基于51单片机的遥控汽车设计(共31页)

1、PAGE 26xxxxxxxxxx本科毕业论文 学号： xxxxxxdxxx基于(jy)51单片机的遥控汽车设计专业(zhuny)名称： 电子(dinz)信息工程 年级班别： xxxxxx 姓 名： xxx 指导教师： xxxxxxx 2013年5月河南师范大学新联学院本科毕业论文 III基于51单片机的遥控汽车(qch)设计摘 要遥控小汽车按照人们对其需求的不同，设计的方案也不同。有的需要近距离遥控，比如十米以内的儿童玩具，其要求结构简单、易于控制、外观显示信息丰富，价格适宜；有的则需要远距离控制，语音识别、避障、轨迹检测等，比如让遥控小汽车成为取代人的自动化劳动工具，让它从事一些(yxi)

2、需要劳动力大、威胁性大的工作，如从事考古、机器人、医疗器械等方面的工作，为人门带来很大的方便。而本设计是将遥控小汽车用于儿童玩具。本设计(shj)以AT89C51单片机为核心，采用芯片L298N控制两个直流永磁式电动机运转，两个直流永磁式电动机为别用为后轮驱动和前轮转向， 用红外遥控芯片HT6221和红外一体化接收头1838控制遥控小汽车的前进、后退、左转弯、右转弯、停止、自动等功能。而且采用4位LED8段数码显示管显示遥控小汽车的运行时间，采用发光LED显示管的不同颜色显示遥控小汽车前进、停止、左转弯、右转弯。这样就使得遥控小汽车的遥控范围在十米左右，而且结构简单，易于操作，价格适宜，更重要

3、的是前进、停止、左转弯、右转弯指示灯的显示颜色丰富，尤其在夜晚显示时很漂亮，能增加儿童和家长对此款遥控小汽车的喜爱和乐趣。 关键词：红外遥控；单片机；小汽车Based on 51 single chip microcomputer remote control car designAbstrctRemote control cars according to the people of their different needs, design programs. Some need to close remote, such as toys for children less than te

4、n meter, and its simple structure, easy to control the appearance of the display information-rich, affordable; others require remote control, voice recognition, obstacle avoidance, trajectory detection, such as remote control cars to replace automation instruments of labor, it engaged in some of the

5、 needed labor, threatening, such as in archeology, robotics, medical equipment and other aspects of the work, and his door to bring great convenience. The design is the remote control cars for childrens toys. Designed to AT89C51 microcontroller chip L298N to control two DC permanent magnet motor run

6、ning, two DC permanent magnet motors do not use rear-wheel drive and front wheel steering, using the infrared remote control chip HT6221, and infrared integration receiver received the first 1838 control of a remote control car forward, backward, turn left, turn right, stop, auto and other functions

7、. And 4 LED8 segment digital display tubes display remote control cars running time, using different colors of light-emitting LED display tube remote control car forward, stop, turn left, turn right. This makes the remote control car remote control range of ten meters, and a simple structure, easy t

8、o operate, affordable and, more importantly, forward, stop, left turn, right turn indicator light to display color, especially in the night show beautiful children and parents to increase the love and fun remote control cars of this section.Keywords: Infrared remote control; SCM; Cars目录(ml) TOC o 1-

9、3 h z u HYPERLINK l _Toc356289465 摘 要I HYPERLINK l _Toc356289466 1 前言(qin yn) PAGEREF _Toc356289466 h 1 HYPERLINK l _Toc356289467 1.1 课题(kt)背景 PAGEREF _Toc356289467 h 1 HYPERLINK l _Toc356289468 1.2 设计方案 PAGEREF _Toc356289468 h 1 HYPERLINK l _Toc356289469 1.3 技术(jsh)关键 PAGEREF _Toc356289469 h 2 HYPE

10、RLINK l _Toc356289470 1.4 本章小结 PAGEREF _Toc356289470 h 2 HYPERLINK l _Toc356289471 2 系统总体设计 PAGEREF _Toc356289471 h 3 HYPERLINK l _Toc356289472 2.1 系统实现功能和技术要求 PAGEREF _Toc356289472 h 3 HYPERLINK l _Toc356289473 2.2 系统原理框图 PAGEREF _Toc356289473 h 3 HYPERLINK l _Toc356289474 2.1.1 微处理器模块设计的比较 PAGEREF

11、 _Toc356289474 h 3 HYPERLINK l _Toc356289475 2.2.2 电源模块设计的比较 PAGEREF _Toc356289475 h 4 HYPERLINK l _Toc356289476 2.2.3 遥控模块设计的比较 PAGEREF _Toc356289476 h 4 HYPERLINK l _Toc356289477 2.2.4 键盘模块的比较 PAGEREF _Toc356289477 h 4 HYPERLINK l _Toc356289478 2.2.5 显示模块设计的比较 PAGEREF _Toc356289478 h 5 HYPERLINK l

12、 _Toc356289479 2.2.6 电机驱动模块设计的比较 PAGEREF _Toc356289479 h 5 HYPERLINK l _Toc356289480 2.3 本章小结 PAGEREF _Toc356289480 h 6 HYPERLINK l _Toc356289481 3 系统硬件设计 PAGEREF _Toc356289481 h 7 HYPERLINK l _Toc356289482 3.1 红外遥控模块的设计 PAGEREF _Toc356289482 h 7 HYPERLINK l _Toc356289483 3.1.1 红外发射模块 PAGEREF _Toc35

13、6289483 h 7 HYPERLINK l _Toc356289484 3.1.2 红外接收模块 PAGEREF _Toc356289484 h 10 HYPERLINK l _Toc356289485 3.2 显示模块： PAGEREF _Toc356289485 h 11 HYPERLINK l _Toc356289486 3.2.1 时间显示 PAGEREF _Toc356289486 h 11 HYPERLINK l _Toc356289487 3.3 微处理器的选择： PAGEREF _Toc356289487 h 16 HYPERLINK l _Toc356289488 3.4

14、 电机驱动模块 PAGEREF _Toc356289488 h 17 HYPERLINK l _Toc356289489 3.5 电源模块 PAGEREF _Toc356289489 h 19 HYPERLINK l _Toc356289490 3.6 本章小结 PAGEREF _Toc356289490 h 20 HYPERLINK l _Toc356289491 4 系统流程图 PAGEREF _Toc356289491 h 22 HYPERLINK l _Toc356289492 4.1 主流程图，解码流程图，显示流程图 PAGEREF _Toc356289492 h 22 HYPERL

15、INK l _Toc356289493 4.2 本章小结 PAGEREF _Toc356289493 h 22 HYPERLINK l _Toc356289494 结 论 PAGEREF _Toc356289494 h 24 HYPERLINK l _Toc356289495 参考文献 PAGEREF _Toc356289495 h 25 HYPERLINK l _Toc356289496 致 谢30河南师范大学新联学院本科毕业论文 1前言(qin yn)1.1 课题(kt)背景随着汽车工业的迅速发展，关与汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有遥控(yokng)小

16、汽车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。而且遥控小汽车在儿童玩具中应用多种多样，备受儿童，家长青睐。本设计就是在这样的背景下提出的，同时遥控小汽车的出现，也改变一些特殊场合的工作，它可以从事考古、机器人、医疗器械等方面的工作，为人门带来很大的方便。而本设计主要应用于儿童玩具，主要采用89C51系列单片机设计一种体积小，功耗低，功能强，成本低，操作简单的遥控小汽车。使用发光二极管控制小车行驶，停止，转向时指示灯的指示。车体中采用双电源，用驱动电路驱动小车行驶。本次设计基于完备的软硬件系统，要求实现小车遥控、任意曲线行驶、行驶时发出指示信息等功能。其意义为丰富儿童玩具的类型，提高儿童的

17、乐趣，使他们童年过得更丰富，更有意义。1.2 设计方案遥控小汽车的工作原理基本上是相同的，大致可以分为如下几大部分，微处理器模块，键盘模块，电源模块，遥控模块即发送模块和接收模块，显示模块，电机驱动模块。其原理都主要利用微处理器作为核心，并采用遥控发射器和接收处理器实现对遥控小汽车行驶过程的控制，遥控用发射和接收模块完成，遥控发送模块发出指令，遥控接收模块收到信息后，传递给微处理器，微处理器翻译出接收到的信号后，传输给驱动电路驱动直流电机旋转，从而采用遥控技术，通过遥控命令对遥控小汽车行驶状态进行控制，如前进、后退、左转弯、右转弯、自动、停止和加速。通过电源为遥控小汽车供电。采用LED显示器显

18、示遥控小汽车行使信息遥控小汽车的设计方案。方案为釆用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现遥控小汽车的前进、后退、左转弯、右转弯、自动、停止和加速等功能。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。而且制作的红外遥控小汽车运行稳定，遥控灵敏，占用系统硬件资源少，且在不改变硬件电路，仅通过软件编程就可以实现障碍物多出检测，报警等功能。因此，这种方案是一种较为理想的方案。1.3 技术(jsh)关键本设计的技术关键主要是遥

19、控小汽车遥控器的发射模块和遥控器接收模块，即小汽车的遥控系统(xtng)，其次是电动机的选择和电动机模块的设计以及与单片机最小系统的连接。1.4 本章(bn zhn)小结本章主要讲述了遥控小汽车的背景，现有的设计方案，以及遥控小汽车设计中的技术关键，为后续论文打下了基础。2系统(xtng)总体设计2.1 系统(xtng)实现功能和技术要求本设计的遥控小汽车主要由遥控模块，微处理器模块，电机驱动模块，显示模块，电源模块组成，主要是通过遥控模块的按键实现对小车的前进、后退、左转弯、右转弯、自动、停止和加速的控制等功能；利用电机实现小汽车的前轮转向，后轮驱动功能；利用显示模块完成(wn chng)对

20、小汽车的时间显示和前进、后退、左转弯、右转弯时转向灯的显示等功能。本设计的遥控小汽车因主要应用于儿童玩具，所以要求遥控范围在十米左右，显示时间要求显示四位数字，即小数点前两位，小数点后两位，电动机转动速度为速度为3000-6000(r/min)。2.2 系统原理框图遥控小汽车系统主要分为遥控模块，微处理器模块，电机驱动模块，显示模块，电源模块。其原理图如图2.1所示。2.1.1 微处理器模块设计的比较微处理器的选择多种多样，因为单片机性价比较高，应用广泛，所以遥控小汽车使用的是单片机，但使用的单片机种类却不相同。方案一使用常见的51系列单片机，其价格比较便宜，适用于普通的遥控小汽车，方案二使用

21、凌阳SPCE061A单片，它是一种高性能价格比的单片机CPU。而本设计微处理器主要用于红外遥控小汽车的红外遥控接收，红外遥控小汽车的行驶时间显示以及处理遥控小汽车的各种命令。采用串行接口通信，串行口工作在方式2，其特点是其波特率高，并且波特率可以直接从晶振32分频、或64分频而得到，不需要占用定时器资源。所以综合考虑本设计微处理器采用AT89C51 单片机为核心控制器 ，采用晶振电路和复位电路构成AT89C51 单片机的最小系统，从而使得AT89C51 单片机运行效率高，可靠性强，节省内部资源。2.2.2 电源模块设计(shj)的比较2.1 系统(xtng)原理框图方案采用双电源供电，电机控制

22、板单独采用一组电源，检测信号板用另一组电源，将电机驱动电源和单片机及传感器电源完全分开，这样互不干扰，所以被广泛采用。所以综合考虑本设计遥控器采用电池，供遥控器对电源的需要，以保证遥控器正常工作，车体采用双电源供车体行驶，闪光灯闪烁，分别(fnbi)给单片机，显示模块，直流电机驱动模块供电，从而保证红外遥控系统以及红外遥控小汽车车体的正常行驶和指示灯的指示。2.2.3 遥控模块设计的比较红外遥控和无线电波因为易于实现，应用简单而被广泛采用。但无论是那种遥控部分也都由遥控接收模块，遥控发送模块，键盘按键组成。而且因为无线电波小汽车适用于长距离遥控控制，但是本课程设计需要的遥控小汽车遥控范围在十米

23、左右，而且需要结构简单，易于操作，价格适宜，所以选用了红外线遥控小汽车。具体为遥控器应用编码专用集成电路芯片进行控制操作，发射部分包括矩阵式键盘，编码调制，LED红外发送器。接收部分包括电转换放大器，解调电路，解码电路。2.2.4 键盘(jinpn)模块的比较键盘按工作原理(yunl)可分为编码式键盘和非编码式键盘，编码式键盘由键盘和专用编码器组成。当键盘中某一键按下时，编码器自动产生对应按键的代码，并输出一选通脉冲与CPU进行信息(xnx)联络，优点是CPU不需要扫描键盘，编码器自动提供按键的代码，缺点是编码器成本较高。非编码式键盘不含编码器，当某键按下时键盘仅送出一个简单闭和信号，对应按键

24、的代码必须通过软件来确定。因此非编码式键盘成本低，使用灵活。非编码式键盘分为独立式键盘和矩阵式键盘以及交互式键盘。独立式键盘结构的特点是一键一线，但某键按下时，对应检测线就变成了低电平，而与其他键对应的检测线仍为高电平，因而很容易识别被按下的键。其优点是键盘结构简单，各检测线相互独立，按键容易识别，缺点是占用较多的检测线，不便于组成大型键盘。矩阵式键盘的结构特点是把检测线分为两组，一组为行线，另一组为列线，按键置于行线与列线的交叉处。CPU通过行扫描，列反馈法识别按键，即逐次使某一行为低电平，其他行为高电平，并读回列线的状态，根据送出的行码和返回的列码就可以确定按键的位置。其优点是在使用相同检

25、测线时可以安排更多的按键。交互式键盘的结构特点是，任意两检测线之间均可放置一个按键，但要求每一条检测线必须是具有位控功能的双向I/O端线。因为本设计要求有8个按键，所以综合考虑采用矩阵式键盘。分别控制遥控小汽车的前进，后退，左转弯，右转弯，停止，自动，加速功能。2.2.5 显示模块设计的比较方案一为里程显示，方案二为时间显示，方案三为速度显示，方案四为遥控小汽车行驶过程中行驶状态指示灯显示，显示颜色行驶为绿色闪烁，停止为红色闪烁。其中前三种采用的是LED显示管显示，通过对LED显示管DP端的驱动显示十进制小数，第四种显示均采用发光二级管。综合考虑本设计采用LED数码管显示模块和发光二级管显示模

26、块，其中LED数码管显示模块采用4个LED数码管串行连接方式，用74LS164驱动，显示小车运动的时间和里程，通过遥控按键切换时间显示和里程显示。用四个发光二级管显示小车在运行过程中的工作状态，前进时D1绿灯亮，倒车时红灯D2闪烁，左转时D3绿灯亮，右转时D4绿灯亮。2.2.6 电机(dinj)驱动模块设计的比较方案(fng n)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(nngl)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

27、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 。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。因此决定采用使用功率三极管作为功率放大器的输出控制两个直流电机，分别控制前轮转向，后轮驱动。2.3 系统主要特色本设计以 AT89S51 单片机为核心控制器 ，采用晶振电路和复位电路构成单片机最小系统，采用 L289 驱动两个直流电机工作，两个直流电机的作用分别为前轮转向，后轮驱动，从而控制小车的运行。此款小

28、车具有红外线遥控手动驾驶、自动驾驶等功能。本系统采用模块化设计，软件采用汇编语言编写。而且红外线遥控小车运行稳定、遥控灵敏、占用系统硬件资源少。且在不改变硬件电路，仅通过软件编程小车就可以实现小车的各种功能。2.4 本章小结 本章主要讲述了遥控小汽车的系统实现功能和技术要求，系统总体结构，各模块的划分与构成，以及本设计的主要特色。河南师范大学新联学院本科毕业论文3系统硬件(yn jin)设计 本设计根据儿童玩具的需要将红外遥控小汽车分为红外遥控模块，微处理器模块，显示模块，电机驱动模块。其中红外遥控模块又分为红外发射模块和红外接收模块。其各模块具体(jt)设计如下。3.1 红外遥控模块(m k

29、ui)的设计遥控模块之所以采用红外遥控方式，是因为采用红外遥控抗干扰能力强，不会对周围的无线电设备产生干扰电波，接口简单；但是红外方式遥控的距离比较有限，一般在几米之内。但是因为本设计不需要远距离遥控，所以综合考虑决定采用红外遥控较为合适。红外遥控模块要求能用遥控器控制小车的前进、后退、左转、右转、停止、加速，显示时间，自动运行等多种功能；在十米之内使遥控器能准确控制遥控小汽车的行驶。综上所述遥控模块分为遥控接收模块和遥控发送模块。其结构框图如下所示。 图3.1 遥控原理图3.1.1 红外发射模块红外遥控模块工作原理里主要是用户按下键盘值，遥控器芯片HT62211对按键信息进行解码调制后经发光

30、二级管显示信号成功输出。该电路的主要控制器件为遥控器芯片HT6221，矩阵键盘，发光二级管，电阻，放大器9014，电容，晶振。实现遥控小汽车的前进、后退、左转、右转、停止、加速，显示时间，自动运行等多种功能。其硬件电路图如图3.2所示。在电路图中Dl是红外线发射二极管，D2是按键指示灯 ，当有按键按下时D2点亮。R1采用47K，R2采用1K，R3采用330K，作用都是限制电流的大小。放大器Q1采用9014，作用是将遥控芯片HT6221的输出数据放大，从而使得LED发光二级管正确作出指示。电容C1采用100PF，电容C2采用100PF ，作用都是去耦合。晶振芯片采用455KHZ，因为红外遥控芯片

31、HT6221内部需要455KHZ，才能保证HT6221正常工作。图中K1的数据码为0 x00，K2的数据码为0 x01，K3的数据码为0 x02 ，K4的数据码为0 x03 ，K5的数据码为0 x04，K6的数据码为0 x0 5，K7的数据码为0 x06 , K8的数据码为0 x07 。K1为前进，K2为后退，K3为左转，K4为右转，K5为自动，K6为加速，K7为时间显示，K8为停止。图3.2 红外发送(f sn)模块电路图HT6221工作电压:I.8V-3.5V，Dout输出(shch) 38KHZ，最小发射(fsh)字：一个。，个455KHZ的陶光或晶体，16位地址码，8位教据码，ppm代

32、码方式，最大活动键32键。HT6221个引脚的功能为：R3-R8为行矩阵键盘控制，高电平有效，DOUT为串行数据输出引脚，用38KHZ载波，VDD为正电源，一般为1.8-3.5V,D7为最重要的数据位代码设置，X2为谐振器振荡输出。X1为谐振器振荡输入，LED是传输启用指示灯输出，C1-C8是键盘矩阵列控制，AIN为低字节地址码扫描输入，R1-R2为行矩阵键盘控制，高电平有效。HT6221的代码格式为已接收代码为准，接收代码与发射代码反相，其图如3.1所示。HT6221将红外码调制成 38 kHz 的脉冲信号，然后通过红外发射二极管发出红外编码。HT6221的编码规则是：当一个键按下超过36m

33、s，振荡器使芯片激活，当这个按键按下并且延迟大于108ms，这108ms 发射代码由一个起始码 (9ms)，一个结果码 (4.5 ms )，低8位地址码 (918ms)，高8位地址码 (918ms)，8位数据码 (918ms)和这8位数据码的反码 (918ms)组成，当按键按下超过 108ms 仍未松开时，接下来发射的代码由起始码 (9ms)和结束码(2.5ms)组成。键盘的选择：根据本设计的需要，键盘的功能键为小车的前进，后退，左转，右转，启动，停止，自动，加速，时间，里程(lchng)显示切换。所以综合考虑应采取矩阵式按键接口，矩阵式键盘，一组为行线，一组为列线，按键置行线与列线的交叉处。

34、矩阵式键盘工作(gngzu)过程中，AT89S511 单片机CPU通过进行(jnxng)扫描，列回馈法识别按键，即逐次使某一行为低电平，其他行为高电平，并读回列线的状态，根据送出的行码与读回的编码就可以确定被按下键的位置。在智能仪器中当按键多与8个时，都采用矩阵式键盘。而且矩阵式键盘的控制方式有三种方式，即程序控制方式，定时控制方式，中断控制方式。程序控制方式是利用了AT89S51 单片机CPU在完成其他工作之余，调用键盘扫描程序，以响应键输入的请求。当AT89S51 单片机CPU在运行其他程序时，就不在响应键输入请求。因此此种方式的缺点是AT89S51 单片机CPU不能及时响应每次按键，因此

35、不采用。而定时控制方式是利用一个专门的定时器，在定时时间到时提出定时中断申请AT89S51 单片机CPU响应后对键盘进行扫描，若有键按下时则转入相应的键处理程序。由于按键时间一般不小于100MS，所以定时周期应小于100MS。此种控制方式的缺点是存在漏检的可能性，因此不采用。中断控制方式，在这种控制方式下，当键盘中有键按下时，硬件产生中断请求信号，从而CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在在有键按下时转入相应的键处理程序，该方式的优点是能确保对用户的每次按键操作都能都能做出迅速的响应，而且由于在无按键时不进行扫描，从而提高了CPU运行效率。所以本设计综合考虑采用了中断控制方式，即当红外遥控器中有

36、键按下时，AT89S51 单片机产生中断请求信号，从而AT89S51 单片机响应中断后对键盘进行扫描，并在在此时转入相应的键处理程序，从而确保对用户的每次按键操作都能都能做出迅速的响应，而且由于在无按键时不进行扫描，从而提高了CPU运行效率。HT62212解码(jim)的关健是如何(rh)识别0和1从位的定义我们(w men)可以发现0或1均以0.56ms的低电平开始。不同的是高电平的宽度不同，0为0.56ms，1为1.68ms。所以必须根据高电平的宽度区別0和1，如果从0.56ms低电平过后开始延时，0.56ms以后，若读到的电平为低，说明该位为0，反之则为1，为了可靠起见，延时必须比0.5

37、6ms长些。但又不能超过1.12ms，否则如果该位为0，读到的已是下一位的高电乎-因此取（1.12ms+0.56ms/2=0.84ms）最为可靠，一般取0.84 ms左右均可。综上可知根据码的格式应该等待9的起始码和4.5的结果码后才能进行读码。3.1.2 红外接收模块该模块由一体化红外接收头 1838，104PF的电容组成。其功能为当有红外编码信号发射时，输出为检波整形后的方波信号，而且直接提供给单片机。硬件电路图如3.5所示。其中瓷片电容为去耦电容。红外接收头18384适用于宽角度和长距离接收，抗干扰能力强，低电压工作适用范围广。其电路如图下所示。D O U T是解调信号的输出端，直接与单

38、片机的 P3.2口相连。一体化红外接收头 1838内部电路包括红外监测二极管，放大器，限副器，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。红外接收头1838内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，因此在接收头的供电脚上须加上滤波电容，一般在22uf以上。有的厂家

39、建议在供电脚和电源之间接入330欧电阻，进一步降低电源干扰。红外发射器可从遥控器厂家定制，也可以自己用单片机的PWM产生，推荐使用超小封装(TSSOP20)的STC12C4052AD或STC12C5406AD,可产37.91KHz的PWM, PWM占空比设置为1/3, 通过简单的定时中断开关PWM, 即可产生发射波形。一体化红外接收头 1838的极限参数如表3.1所示，推荐使用条件如表3.2所示，接收角度为+35度-35度。一体化红外接收头 1838使用时注意事项：在无任何外加压力及影响品质的环境下储存及使用：在无污染气体或海风（含盐分）的环境下储存及使用；在低湿度环境下储存及使用；在规定的条

40、件下焊接引脚，焊接后，勿施加外力；勿消洗本产品，使用前请先用静电带将作业员及电烙铁连接落地线；注意保护红外线接收器的接收面，沾污或破损后会影响接收效率，同时不要触碰表面。项目符号规格单位供应电压VCC-0.36.5伏特工作温度TOPR-2585摄氏度存储温度TSTG-40125摄氏度表3.1 1838的极限(jxin)参数符号项目MINMNXVCC工作电压2.75.5TOPR工作温度-2080FM输入频率-表3.2 1838的推荐(tujin)使用条件3.2 显示(xinsh)模块显示模块分为时间显示模块和小车在运行过程中的工作状态显示。图3.3 接收(jishu)模块电路图3.2.1 时间(

41、shjin)显示时间显示采用(ciyng)单片机串行通信，4片74LS164动态扫描方式驱动4片7段LED数码显示器。而且本设计采用7段LED显示器，用共阳极接法。将各个数码管的段码端口分别串联在一起，由位选端口轮流选通各个数码管，显示4为有效数字，小数点前两位，小数点后两位，并让每个数码管分别显示几毫秒，从而显示遥控小汽车运动的时间。其硬件电路图如图3.4所示。图中LED是发光二极管显示字段的器件，LED显示器具有工作电压低，体积小，寿命长，响应速度快，颜色丰富等特点。LED的正向工作电压一般为1.22.6V，发光工作电流为520MA，发光强度与正向电流成正比，在实际工作中，电路应串联适当的

42、限流电阻。7段LED显示器有7个条形LED组成，分别称为a、b、c、d、e、f、g段，点亮不同的段，可以显示出09及多个字母，符号。因为显示的距离为带小数的十进制数，所以在右下角设置一圆形LED,成为dp段。图3.4 时间(shjin)显示(xinsh)模块对于(duy)4个7段LED数码显示器的显示，有静态方式和动态方式。静态方式就是各位LED恒定的显示对应的数字字符。在这种显示方式中，每位LED需要锁存段码信号。静态显示方式的优点是显示程序简单，占用CPU工作时间少，缺点是当显示位数增加时，硬件成本增加，功耗增大。动态方式，就是各位LED轮流显示对应数字，字符。由于人眼存在视觉残流现象，只

43、要各位LED轮流显示时间间隔足够短，就会造成各位LED同时显示的视觉。动态显示方式硬件开支小，功耗低，但需要CPU以扫描的方式送出各位LED的段码及位码，占用一定的工作时间。但是为了实现LED显示器的动态扫描,除了要给显示器提供段(字形代码)的输入之外，还要对显示器加位的控制，这就是通常所说的段控和位控。因此多位LED显示器接口电路需要有二个输出口，其中一个用于输出8条段控线(有小数点显示）另一个用于输出位控线，位控线的数3等于显示器的位数。动态扫描是从右向左进行,则缓冲区的首地址应为79H。7段LED数码显示器共阳极接法，把8个发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5V。这

44、样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通点亮,而输入高电平的则不点亮。7段LED数码(shm)显示器共阴极(ynj)接法，把8个发光二极管的阴极连在一起构成(guchng)公共阴极。使用时公共阴极接地,这样阳极端输入高电平的段发光二极管就导通点亮，而输入低电平的则不点亮。因为7段LED数码显示器连接可以采用共阴连接方式和共阳连接方式的优缺点大同小异，所以采用那种连接方式都能满足此模块的需求，本设计就采用了共阳方式。7段LED数码显示器总共有七段发光二极管,再加上一个小数点位，共计8段，因此提供给LED显示器的字形代码正好一个字节。各代码位的对应关系如下：代码位D7对应显示段dp,代码位D6对应显

45、示段a,代码位D5对应显示段b,代码位D4对应显示段c, 代码位D3对应显示段d,代码位D2对应显示段e,代码位D1对应显示段f,代码位D0对应显示段g.7段LED数码显示器的字形代码如表3.3所示：74LS164为TTL单向8位移位寄存器，可实现串行输入，并行输出。其中A、B（第1、2脚）为串行数据输入端，2个引脚按逻辑与运算规律输入信号，共一个输入信号时可并接。CLK（第8脚）为时钟输入端，可连接到串行口的TXD端。每一个时钟信号的上升沿加到T端时，移位寄存器移一位，8个时钟脉冲过后，8位二进制数全部移入74LS164中。MR（第9脚）为复位端，当MR=0时，移位寄存器各位复0，只有当MR

46、=1时，时钟脉冲才起作用。QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG、QH（第3-6和10-13引脚）并行输出端分别接LED显示器的hga各段对应的引脚上。在给出了8个脉冲后，最先进入74LS164的第一个数据到达了最高位，再来一个脉冲，第一个脉冲就会从最高位移出， 4片7LS164首尾相串，而时钟端则接在一起，这样，当输入8个脉冲时，从单片机RXD端输出的数据就进入到了第一片74LS164中了，而当第二个8个脉冲到来后，这个数据就进入了第二片74LS164，而新的数据则进入了第一片74LS164，这样，当第六个8个脉冲完成后，首次送出的数据被送到了最左面的74LS164中，其他数据依次出现在第

47、一、第二、第三、第四片74LS164中。字符共阴极代码共阳极代码字符共阴极代码共阳极代码03FHC0H96FH90H106HF9HA77H88H25BH04HB7CH83H34FHB0HC39HC6H466H99HD5EHA1H56DH92HE79H86H67DH82HF71H84H707HF8H00HFFH87FH80H 表3.3 7段LED数码(shm)显示器的字形(z xn)代码关于(guny)74LS1642还可以作如下的介绍：所谓时钟脉冲端，其实就是需要高、低、高、低的脉冲，不管这个脉冲是怎么来的，比如，我们用根电线，一端接T，一端用手拿着，分别接高电平、低电平，那也是给出时钟脉冲，

48、在74LS164获得时钟脉冲的瞬间（再讲清楚点，是在脉冲的沿），如果数据输入端（第1，2引脚）是高电平，则就会有一个1进入到74LS164的内部，如果数据输入端是低电平，则就会有一个0进入其内部。在给出了8个脉冲后，最先进入74LS164的第一个数据到达了最高位，然后再来一个脉冲会有什么发生呢？再来一个脉冲，第一个脉冲就会从最高位移出.3.2.2 工作状态显示小车在运行过程中的工作状态通过发光二极管来显示5，前进时D1绿灯亮，倒车时红灯D2闪烁，左转时D3绿灯亮，右转时D4绿灯亮。发光二级管显示器，是一种有某些特殊半导体材料制作而成的PN结，由于参杂浓度很高，当正向偏置时，会产生大量的电子空穴

49、复合，把多余的能量释放变为光能。而且因为AT89C5111单片机PORT1（P1.0P1.7）：端口符号参数最小值典型值最大值单位VCC电源电压4.7555.25VVIH输入高电电压VIH2-VVIL输入低电电压VIL-0.8MAIOH输出高电平电流-0.4MAIOL输出低电平电流-8MAICL时钟频率0-25MHZTW脉冲宽度20-NSTSU数据设置时间17-NS TH数据保持时间5-NS TREL建立时间30-NS表3.4 74LS164的操作(cozu)参数1具有(jyu)内部提升电路的双向I/O端口，其输出(shch)缓冲器可以推动4个LS TTL负载，同样地若将端口1的输出设为高电平

50、，便是由此端口来输入数据。所以综合考虑决定D1、D2、D3、D4通过限流电阻R33、R34、R35、R36分别接到AT89C51单片机的P1.0 、P1.1、P1.2、 P1.3，从而控制红外遥控小汽车在接收到红外遥控器前进，倒车，左转弯，右转弯时红外遥控小汽车车体做出相应的前进时D1绿灯亮，倒车时红灯D2闪烁，左转时D3绿灯亮，右转时D4绿灯亮指示。从而提高控制着红外遥控小汽车控制难度和红外遥控小汽车的乐趣。根据以上分析，我决定本设计采用的此部分硬件电路图如下图3.5所示。图3.5 工作状态显示电路3.3 微处理器的选择单片机负责红外遥控接收、显示、小车的运动以及处理遥控命令等功能。串行接口

51、通信，串行口工作在方式2，其特点是其波特率高，并且波特率可以直接从晶振32分频、或64分频而得到，不需要占用定时器资源。AT89C5112是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CM0S8 位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器付以反复擦除100次.该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器.AT89C2051是它的一种简精版本。AT89C205

52、1芯片擦除是整个PEROM阵列和三个锁定位的屯擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE宵脚处子低电平10ms来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重编以前，该操作必须被执行。此外(cwi).AT89C51设有稳态逻辑(lu j).可以在低到零频率的条件下静态(jngti)逻辑.支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作，但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，截止所用其他芯片功能，直到下一个硬件就位为止。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且廉价的方案。AT89C51单片机

53、振荡器特性为XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配S为片内振荡器.石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAI.2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的离低电平要求的宽度。3.4 电机驱动模块因儿童玩具遥控小汽车的要求速度为3000-6000(r/min)左右，所以该模块采用芯片L298 控制两个55ZYT01直流永磁电机的正反转和转速，其55ZYT01直流永磁电机A为控制遥控小汽车的驱动，前进；而55ZYT01直流永磁电机B为控制遥控小汽车的转向，即左转弯，右转弯。硬件电路图

54、如图3.6所示。图3.6 直流电机驱动(q dn)电路L298 芯片是一种(y zhn)高压、大电流双全桥式驱动器，可以(ky)驱动两个直流电机，其引脚功能为：VSS 、VS是电源引脚电压范围分别是 4.57 V 、2.546 V 设计中 VSS端与单片机电源端连接共用 5V电源 ，V S端独立接9V电源 。EN A 、EN B 为使能端，低电平禁止数据输出，EnA为低电平时，输入电平对电机控制起作用，当EnA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等。1N 1、IN 2、IN 3、IN 4 为数据输入端OUT1、OUT2、OUT3、OUT4 为数据输

55、出端D ID 8 是保护二极管 (IN 58l9)，作用是释放电机停止时产生的反响尖峰电势。55ZYT01直流永磁电机的参数：55ZYT01直流永磁电机采用采用铁氧体永磁磁铁作为激磁，系封闭自冷式。作为小功率直流马达可以用在各种驱动装置中做驱动元件。转矩为55.7-63.7(毫牛米)， 速度为3000-6000(r/min)，功率为20-35(W)， 电压为24-110(V)，电流为1.5-3.2（A）和允许逆转速度差为150-300(r/min)。使用条件海拔不超过4000米，环境温度为-25度到40度，相对温度为小于等于95度，在海拔不超过1000米时，不超过75K。直流电机的应用：电动机

56、简称电机，是使机械能与电能相互转换的机械，直流电机把直流电能变为机械能。作为机电执行元部件，直流电机内部有一个闭合的主磁路。主磁通在主磁路中流动，同时与两个电路交联，其中一个电路是用以产生磁通的，称为激磁电路；另一个电路是用来传递功率的，称为功率回路或电驱回路。现行的直流电机都是旋转电驱式，也就是说，激磁绕组及其所包围的铁芯组成的磁极为定子，带换向单元的电驱绕组和电驱铁芯结合构成直流电机的转子。直流电机工作原理：当电刷A，B接在电压为U的直流电源上时，若电刷A是正电位，B是负电位，在N极范围内的导体ab中的电流是从a流向b，在S极范围内的导体cd中的电流是从c流向d。载流导体在磁场中要受到电磁

57、力的作用，因此ab与cd两导体都受到电磁力的作用。根据磁场方向和导体中的电流方向，利用电机左手定则判断，ab边受力的方向是向左的，而cd边则是向右的。由于磁场是均匀的，导体中流过的又是相同的电流，所以ab边和cd边所受磁力的大小相等。这样，线圈上就受到了电磁力的作用而按逆时针转动。当线圈转到磁极的中性面上时，线圈中的电流等于零，电磁力等于零，但是由于惯性的作用，线圈继续转动。线圈转过半周之后，虽然ab与cd的位置调换了，ab边转到S极范围内，cd边转到N极范围内，但是由于换向片和电刷的作用，转到N极下的cd边中电流方向也变了，是从d流向c，在s极下的ab边中的电流则是从b流向a。因此电磁力的方

58、向仍然不变，线圈仍然受力按逆时针方向转动。可见，分别处在N，S极范围内的导体中电流方向总是不变的，因此线圈两个边的受力方向也不变，这样线圈就可以按照受力方向不停地旋转，通过齿轮或皮带等机构的传动，便可以带动其他机械工作。从以上分析可以看到，要使线圈按照一定的方向旋转，关键问题是当导体从一个磁极范围转到另一个异性磁极范围时（也就是导体经过中性面后），导体中电流的方向也要同时改变，换向器和电刷就是完成这一任务的装置。在直流电机中，换向器和电刷把输入的直流电变为线圈中的交流电。可见，换向器和电刷是直流电机中不可缺少的关键部件。当然，在实际的直流电机中，不只有一个线圈，而是有许多线圈牢固地嵌在转子铁芯

59、槽中，当导体中通过电流在磁场中因受力而转动时，就带动整个转子旋转，这就是直流电机的基本工作原理。3.5 电源模块本系统中遥控器模块采用两节5V电池，而红外遥控小汽车车体采用双电源供电，电机控制板单独用一组电源4V，单片机与显示模块用另一组5V电源，将电机驱动电源与单片机的电源，显示模块的电源完全隔离.在控制部分和电机驱动部分利用光电供合器进行连接.以免影响控制部分电源的品质，可以(ky)彻底解决电源对系统稳定性的影响，从而提高了系统的可靠性。采用双电源供电尤其对大功率直流电机而言，效果会更为明显。最终得到的双电源电路如下图3.7所示，图中二极管的作用是单向导电性，电容的作用是去耦合，电阻的作用

60、为调节电压的大小，根据实验经验得到R9：10K，R10：9K，R11：1K满足4V和5V电压的要求。图中的三极管主要起放大(fngd)作用，电感的作用主要为滤波。图3.7 电源模块图中RN5RKxx1A为VFM控制方式的DC/DC升压转换器，是一种(y zhn)CMOS工艺的具有超低耗电流和高精度输出电压的集成电路。RN5RKxx1A由一个振荡器、一个VFM控制电路、一个低导通内阻(Lx开关)的激励晶体管、一个参考电压器、一个高速(o s)比较器、几个电压检测电阻、一个Lx开关保护电路以及一个内部芯片启动电路组成。RN5RKxx1A14的特点(tdin)有超待机低输入电流，输出电压精度高，低纹