电动1001 无线遥控智能小车项目 论文.doc

华南农业大学珠江学院毕业设计 无线遥控智能小车系统设计 硬件系统设计 指导教师：系： 信息工程系 年级专提交日期： 答辩日期： 答辩委员会主席（签名）： 评阅人（签名）： 年 月 日摘要当今社会在不断的向前发展，科技也越来越先进。我们的计算机、信息科技技术的水平也越来越高，我们的生活也更加的智能化。智能化作为之后的生活的趋势，必定会更快更好的发展着。无线遥控器智能小车就是其中的体现。设计通过软件编程实现对小车的遥控，控制小车前进、后退、左转、右转、旋转、停止、锁定等功能。本次设计采用STC89C52单片机控制智能小车。利用直流电机实现小车的前进、后退、左转、右转的动作；采用芯片PT2262和PT2272实现小车的无线收发；采用DS18B20来检测车轮运行时的温度；同时在显示器上显示时间、小车的状态。整个系统设计简便、成本低、运用简单。关键词：STC89C52；电机；编程AbstractNowadays, the development of the society, science and technology is also more and more advanced.Our computer, information technology level is getting higher and higher, our lives are more elligent.Intelligent as living trend, will be faster and better development. An intelligent vehicle is one of the wireless remote control reflect.Design and implementation of remote control of the car through software programming,control the vehicle forward, backward, turn left, turn right, rotation, stop, lock function.This design uses STC89C52 single machine intelligent vehicle control. The car use DC motor forward and backward, turn left, turn right action; the wireless transceiver chip PT2262 and PT2272 realize the car; DS18B20 was used to detect when the wheel is running temperature; at the same time, display time, car condition on the display. The whole system design is simple, low cost, simple to use.Keywords: STC89c52; Electric machinery; Programming设计说明随着电子技术的飞速发展，无线遥控已被广泛的应用到日常生活中及工业中，电视机电冰箱，视频监控系统、电视演播系统、电视会议系统、微格教学系统、多媒体教学系统、工业智能控制多种领域都有应用。本设计基于单片机控制的设计思想，选用廉价的遥控编码解码集成电路（芯片PT2262和PT2272）。采用L298N专用电机驱动芯片驱动电机，通过PWM脉冲调速,外围安置红外传感器,从而达到智能控制的目的，实现了小车的无线智能遥控，整个系统功能全面。总体设计思想为系统以STC89C52单片机作为主控制核心主单片机，通过采用遥控编码、解码 集成芯片PT2262PT2272无线发送、接收操作指令，主单片机STC89C52接收到操作指令后，对当前的传感器进行查询，根据传感器传来的信息，对当前的环境作出判断，最后根据指令综合环境信息对电机作出相应的控制动作。采用DS18B20来检测车轮运行时的温度。电机驱与控制我们采用专用电机驱动芯片，通过脉宽调制脉冲调速，同时通过光电门与红外接收管进行脉冲测速，主单片机根据测速脉冲控制闪犷电路实现电机速度的精确调整与方向控制，而液晶显示器LCD12864显示日期时间和车轮温度等都是由主单片机来控制完成。我们采用遥控编码、解码集成芯片PT2262和PT2272为核心器件，它们是一对带地址、数据编码功能的无线遥控发射接收芯片，其中发射芯片PT2262-IR将载波振荡器、编码器和发射单元集成于一身，使发射电路变得非常简洁。利用L298N集成电路片驱动两个电机，分别控制小车的左右轮。采用PWM（脉冲宽度调制）电路,精确调整电动机转速。L298N是为控制和驱动电机设计的推挽式功率放大专用集成电路器件。该芯片有两个TIL/CMOS兼容电平的输人，具有良好的抗干扰性能四个输出端具有较大的电流继动能力，每迪道峰值电流能力可达3A。L298N可以通过脉冲调制控制直流电机的速度，这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、效率高等优点。实验中VDD电压应该比Vcc。电压高，否则有时会出现失控现象。我们采用PWM脉冲调速的方式实现对小车速度的控制。这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大,能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。利用DS18B20常用的温度传感器测量车轮温度，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。把测得的数据在显示器中显示并存储。关键词：单片机；液晶显示；温度；电机 目录1 引言11.1 研究背景11.2 研究的目的与意义11.2.1 国内研究状况21.2.2 国外研究状况32 无线遥控智能小车系统总体介绍42.1 系统总体方案42.2 系统功能42.3 系统结构52.3.1 控制模块52.3.2 电机驱动模块52.3.3 液晶显示模块62.3.4 电源模块82.3.5 测温模块92.3.6 红外线接收模块102.3.7 存储模块113 无线智能遥控小车系统硬件设计123.1 系统主要芯片介绍123.1.1 STC89C52123.1.2 单片机最小系统134 无线智能遥控小车系统的测试164.1 红外线接收器距离测试164.2 小车运行距离超温警报测试175 结语18注 释19参考文献21致谢22附录23附录A 电路原理图231 引言1.1 研究背景单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入。同时随着科技技术的提高和成熟，在各个工程设计中对单片机也提出了更高的要求。如运算速度、功能及设计成本等。单片机机应用的意义不仅在于它的广阔范围及所带来的经济效益。更重要的意义在于，单片机的应用从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法。以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，正用单片机通过软件方法来实现。以前自动控制中的PID调节，现在可以用单片机实现具有智能化的数字计算控制、模糊控制和自适应控制。这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控制技术。随着单片机应用的推广，微控制技术将不断发展完善。随着物资生活的提高，使人们更加注重安全与健康，对于危险系数更加的敏感。在生活中、军事中、科学探测等，人们面对这其中会有的危险，会更加的重视，不会蛮目的以身犯险。在这个时候，就需要更加智能灵活的机器代替人们。微控制技术在这时发挥出更大的作业，它使机器更加智能，功能更加强大，让人们尽可能的避免危险。目前最为先进的就是智能遥控机器人，但是研究智能遥控机器人超出我的能力范围，所以选择比这简单些的智能遥控小车。智能遥控小车运用单片机和红外传感器控制小车运动，对它的设计，能更好的帮助我理解和运用大学所学到的知识。1.2 研究的目的与意义如今机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。计算机、微电子、信息技术的快速进步，开发速度越来越快，智能度越来越高，应用范围也得到了极大的扩展。在科学、宇宙探测、工农业生产、军事、社会服务、娱乐等各个领域。智能电动小车系统以迅猛发展的汽车电子为背景，包括控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科。主要由角度控制及车速控制等功能模块组成。同时，当今机器人技术发展的如火如荼，其应用在众多领域得到广泛开展。神五、神六升天、无人飞船等等无不得益于机器人技术的迅速发展。一些发达国家已把机器人制作比赛作为创新教育的战略性手段。如日本每年都要举行诸如“NHK杯大学生机器人大赛”、“全日本机器人相扑大会”、“机器人足球赛”等各种类型的机器人制作比赛，参加者多数为学生，目的在于通过大赛全面培养学生的动手能力、创造能力、合作能力和进取精神，同时也普及智能机器人的知识。从某种意义上来说，机器人技术反映了一个国家综合技术实力的高低，而智能电动小车是机器人的雏形,它的控制系统的研制将有助于推动智能机器人控制系统的发展，同时为智能机器人的研制提供更有利的手段。人类的研究活动已摆脱了地球生物圈的束缚而广泛地进入外层空间和海洋深处。对月球和太阳系其他行星的探测，对太阳系以外的宇宙进行考察，对数千米以下的海底的研究，都是目前单靠人力所不能及的。自动控制系统正在代替人们完成这些任务。在战场上的军事活动中，在恶劣环境条件下的生产劳动中，凡不宜由人直接承担的任务，均可由自动控制系统代替，如智能小车可以适应不同环境，不受温度、湿度等条件的影响，完成危险地段、人类无法介入等特殊情况下的任务。高科技自动控制系统及装置已日益成为现代社会活动中离不开的自动智能设备。1.2.1 国内研究状况2006年为了确保飞机起降安全，我国机场有关方面组织专家技术攻关，研制成功无人驾驶遥控驱鸟车，走出了一条利用高科技驱鸟的新路。人员通过遥控器操作，可以变速，在1公里范围内从机场南端到北端来回行驶，具有全天候使用、承担重复强度大、自动化程度高的优点。2010年6月，武汉科技大学机械工程学院完成气动遥控消防小车的设计，该车动力均以气动为主，通过手持遥控器发出预设指令，在各功能的协调配合下，该车完全可代替消防人员进入复杂危险环境实施救灾作业，从而确保消防人员的人身安全。此外该设备绿色环保，节能减排，有较好的应用价值，具有良好的市场推广前景。2010年11月开始，我国科技创新协会首届遥控小车比赛正式启动。科技创新协会会员通过组员之间的配合，查阅资料，从零开始。历经4个月，自主设计制作出了一辆辆可以左右转向，前后行进的遥控小车，经过不断调试，无线遥控小车最终成功启动。1.2.2 国外研究状况2005年卡内基梅隆大学与美国国防工业制造的Gladiator（角斗士），是一种可无线遥控，并具有自动侦察与搜索能力的角斗士无人地面车。 2006年斯洛伐克研究出“天蝎座”无线遥控机器人车简易爆炸装置的克星。2007年8月法国公司新近推出的“INBOT”微型无人车，该车可通过掌上电脑或与操纵杆连接的个人计算机控制，虽然貌不惊人，但发展前景却不容小视，无论爆炸物处理还是战术侦察都是它的强项。2011年德国与瑞士联合组建的“地雷狼”(Minewolf)系统公司最近展出了新型中型“地雷狼”MW330扫雷车。该车可以选择人员操作和远程遥控两种方式，在操作模式中能够抵御重型反坦克地雷的攻击。2011年5月就读于西班牙加泰罗尼亚理工学院的两名大学生亚历克斯.洛维特和哈维尔萨卢埃尼亚，制造了世界首架利用汽水铝罐拉环作为燃料的无线遥控小车DAlH2Orean。32 无线遥控智能小车系统总体介绍2.1 系统总体方案正本系统由硬件和软件两部分组成以STC89C52单片机为核心的控制电路，采用无线发射和无线接收模块控制单片机，利用红外遥控器代替开关按键控制小的启动和停止，能够轻松自如的实现小车的启动停止、左转、右转和前进后退等功能；时间芯片DS1302设计时间；DS18B20数字温度传感器测出车轮温度；在单片机LCD12864液晶屏显示日期与车轮温度；使用EEPROM储存器储存信息。硬件部分上要完成红外编码信号的发射和接受、直流电机运行的发生等功能。软件主要完成信号的检测和处理、设备的驱动及控制等功能。STC89C52单片机查询红外信号并解码，查询各个检侧部分输入的信号，并进行相应处理，包括电机的正反转。每个模块都是相互独立又相互协调配合，实现了小车的智能控制。系统控制框图如图2.1所示。STC89C52单片机按键信号采集液晶显示电机驱动温度采集无线模块STC89C52单片机图2-1系统控制框图2.2 系统功能本系统的开发设计有以下功能：（1）通过红外遥控器控制小车前进、后退、左转、右转、旋转、停止、锁定等功能；（2）通过红外遥控器设定小车车轮报警温度：如果小车长时间行驶，车轮温度超过设定温度，则小车停止并发出车轮温度超标报警信号；（3）通过红外遥控器设定小车自动运行时间；（4）通过红外遥控器设定小车显示屏显示时间。2.3 系统结构2.3.1 控制模块系统以STC89C52单片机作为主控芯片,利用单片机I/O口模拟产生PWM(脉宽调制)脉冲波,通过电机驱动芯片L298N精确控制电机的转速、转向；无线遥控模块采用NRF24L01无线发送、接收设计以及操作指令，传输遥控控制信息以及温度采样信息,车载上单片机接收到遥控操作指令后改变相应电机的PWM脉冲波，从而调节小车当前的运行状态；同时车载上单片机通过无线模块设定发送操作指令发送温度采集信息，主控板接收信息，实现无线数据采集数据显示模块采用液晶显示器LCD12864，实时显示小车当前运行状态和无线数据模块采集的信息。2.3.2 电机驱动模块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，因此选用L298N。这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。L298N是SGS公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：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；额定功率25W。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；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。L298N 芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达 50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS 可接 457 V 电压。4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为2546V。输出电流可达 25A，可驱动电感性负载。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和OUT3，OUT4之间可分别接电动机MG1和MG2。通过调节IN1，IN2，IN3，IN4之间输入的高低电平的变化来实现电动机MG1和MG2的正反转动，从而实现小车的前进、后退、左转和右转等功能。当IN1输入低电平时，电机MG1正转；当IN2输入低电平时，电机MG1反转；当IN3输入低电平时，电机MG2正转；当IN4输入低电平时，电机MG2反转。高电平输入时，电机不工作。D1D8是保护二极管（IN5819），用于释放掉电机紧急制动停车时产生的反向尖峰电势，起到保护L298N不被损坏的作用。其电路原理图如2.3.2所示。图2.3.2 L298N电路原理图2.3.3 液晶显示模块常用的数码显示器件主要有LED数码管显示器和LCD液晶显示器。LED数码管显示器，LED数码管（LED Segment Displays）由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母a，b，c，d，e，f，g，dp来表示。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的字样了。如：显示一个“2”字，那么应当是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。LED数码管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸数码管的显示笔画常用一个发光二极管组成，而大尺寸的数码管由二个或多个发光二极管组成，一般情况下，单个发光二极管的管压降为1.8V左右，电流不超过30mA。发光二极管的阳极连接到一起连接到电源正极的称为共阳数码管，发光二极管的阴极连接到一起连接到电源负极的称为共阴数码管。常用LED数码管显示的数字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。LED数码管以发光二极管作为发光单元，颜色有单红、 黄、蓝、绿、白、黄绿等效果。单色，分段全彩管可用大楼，道路，河堤轮廓亮化，LED数码管可均匀排布形成大面积显示区域，可显示图案及文字，并可播放不同格式的视频文件。通过电脑下flash、动画、文字等文件，或使用动画设计软件设计个性化动画，播放各种动感变色的图文效果。液晶显示器与LED数码管显示器比较具有功耗低、无辐射危险、平面直角显示以及影像稳定等，可视面积大，画面效果好，也可以显示汉字，分辨率高，抗干扰能力强，显示内容多等特点。此外，液晶显示器与单片机连接电路较简单，且占用的 I/O 口较少。所以显示模块选择的是液晶显示器LCD12864，它带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864, 内置8192 个16*16 点汉字，和128 个16*8 点ASCII 字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84 行1616点阵的汉字。也可完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。其原理图如2.3.3所示。图2.3.3 LCD12864原理图2.3.4 电源模块电源的选择主要在干电池与蓄电池间选择。蓄电池(Storage Battery)即是贮存化学能量，于必要时放出电能的一种电气化学设备。是按可再充电设计的电池，通过可逆的化学反应实现再充电，通常是指铅酸蓄电池，它是电池中的一种，属于二次电池。它的工作原理：充电时利用外部的电能使内部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能输出，比如生活中常用的手机电池等。它用填满海绵状铅的铅基板栅（又称格子体）作负极，填满二氧化铅的铅基板栅作正极，并用密度1.26-1.33g/mlg/ml的稀硫酸作电解质。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，生成硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，生成硫酸铅。电池在用直流电充电时，两极分别生成单质铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。铅蓄电池是能反复充电、放电，它的单体电压是2V，电池是由一个或多个单体构成的电池组，简称蓄电池，最常见的是6V、12V蓄电池，其它还有2V、4V、8V、24V蓄电池。如汽车上用的蓄电池（俗称电瓶）是6个铅蓄电池串联成12V的电池组。对于传统的干荷铅蓄电池（如汽车干荷电池、摩托车干荷电池等）在使用一段时间后要补充蒸馏水，使稀硫酸电解液保持1.28g/ml左右的密度；其使用直到寿命终止都不再需要添加蒸馏水。干电池属于化学电源中的原电池，是一次性电池。因为这种化学电源装置其电解质是一种不能流动的糊状物，所以叫做干电池。这是相对于具有可流动电解质的电池说的。干电池不仅适用于手电筒、半导体收音机、照相机、电子钟、玩具等，而且也适用于国防、科研、电信、航空、医学等国民经济中的各个领域，十分好用。普通干电池大都是锰锌电池，中间是正极碳棒，外包石墨和二氧化锰的混合物，再外是一层纤维网。网上涂有很厚的电解质糊，其构成是氯化铵溶液和淀粉，另有少量防腐剂。最外层是金属锌皮做的筒，也就是负极，电池放电就是氯化氨与锌的电解反应，产生的气体是会增加电池内阻的，而和石墨相混的二氧化锰就是用来吸收氢气的。但若电池连续工作或是用的太久，二氧化锰就来不及或已近饱和没能力再吸收了，此时电池就会因内阻太大而输出电流太小而失去作用。但此时若将电池加热，或放置一段时间，它内部的聚集氢气就会受热放出或缓慢放出。二氧化锰也到了还原恢复，那电池就又有活力了。干电池使用方便，非常适合这次智能遥控小车的电源模块，所以就选用了合适的1.5V干电池。2.3.5 测温模块DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式、螺纹式、磁铁吸附式、不锈钢封装式、型号多种多样，有LTM8877、LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温、高炉水循环测温、锅炉测温、机房测温、农业大棚测温、洁净室测温、弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰、体积小、使用方便、封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。DS18B20采用一线通信接口。因为一线通信接口，必须在先完成ROM设定，否则记忆和控制功能将无法使用。主要首先提供以下功能命令之一：（1）读ROM；（2）ROM匹配；（3）搜索ROM；（4）跳过ROM；（5）报警检查。这些指令操作作用在没有一个器件的64位光刻ROM序列号，可以在挂在一线上多个器件选定某一个器件，同时，总线也可以知道总线上挂有有多少，什么样的设备。若指令成功地使DS18B20完成温度测量，数据存储在DS18B20的存储器。一个控制功能指挥指示DS18B20的演出测温。测量结果将被放置在DS18B20内存中，并可以让阅读发出记忆功能的指挥，阅读内容的片上存储器。温度报警触发器TH和TL都有一字节EEPROM 的数据。如果DS18B20不使用报警检查指令，这些寄存器可作为一般的用户记忆用途。在片上还载有配置字节以理想的解决温度数字转换。写TH，TL指令以及配置字节利用一个记忆功能的指令完成。通过缓存器读寄存器。所有数据的读，写都是从最低位开始。DS18B20在出厂时以配置为12位，读取温度时共读取16位，所以把后11位的2进制转化为10进制后在乘以0.0625便为所测的温度，还需要判断正负。前5个数字为符号位，当前5位为1时，读取的温度为负数；当前5位为0时，读取的温度为正数。16位数字摆放是从低位到高位。其原理图如2.3.5所示。图2.3.5 DS18B20原理图2.3.6 红外线接收模块红外线发射电路的主要控制器件为遥控器芯片HT6221。HT6221是Holtek公司生产的多功能编码芯片，采用PPM（Pulse Position Modulation）进行编码，1.12ms为0，2.24ms为1。HT6221能编码16位地址码和8位数据码，最多能同时支持32个开关键。红外接收电路通常被厂家集成在一个元件中，成为一体化红外接收头。内部电路包括红外监测二极管、放大器、限幅器、带通滤波器、积分电路、比较器等。红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近。交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30KHZ到60KHZ的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形。注意输出的高低电平和发射端是反相的，这样的目的是为了提高接收的灵敏度。该模块使用红外接收头1838，有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。其电路如图2.3.6所示。瓷片电容104为去耦电容，滤除输出信号的干扰。1端是解调信号的输出端，直接与单片机的P3.2口相连。有红外编码信号发射时，直线经红外接头处理后，输出为检波整形后的方波信号，并直接提供给单片机，执行相应的操作来达到控制电机的目的。图2.3.6红外线接收电路2.3.7 存储模块存储器主要是选择EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)，电可擦可编程只读存储器一种掉电后数据不丢失的存储芯片。EEPROM可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程。一般用在即插即用。EEPROM（带电可擦写可编程只读存储器）是用户可更改的只读存储器（ROM），其可通过高于普通电压的作用来擦除和重编程（重写）。不像EPROM芯片，EEPROM不需从计算机中取出即可修改。在一个EEPROM中，当计算机在使用的时候可频繁地反复编程，因此EEPROM的寿命是一个很重要的设计考虑参数。EEPROM是一种特殊形式的闪存，其应用通常是个人电脑中的电压来擦写和重编程。由EPROM操作的不便，后来出的主板上BIOS ROM芯片大部分都采用EEPROM（Electrically Erasable Programmable ROM，电可擦除可编程ROM）。EEPROM的擦除不需要借助于其它设备，它是以电子信号来修改其内容的，而且是以Byte为最小修改单位，不必将资料全部洗掉才能写入，彻底摆脱了EPROM Eraser和编程器的束缚。EEPROM在写入数据时，仍要利用一定的编程电压，此时，只需用厂商提供的专用刷新程序就可以轻而易举地改写内容，所以，它属于双电压芯片。借助于EEPROM芯片的双电压特性，可以使BIOS具有良好的防毒功能，在升级时，把跳线开关打至“on”的位置，即给芯片加上相应的编程电压，就可以方便地升级；平时使用时，则把跳线开关打至“off”的位置，防止CIH类的病毒对BIOS芯片的非法修改。所以，至今仍有不少主板采用EEPROM作为BIOS芯片并作为自己主板的一大特色。113 无线智能遥控小车系统硬件设计3.1 系统主要芯片介绍3.1.1 STC89C52STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。其引脚图如3.1.1所示。图3.1.1 STC89C52引脚图STC89C52主要性能如下：（1）增强型8051单片机，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。（2）工作电压：5.5V3.3V（5V单片机）/3.8V2.0V（3V单片机）。（3）工作频率范围：040MHz，相当于普通8051的080MHz，实际工作频率可达48MHz。（4）用户应用程序空间为8K字节。（5）片上集成512 字节RAM。（6）通用I/O口（32 个），复位后为：P0/P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉，P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。（7）ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0，TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。（8）具有EEPROM 功能。（9）共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2。（10）外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。（11）通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。（12）工作温度范围：-40+85（工业级）/075（商业级）。（13）PDIP封装。3.1.2 单片机最小系统单片机最小系统是指单片机可以正常工作所必须有的外围原件，主要有时钟电路和复位电路，我采用的STC89C52芯片，它的内部自带8K 在系统可编程Flash存储器，因为8K足够用，所以我们只用芯片内部的8K程序存储器。如图3.1.2所示是最小系统电路。图3.1.2最小系统电路图单片机最小系统组成：(1)时钟电路，STC89C52虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外部附加电路。STC89C52单片机的时钟产生方法有两种。内部时钟方式和外部时钟方式，本设计采用内部时钟方式。STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的最小系统时钟电路，在RXD和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.212MHz之间选择，电容值在530pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。(2)复位电路，复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。复位信号时高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。4 无线智能遥控小车系统的测试经过2个月的努力，无线智能遥控小车项目的毕业设计终于完成。现在到了检验这次设计成果的时候了。这次检查主要从个方面进行，第一是检测红外线接收器能接收信号的距离，第二是检测小车运行多远距离会出现超温警报。4.1 红外线接收器距离测试首先进行的是红外线接收器能接收信号的距离，分别在小车的前、后、左和右对小车进行遥控，距离由0cm开始，如何距离每次增加30cm，依次增加到红外线接收器接收不到控制信号。测验结果如表4.1所示。 表4.1 测验结果 距离（cm）前后左右0收到收到收到收到30收到收到收到收到60收到收到收到收到90收到收到收到收到120收到收到收到收到150收到收到收到收到180收到收到收到收到210收到收到收到收到240收到收到收到收到270收到收到收到收到300收到收到收到收到330收到收到收到收到360收到收不到收到收到390收到收不到收不到收不到420收不到收不到收不到收不到4.2 小车运行距离超温警报测试第二个进行的是小车运行距离多长会出现超温警报，分别控制向前和后退，由0米开始，每行走2米检查报警信号是否发出。测验结果如表4.2所示。 表4.2 测验结果运行距离（cm）0246810121416182022242628前行否否否否否否否否否否否否否否是后退否否否否否否否否否否否否是否否5 结语本次设计大约用了两个月的时间，在这次毕业设计过程中，我首先按照毕业设计任务书上每一条的要求，先分析和理解本设计的主要技术任务，研究如何实现这些要求的同时和老师讨论，得出难点和克服难点的方法。同时也从图书馆和网上查寻有关资料，对相关知识进行学习研究，并对所收集的资料进行整理；为了更好的完成设计中的要求我先对单片机STC89C52进行深度学习，并且对其他硬件部分进行研究。运用课本所学的理论知识理论联系，还有和老师同学一起研究讨论，使自己对无线智能遥控有了更进一步的认识。当然，在设计过程中也有过困难、误区，这都是因为自己平时所学的基础知识不够扎实、牢靠，但是通过老师的帮助指导，这些困难都基本克服。通过这次设计不仅开拓了我的知识面，更提高了我发现问题、分析问题、解决问题的能力，通过对电机的驱动电路、红外接收和温度检测的设计，以及对系统误差的研究和分析，我对电机驱动芯片和红外传感器的工作原理和其应用有了比较深刻的了解。虽然我的设计并不完美，但任务书中的要求基本完成。注 释 PID：比例，积分，微分的缩写。比例调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定；积分调节作用：是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti，Ti越小，积分作用就越强。反之Ti大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器；微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分反应的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成PD或PID控制器。 角斗士无人地面车：“角斗士”最初的设计构想无疑是执行常规作战任务，然而，随着反恐战争的持续深入，美军在全球反恐战场上将面对更多的占领区抗议民众，如何在现有装备基础上应对越来越多的非战争军事行动遂成为军方的重要研究课题。为此，研发团队还为“角斗士”研制了一套名为“非致命性任务载荷模块（NLMPM）”的新组件。该模块包括非致命性弹药、发射装置、多功能安装支架、通用接口和传感器组，其中非致命性弹药包括催泪瓦斯、非金属弹丸、粘着剂和刺激烟幕等。NLMPM模块在设计和维护上力求简洁，配置灵活，易于集成到“角斗士”的现有系统中，对此军方提出了一系列要求和指标。比如，军方要求未来“角斗士”要承担包括驱散、控制、隔离暴乱人群在内的五项非致命性作战任务。在具体指标上：NLMPM模块至少要在50m距离上（理想距离是100m）对人体这样的点目标做出精确的非致命性攻击，在应对人群这样的面目标时，它的面攻击幅度必须达到55m（理想幅度则是2020m）；非致命性弹药的再装填则要求系统最多在10分钟内完成（理想时间是5分钟）；整个模块的安装时间也有要求，两名士兵不超过15分钟内能完成系统的安装（理想时间是10分钟）。便携式手持控制系统为确保项目进度、减少研发风险，“角斗士”在开发过程中尽量避免采用仍未成熟的新技术，比如人工智能等。当初，对它的定位也很明确，就是希望以其延伸而不是替代士兵们作战时的手脚，因此它并非采用复杂智能技术的智能型机器人，只是一部供士兵远程无线摇控的作战平台。设计团队将精力主要放在摇控系统的小型化、操作界面的亲和性上。最初，摇控一部“角斗士”需要大量设备，监视器、控制面板和各类指令输入装置堆积如山，必须装载在专门的车载指挥舱中才能顺利完成对其的摇控。开发团队在经过大量探索和研制后，目前已完成了控制系统的抗干扰性、网络互操作性、小型化和操纵简便化等开发工作，使操作效能极大提升。现在，对“角斗士”的摇控距离已达4 000m，后方指令和传回的战场视频等信息经战场加密无线网络传输，一切操作都浓缩在一块数英寸大小的触摸式平板计算机上。 格子体：铅酸蓄电池制造行业专用术语，指电池阴阳极板中铅膏的载体。格子体为网状的长方形或正方形，厚度从1mm5mm不等，上部有极耳以汇聚电流。极耳附近的网比较密集，一是为了支撑格子体本身的重量（格子体多为铅的合金，比较软），二是为了更有效地汇聚电流；格子体的最主要的两个指标是铸造时铅的纯度和格子体本身的厚度。铅的纯度关系到电池的自放电的大小。如果所用的铅的纯度达不到标准，电池的极板的自腐蚀将会加速，从而严重影响电池的寿命；而且自放电也会增强，将不得不增加对电池的充电频率；格子体的厚度的控制也很重要。如果格子体较薄，那么充填将变得不完全，则极板也会比标准厚度变薄，那么组立的群压将不达标，则成品电池中的酸将会产生分层现象，也就是说酸将主要沉积在下部，这会产生很严重的后果：一是电池的容量不达标，因为仅有底部的极板在参与反应生成电流；二是极板的下部过早的寿命终止，因为下部一直浸在过量的酸中，会造成不可逆硫酸盐化；三是电池极板的腐蚀将会加速。 EPROM芯片：由以色列工程师Dov Frohman发明，是一种断电后仍能保留数据的计算机储存芯片即非易失性的（非挥发性）。它是一组浮栅晶体管，被一个提供比电子电路中常用电压更高电压的电子器件分别编程。一旦编程完成后，EPROM只能用强紫外线照射来擦除。通过封装顶部能看见硅片的透明窗口，很容易识EPROM，这个窗口同时用来进行紫外线擦除。EPROM是一种具有可擦除功能，擦除后即可进行再编程的ROM内存，写入前必须先把里面的内容用紫外线照射它的IC卡上的透明视窗的方式来清除掉。这一类芯片比较容易识别，其封装中包含有“石英玻璃窗”，一个编程后的EPROM芯片的“石英玻璃窗”一般使用黑色不干胶纸盖住， 以防止遭到阳光直射。EPROM芯片可重复擦除和写入