-1=0）If（cheak=0）cheak=1； /若cheak为0，则将cheak置1并返回ElseKeydown=1； /若cheak为1，则已消抖，按下标志置1Cheak=0；/同时将cheak置0If（P2=1）While（keydown=1）keydown均为1，则释放该键If（P2_2=0）If（bcheak=0）bcheak=1；/若bcheak为0。则将bchenk置1并返回Elseb_keydown=1;/若bcheak为1，则已消抖，按下标志置1Bcheak=0；/同时将bcheak置0If（keydown=1&b_keydown=1）combine=1；/若两键同时按下，则实现组合键功能上面的这段程序段，只要添加到键盘扫描里面就可以实现P2_1和P2_2同时按下的功能键了。当两键的按下标志位都为1时，证明两键已同时按下，这时将复合键标志位combine置1。当主程序检测到combine为1，则执行符合键程序。4.3 系统编译器 Keil编译器：软件Keil C51单片机软件开发系统可用于编辑C或汇编源文件。然后分别由C51编译器编译生成目标文件（.OBJ）。目标文件与库文件一起经LIB51连接定位生成绝对目标文件（.ABS）。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM 中。 打开Keil软件后，出现如图4.2所示界面。图4.2 Keil 软件主界面 点击Project-New Project。可以新建一个工程，如图4.3所示。图4.3 Keil软件新建工程界面点击会出现的对话框中选择工程存在路径，如图4.4所示。单击“保存”后，出现界面。在此界面上选择电路板上所用的单片机型号，如图4.5所示，单击“确定”。 图 4.4 保存路径界面图4.5 选择电路板上所用的单片机型号界面设置完成后，软件会提示是否将8051上电初始化程序添加入工程。这个一般选“否”。这样就建立好了一个空的51工程，如图4.6所示。图4.6 建立空的51工程界面点击File-New，便建立了一个空的文本框如图4.7所示。 图4.7 建立空文本框界面 将写完的程序添加到工程里面，如图4.8所示，在左边Project Workspace里的Source Group 1上右击，选择Add Files to Group Source Group 1。在打开的对话框中，选择刚存的文件路径和对应的扩展名。此时，程序就添加进了这个工程。图4.8 添加工程界面 下一步，就开始编译刚输入进去的代码。接着，Keil会打出下面的提示：0 Error(s), 0 Warning(s).建立工程的时候，默认是不生成HEX文件的，得在编译做如下设置：在Project Workspace里Target 1上右击，选择“Options for Target Target 1”。出现如图4.9所示对话框，选择“Output”按图示，将箭头所指的多选框勾上，点“确定”。现在再点击重新编译，就会在工程所在文件夹里生成HEX文件。图4.9 生成HEX文件界面4.4 主函数的设计 首先，开启电源，开启状态指示灯，延时两秒后状态指示灯亮起，作出开机提示，0.5秒后状态指示灯灭。同时根据H电桥原理，定义电机，然后摁下遥控键时，指示灯亮起，实现小车的前进，后退，左转和右转。void main(void)forward_lde=back_lde=left_lde=right_lde=0; delayms(2000); forward_lde=back_lde=left_lde=right_lde=1; while(1)if(IN1)forward_lde=0;forward(); else if(IN2)back_lde=0;back(); else if(IN3)left_lde=0;left(); else if(IN4)right_lde=0;right(); else forward_lde=back_lde=left_lde=right_lde=1;stop();5 系统的安装与调试5.1 焊接的基本步骤1、元器件装焊顺序依次为：单片机座、复位电路、无线模块、L298等其它元器件，每个模块的元器件的焊接顺序为先小后大。 2、芯片与底座都是有方向的，焊接时，要严格按照手工板上的缺口所指的方向，使芯片底座与手工板三者的缺口都对应。3、焊接时，要使焊点周围都有锡，将其牢牢焊住，防止虚焊。 4、在焊接圆形的极性电容器时，其电容器的引脚是分长短的，以长脚对应“+”号所在的孔。5、芯片在安装前最好先两边的针脚稍稍弯曲，使其有利于插入底座对应的插口中。 6、电位器也是有方向的，其旋钮要与手工板上凸出方向相对应。7、取电阻时，找到所需电阻后，拿剪刀剪下所需数目电阻，并写上电阻，以便查找。 8、装完同一种规格后再装另一种规格，尽量使电阻器的高低一致。焊完后将露在印制电路板表面多余引脚齐根剪去。 9、焊接集成电路时，先检查所用型号，引脚位置是否符合要求。焊接时先焊边沿对脚的二只引脚，以使其定位，然后再从左到右自上而下逐个焊接。 10、对引脚过长的电器元件，焊接完后要将其剪短。11、当电路连接完前，最好用清洗剂对电路的表面进行清洗，以防电路板表面附着的铁屑使电路断路。 12、焊接上锡时，锡不宜过多，当焊点焊锡锥形时即为最好。13、器件底座焊接完成后在手工板上画出正负极或器件安装的方向示意标准，方便以后器件的安装。 14、检查所有电路线路焊接是否全部连接，是否连接正确；特别注意正极和地线的分开，切不可短路。5.2 调试步骤 第一步为目测，单片机应用系统电路全部手工焊接在洞洞板上，因此对每一个焊点都要进行仔细的检查。检查它是否