1、基于單片機遙控小車的設計 摘要隨著電子業的發展，自動化已不再是一個新鮮的話題，無人駕駛的遙控小汽車也 必將進入實用階段，智能作為現代的新發明，是以后的發展方向，他可以按照預 先設定的模式在一個環境里自動的運作，不需要人為的管理，可應用于科學勘探 等等的用途。智能電動車就是其中的一個體現。本系統模擬基于51單片機的遙控小車的設計。89C51單片機是一款八位單片機，他的易用性和多功能性受到了 廣大使用者的好評。這里介紹的是如何用89C51單片機來實現無線遙控小車的畢業設計，該設計是結合實際應用而確定的設計類課題。本系統以設計題目的要求 為目的，采用89C51單片機為控制核心，采用L298N對小車電

2、機的控制，利用 以PT2262/PT2272芯片的無線遙控模塊裝置，本次設計基于完備的軟硬件系統， 很好的實現了電動小汽車的前后行進，特定路徑的行駛，以及停車。整個系統的 電路結構簡單，可靠性能高。實驗測試結果滿足要求，本文著重介紹了該系統的 硬件設計方法及測試結果分析關鍵詞:單片機；無線控制技術；PWM調速；L298N ; PT2262/2272。 IThe Design of Remote Control Car Based On MCUAbstractAlong with the development of electronic, automation is not a fresh w

3、ord any more, and no-man controlled cars will be realized. The new invention of modern intelligence, is a future of development, he can follow the pattern set in advance in an environment where automatic operation, no human's management, used in scientific exploration and so on. Smart electric c

4、ar is one of expression. That system is based on the design of 51 MCU controlled car. 89C51 MCU is eight-figure microcontroller, which receives high praise from the users because of its easy use and versatility. This graduation design introduces how 89C51 MCU realize the remote control of the car, a

5、 combination of the practical application and design. This system designs for the purpose of the topic request, using 89C51 MCU as control core, the car motor control by L298N,and wireless remote control which chip PT2262/2272 device, with the electric car, driving, and the particular path park. The

6、 whole system of the circuit structure is simple and reliable. This paper introduces the hardware design method of the system and the analysis of the test results.Keyword: MCU; Wireless Remote Control; PWM speed adjusting;L298N； PT2262/2272II目錄1前言42方案設計與論證 62.1 直流調速系統62.2 無線控制系統72.3 系統原理圖83硬件設計與實現10

7、3.1 89C51單片機硬件結構 103.1.1 一個8位的微處理器(CPU) 113.1.2 存儲器113.1.3 I/O 接口 123.1.4 定時器/計數器123.1.5 五個中斷源的中斷控制系統 123.1.6 振蕩器及定時電路 133.2 89C51單片機引腳及其功能133.2.1 電源引腳Vcc和Vss143.2.2 時鐘電路引腳 XTAL1和XTAL2143.2.3 控制信號引腳 RST, ALE, /PSEN和/EA153.2.4 輸入/輸出端口 P0, P1, P2和 P3153.3 系統運動控制部分設計163.3.1 電機選型163.3.2 L298N當區動電機 173.4

8、 無線電發射接收模塊介紹203.5 51單片機的最小應用系統設計 243.6 PWM調速系統 264軟件設計295測試數據、測試結果分析及結論 3做謝錯誤！未定義書簽。參考文獻32附錄1程序清單 33附錄2系統電路圖34 III1刖H近年來，隨著電子技術的飛速發展，無線遙控已被廣泛應用到日常生活及工業控 制當中，電視機，電冰箱，視頻監控系統，電視演播系統，電視會議系統，微格 教學系統，多媒體教學系統，工業智能可能控制等多種領域都有應用。本文基于 單片機控制的設計思想，選用廉價的遙控編碼解碼集成電路(PT2262/PT2272),采用L298N專用電機驅動芯片驅動電機，通過 PWM脈沖 調速，外

9、圍安裝無線遙控集成模塊，實現了小車的無線智能遙控。隨著汽車工業的迅速發展，關于汽車的研究也就越來越受人關注。全國電子大賽 和省內電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該 題目的研究?？梢娖溲芯恳饬x很大。本設計就是在這樣的背景下提出的，指導教 師已經有充分的準備。本題目是結合科研項目而確定的設計類課題。根據題目的要求，確定如下方案：在現有電動車模型的基礎上，加裝無線控制模 塊，電機驅動模塊，實現對電動車的無線遙控，并將數據傳送至單片機進行處 理，然后由單片機根據所接收到檢測的數據實現對電動車的控制。這種方案能實現對電動車的運動狀態進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高， 可

10、滿足對系統的各項要求。本設計采用MCS-51系列中的80C51單片機。80C51是一款八位單片機，它的易 用性和多功能性受到了廣大使用者的好評。它是第三代單片機的代表。第三代單片機包括了 Intel公司發展MCS-51系列的新一代產品，如8xC152、 80C51FA/FB 、80C51GA/GB 、8 x C451 、8 x C452，還包括了 Philips 、Siemens、 ADM、Fujutsu、OKI、Harria-Metra、ATMEL 等公司以 80C51 為核心推出的大量 各具特色、與80C51兼容的單片機。新一代的單片機的最主要的技術特點是向外 部接口電路擴展，以實現 Mi

11、crocomputer完善的控制功能為己任，將一些外部接 口功能單元如A/D、PWM、PCA(可編程計數器陣列)、WDT(監視定時器)、高速 I/O 口、計數器的捕獲/比較邏輯等。這一代單片機中，在總線方面最重要的進展 是為單片機配置了芯片間的申行總線，為單片機應用系統設計提供了更加靈活的 方式。Philips公司還為這一代單片機80C51系列8x C592單片機引入了具有較強 功能的設備間網絡系統總線-CAN(Controller Area Network BUS).新一代單片機為外部提供了相當完善的總線結構，為系統的擴展與配置打下了良 好的基礎。本設計就采用了比較先進的80C51為控制核心

12、，80C51采用CHOMS工藝，功耗 很低。該設計具有實際意義，可以應用于考古、機器人、醫療器械等許多方面。 尤其是在足球機器人研究方面具有很好的發展前景。所以本設計與實際相結合， 現實意義很強。2方案設計與論證本章圍繞系統的總體設計，介紹系統的組成，并提出各個組成部分系統的各種方 案，并綜合比較，并選出最佳方案。根據題目的要求，整個系統的構成是由兩部分組成。一部分是硬件系統，一部分是軟件系統。硬件方案確定如下：在現有電動車模型的基礎上，加裝無線控制模塊，電機驅動模塊，實現對電動車的無線遙控，并將數據傳送至單片機進行處 理，然后由單片機根據所接收到檢測的數據實現對電動車的控制。這種方案能實現對

13、電動車的運動狀態進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高， 可滿足對系統的各項要求。2.1 直流調速系統方案一：用電阻調速系統旋轉變流系統由交流發電機拖動直流電動機實現變流，由發電機給需要調速的直 流電動機供電，調節發電機的勵磁電流即可改變其輸出電壓，從而調節電動機的 轉速。改變勵磁電流的方向則輸出電壓的極性和電動機的轉向都隨著改變，所以 G-M系統的可逆運行是很容易實現的。該系統需要旋轉變流機組，至少包含兩臺 與調速電動機容量相當的旋轉電機，還要一臺勵磁發電機，設備多、體積大、費 用高、效率低、維護不方便等缺點。且技術落后，因此擱置不用。方案二：靜止可控整流器簡稱V-M系統。V-M系統是當今直流

14、調速系統的主要形式。它可以是單相、三相或更多相數，半波、全波、半控、全控等類型，可實現平滑調速。V-M系統的缺點是晶閘管的單向導電性，它不允許電流反向，給系統的可逆運行造成困難。它的另一個缺點是運行條件要求高，維護運行麻煩。最后，當系統處于低速運行 時，系統的功率因數很低，并產生較大的諧波電流危害附近的用電設備。方案三：脈寬調速系統采用品閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位 控制，而是工作在開關狀態。當品閘管被觸發導通時，電源電壓加到電動機上， 當品閘管關斷時，直流電源與電動機斷開，電動機經二極管續流，兩端電壓接近于零。脈沖寬度調制(Pulse Width Modu

15、lation),簡稱PWM。脈沖周期不 變，只改變晶閘管的導通時間，即通過改變脈沖寬度來進行直流調速。與V-M系統相比，PWM調速系統有下列優點：(1)由于PWM調速系統的開關頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得 脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續，系統的低速運行平穩，調速范圍較 寬，可達1: 10000左右。由于電流波形比V-M系統好，在相同的平均電流下， 電動機的損耗和發熱都比較小。(2)同樣由于開關頻率高，若與快速響應的電機相配合，系統可以獲得很寬的 頻帶，因此快速響應性能好，動態抗擾能力強。(3)由于電力電子器件只工作在開關狀態，主電路損耗較小，裝置效率較高。 根據以上綜合比較

16、，以及本設計中受控電機的容量和直流電機調速的發展方向， 本設計采用了 H型單極型可逆PWM變換器進行調速。脈寬調速系統的主電路采用脈寬調制式變換器，簡稱 PWM變換器。脈寬調速也可通過單片機控制繼電器的閉合來實現，但是驅動能力有限。為順利 實現電動小汽車的前行與倒車，本設計采用了可逆PWM變換器?？赡鍼WM變換器主電路的結構式有H型、T型等類型。我們在設計中采用了常用的雙極式H型變換器，它是由4個三極電力晶體管和4個續流二極管組成的橋式電路。2.2 無線控制系統無線遙控簡介無線遙控(wireless remote control)顧名思義，就是一種用來遠程控制機器的裝 置。現代的遙控器，主要是

17、由集成電路電板和用來產生不用訊息的按鈕鎖組成。 時至今日，無線遙控器已在生活中得到了越來越多的應用，給人們帶來了極大的 便利。隨著科技的進步，無線遙控器也擴展到許多的種類，簡單來說常見的有兩 種，一種是家電常用的紅外遙控模式(IR Remote Control),另一種是防盜警報 設備、門窗遙控、汽車遙控等等常見的無線電遙控模式(RF Remote Control)。兩種各有吧不同的優勢，應用領域也各有不同。方案一：紅外遙控系統紅外遙控器(IR Remote Control)是利用波長為0.761.5以必問的近紅外線來傳 送控制信號的遙控設備。特點：不影響周邊環境、不干擾其他其他電器設備。由于

18、其無法穿透墻壁， 故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產生相互干擾；電路調試簡 單，只要按給定電路連接無誤，一般不需要任何調試即可投入工作；編解碼容 易，可進行多路遙控。因此，現在紅外遙控在家用電器、室內近距離(小于 10 米)遙控中得到了廣泛的應用。方案二：無線遙控系統無線電遙控器(RF Remote Control)是利用無線電信號對遠方的各種機構進行控 制的遙控設備。這些信號被遠方的接收設備接收后，可以指令或驅動其他各種相 應的機械或者電子設備，去完成各種操作，如閉合電路、移動手柄、開動電機、 之后再由這些機械進行需要的操作。作為一種與紅外遙控器相補充的遙控控制器 種類，在車庫門

19、、電動門、道閘遙控控制、防盜報警器、工業控制以及無線智能 家居領域得到了廣泛的應用。無線遙控器和紅外遙控器的區別紅外遙控器和無線遙控器是對不同的載波來說的，紅外遙控器是用紅外線來傳送 控制信號的，它的特點是有方向性，不能有阻擋；無線遙控器是用無線電波來傳 送控制的信號的，它的特點是無方向性，可以不面對面控制，距離遠(可達數十 米，甚至數公里)，容易受電磁干擾，在需要遠距離穿透或者無方向性控制領 域，比如工業控制等等，使用無線電遙控器較易解決。根據以上綜合比較，并結合本設計的實際情況，本設計采用無線電遙控模式，進 行對小車的控制。2.3 系統原理圖簡易智能電動車采用89C51單片機進行智能控制。

20、開始由手動啟動小車，并復 位，當小車接收到無線電波開始，通過單片機控制小車開始調速；系統的前后左 右行進均由單片機控制實現；在電動車進駛過程中，采用雙極式H型PWM脈寬調制技術，以提高系統的靜動態性能；系統的無線遙控有無線編碼解碼芯片 PT2262和PT2272構成的集成模塊，以提高系統的無線穩定性。I 二二二三后,圖2-1系統原理圖3硬件設計與實現一個單片機應用系統的硬件電路設計包含有兩部分內容：一是系統擴展，即單片 機內部的功能單元，如 ROM、RAM、I/O 口、定時/記數器、中斷系統等能量不 能滿足應用系統的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當的芯片，設計相應的 電路。二是系統配置，既

21、按照系統功能要求配置外圍設備，如鍵盤顯示器、打印 機、A/D、D/A轉換器等，要設計合適的接口電路。89C51單片機是把那些作為控制應用所必需的基本內容都集成在一個尺寸有限的 集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數據 存儲器、程序存儲器、并行I/O 口、蟲行口、定時器/計數器、中斷系統及特殊功 能寄存器。它們都是通過片內單一總線連接而成，其基本結構依舊是CPU加上 外圍芯片的傳統結構模式。但對各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集 中控制方式。3.1 89c51單片機硬件結構89C51是Intel公司生產的一個單片機系列的名稱。該公司繼 1976推出MCS-4

22、8 系列8位單片機后，又于1980年推出了 89C51系列高檔8位單片機。屬于這一 系列的單片機芯片有很多種，如 8051, 8031, 8751, 80C51BH等等,它們的基 本組成、基本性能和指令系統都是相同的。圖3-1 89C51單片機結構框圖在一小塊芯片上，集成了一個微型計算機的各個組成部分。每一個單片機包括：3.1.1 一個8位的微處理器（CPU）CPU是單片機的核心，是計算機的控制和指揮中心，有運算器和控制器等部件組 成。3.1.2 存儲器89C51片內有ROM （程序存儲器，只能讀）和 RAM （數據存儲器，可讀可寫） 兩類，他們有各自獨立的存儲地址空間，與一般微機的存儲器配置

23、方式很不相 同。1.程序存儲器（ROM）存放程序，一些原始數據和表格。89C51及8751的片內程序存儲器容量為4KB,地址從0000H開始，用于存放程序和表格常數。2.數據存儲器（RAM）存放可以讀/寫的數據一運算的中間結果、最終結果、欲顯示的數據等。89C51片內數據存儲器均為128B,地址為00H-7FH,用于存放運算的中間結果、數據暫 存以及數據緩沖等。 在這128B的RAM中，有32個字節單元可指定為工作寄存 器，這同一般微處理器不同。89C51的片內RAM和工作寄存器排在一個隊單片機結構框圖列里統一編址。1.1.1 能寄存器89C51單片機內部還有SP, DPTR, PCON, ,

24、 , IE, IP等特殊功能寄存器，它們 也同128字節RAM在一個隊列編址，地址為 80HFFH。在這128字節RAM單 元中有21個特殊功能寄存器（SFR）,在這些特殊功能寄存器中還包括 P0P3口 鎖存器。3.1.3 I/O 接口四個8位并行I/O接口 P0-P&每個口既可以用作輸入，也可以用作輸出。它們都是雙向端口，每個端口有8條I/O線，均可輸入/輸出。P0-P3 口四個鎖存器同 RAM統一編址，可以把I/O 口當作一般特殊功能寄存器來尋址。一個全雙工 UART （通用異步接收發送器）的串行I/O 口。用于實現單片機之間或單片機與 微機之間的串行通信。3.1.4 定時器/計數

25、器89c51有兩個定時器/計數器，每個定時器/計數器都可以設置成計數方式，用以對 外部事件進行計數，也可以設置成定時方式，并可以根據計數或定時的結果實現 計算機控制。3.1.5 五個中斷源的中斷控制系統1.INT0外部中斷0請求，低電平有效。通過P3.2弓|腳輸入。1.1 NT1 外部中斷1請求，低電平有效。通過P3.3弓I腳輸入。3 .T0定時器/計數器0溢出中斷請求。4 .T1定時器/計數器1溢出中斷請求。5 .TX/RX 由行口中斷請求。當用行口完成一幀數據的發送或接收時，便請求 中斷。6 .1.6振蕩器及定時電路石英晶體和微調電容需要外接。最高允許振蕩頻率 24MHZ。89C51單片機

26、片內有 振蕩電路，只需外接石英晶體和頻率微調電容（2個30pF左右），其頻率范圍為 1.2MHz-12MHz。以上各個部分通過內部數據總線相連接。3.2 89C51單片機引腳及其功能89C51系歹I中各種芯片的弓I腳是互相兼容的，如 89C51, 8751和8031均采用40 腳雙列直插封裝（DIP）方式。當然,不同芯片之間引腳功能也略有差異。89C51單片機是高性能單片機，因為受到引腳數目的限制，所以有不少引腳具有第二功 能，如下圖所示。P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/ P3.0TXD/ P3.1T0/ P3.4T1/ P3.5WR/P3

27、.6RD/ P3.7XTAL2XTAL1VssVcc ( + )P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VppALE/PROGP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0圖3-2 89C51弓唧VssVccRST/VPD端口 0端口 1RXDT0T1圖3-3 89C51弓唧 端口 2各引腳功能簡要說明如下：3.2.1 電源引腳Vcc和Vss1 .Vcc (40腳)：電源端，為+5V。2 .Vss (20腳):接地端。3 .2.2時鐘電路引腳XTAL1和XTAL21 .XTAL1 (19):接外部晶體和微調電容的一端；在采用外部時鐘時，該引腳必

28、須接地。2 .XTAL2 (18):接外部晶體和微調電容的另一端；若采用外部時鐘電路時，該 引腳輸入外部時鐘脈沖。XTAL1二XTAL2803089C518751EA/Vpp PSEN 一ALE/PROG 一* r 端：nr< '*" 3 I3.2.3控制信號引腳 RST, ALE, /PSEN和/EA1 .RST/VPD（9腳）：復位信號與備用電源的輸入端。RST是復位信號輸入端，高電平有效。保持兩個機器周期的高電平時，就可以完成復位操作。RST引腳的第二功能是VPD,即備用電源的輸入端。2 .ALE/PROG（30腳）：地址鎖存允許信號端。當 89C51上電正常工作

29、后，ALE 引腳不斷向外輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率 fosc的1/6。CPU訪問片外 存儲器時，ALE輸出信號作為鎖存低8位地址的控制信號。不訪問片外存儲器 時，ALE端也以振蕩頻率的1/6固定輸出正脈沖，因而 ALE信號可以用作對外輸 出時鐘或定時信號。ALE負載驅動能力-8個LS型TTL（低功耗甚高速TTL）負 載。第二功能PROG在對片內帶有4KB EPROM的8751編程寫入（固化程序） 時，作為編程脈沖輸入端。3 .PSEN（29腳）：程序存儲允許輸出信號端。在訪問片外程序存儲器時，此端定時 輸出負脈沖作為讀片外存儲器的選通信號。此引腳接EPROM的OE端。PSEN端有效，即

30、允許讀出 EPROM/ROM中的指令碼。PSEN負載-8個LS型TTL負 載。4 .EA/Vpp（31腳）：外部程序存儲器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端。 當EA 引腳接高電平時，CPU只訪問片內EPROM/ROM并執行內部程序存儲器中的指 令，但當PC（程序計數器）的值超過0FFFH（對8751/89C51為4KB）時，將自動轉 去執行片外程序存儲器的程序。當輸入信號EA引腳接低電平（接地）時，CPU只訪問外部EPROM/ROM并執行外部程序存儲器中的指令，而不管是否有片內程 序存儲器。對于無片內 ROM的8031或8032,需外擴EPROM,此時必須將EA 引腳接地。如是擁有片內 RO

31、M的89C51,外擴EPROM也是可以的，但也要將 EA接地。第二功能Vpp是對8751片內EPROM固化編程時，作為施加較高編程電壓（一般 12V-21V）的輸入端。3.2.4輸入/輸出端口 P0, P1, P2和P31 .P0 口（P0.0-P0739-32腳）：P0 口是一個漏極開路的8位準雙向I/O端口。作為 漏極開路的輸出端口，每個能驅動 8個LS型TTL負載。當P0 口作為輸入口使用 時，應先向口鎖存器（地址80H）寫入全1,此時P0口的全部引腳浮空，可作為高 阻抗輸入。作輸入口使用時要先寫1,這就是準雙向的含義。在 CPU訪問片外存 儲器（8031片外EPROM或RAM ）時，P

32、0 口是分時提供低8位地址和8位數據 的復用總線。在此期間，P0 口內部上拉電阻有效。2 .P1 口（P1.0-P1.7,1-8腳）:P1 口是一個帶內部上拉電阻的 8位準雙向I/O端口。 P1 口的每一位能驅動（灌入或輸出電流）4個LS型TTL負載。在P1 口作為 輸入口使用時，應先向P1 口鎖存器（地址90H）寫入全1,此時P1 口引腳有內部 上拉電阻拉成高電平。3 .P2 口（P2.0-P2.7,21-28腳）：P2 口是一個帶內部上拉電阻的 8位準雙向I/O端 口。P2 口的每一位能驅動（灌入或輸出電流）4個LS型TTL負載。在訪問片外 EPROM/ROM時，它輸出高8位地址。4 .P

33、3口（P3.0-P3710-17腳）：P3 口是一個帶內部上拉電阻的 8位準雙向I/O端 口。P3 口的每一位能驅動（灌入或輸出電流）4個LS型TTL負載。P3 口與其他I/O 端口有很大區別，它除作為一般準雙向I/O 口外，每個引腳還具有第二功能。3.3系統運動控制部分設計3.3.1 電機選型電機種類繁多，本設計采用比較常見的兩種電機進行比較，并結合實際情況選出 最佳方案：直流電動機直流電動機是依靠直流工作電壓運行的電動機，廣泛應用于收錄機、錄像機、影 碟機、電動剃須刀、電吹風、電子表、玩具等。直流電動機具有調速性能好、起 動容易、能夠載重起動等優點，所以目前直流電動機的應用仍然很廣泛，尤其

34、在 可控硅直流電源出現以后。步進電動機步進電動機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的 情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負 載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。步進電動機 主要應用在數控機床制造領域，由于步進電動機不需要A/D轉換，能夠直接將數字脈沖信號轉化成為角位移，所以一直被認為是最理想的數控機床執行元件。綜合本設計的要求，采用價格較便宜的直流電動機。3.3.2 L298N驅動電機恒壓恒流橋式2A驅動芯片L298N。L298是SGS公司的產品，比較常見的是15 腳Multiwatt封裝的L298N,內部同樣包

35、含4通道邏輯驅動電路?？梢苑奖愕尿?動兩個直流電機，或一個兩相步進電機。L298N芯片可以驅動兩個二相電機，也可以驅動一個四相電機，輸出電壓最高可達 50V,可以直接通過電源來調節輸出 電壓；可以直接用單片機的IO 口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。L298N可接受標準TTL邏輯電平信號VSS, VSS可接4. 57 V電壓。4腳VS 接電源電壓，VS電壓范圍VIH為+2. 546 V。輸出電流可達2. 5 A,可驅動 電感性負載。1腳和15腳下管的發射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形 成電流傳感信號。L298可驅動2個電動機，OUT1 , OUT2和OUT3, OUT4之間 可分

36、別接電動機，本實驗裝置我們選用驅動一臺電動機。5, 7, 10, 12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉。EnA, EnB接控制使能端，控制電機的停轉。表 1是L298N功能邏輯圖。UtGtK)« *ft 1L29S*功髭懾塊圖3-4 L298N內部功能及邏輯圖In3, In4的邏輯圖與表1相同。由表1可知EnA為低電平時，輸入電平對電機控 制起作用，當EnA為高電平，輸入電平為一高一低，電機正或反轉。同為低電平 電機停止，同為高電平電機剎停。L298N控制器原理如下：下圖是控制器原理圖，由3個虛線框圖組成。停止 iTK 反科 軻停 f¥ilVRTH圖3-5控制器原理圖(1

37、)虛線框圖1控制電機正反轉，U1A, U2A是比較器，VI來自爐體壓強傳感 器的電壓。當VI>VRBF1時，U1A輸出高電平，U2A輸出高電平經反相器變為低電平，電機正轉。同理 VI<VRBF1時，電機反轉。電機正反轉可控制抽氣機 抽出氣體的流量，從而改變爐體壓強。(2)虛線框圖2中，U3A, U4A兩個比較器組成雙限比較器，當 VB<VI<VA 時輸出低電平，當VI >VA , VI <VB時輸出高電平。VA , VB是由爐體壓強轉 感器轉換電壓的上下限，即反應爐體壓強控制范圍。根據工藝要求，我們可自行 規定VA , VB的值，只要爐體壓強在 VA , V

38、B所確定范圍之間電機停轉(注意 VB<VRBF1<VA,如果不在這個范圍內，系統不穩定)。(3)虛線框圖3是一個長延時電路。U5A是一個比較器，Rs1是采樣電阻， VRBF2是電機過流電壓。Rs1上電壓大于VREF2,電機過流，U5A輸出低電 平。由上面可知，框圖1控制電機正反轉，框圖2控制爐體壓強的紋波大小。當 爐體壓強太小或太大時，電動機轉到兩端固定位置停止，根據直流電機穩態運行 方程：U = CeC»N + Raia其中：為電機每極磁通量；Ce為電動勢常數；N為電機轉數；Ia為電樞電流； Ra電樞回路電阻。電機轉數N為0,電機的電流急劇增加，時間過長將會使電機燒壞。

39、但電機起動 時，電機中線圈中的電流也急劇變大，因此我們必須把這兩種狀態分開。長延時 電路可把這兩種狀態區分出來。長延時電路工作原理：當 Rs1過流U5A產生一 個負脈沖經過微分后，脈沖觸發 555的2腳，電路置位，3腳輸出高電平，由于 放電端7腳開路，C1, R5及U6A組成積分器開始積分，電容 C1上的充電電壓 線性上升，延時運放積分常數為 100R5C1。當C1上充電電壓，即6腳電壓超過 2/3 VCC, 555電路復位，輸出低電平。電機啟動時間一般小于0. 8 s, C1充電時間一般為0. 81 & U5A輸出電平與555的3腳輸出電平經U7相或，如果 U5A輸出低電平大于C1充

40、電時間，U7在C1充電后輸出低電平由與門U8輸入 到L298N的6腳ENA端使電機停止。如果 U5A的輸出電平小于C1充電時間，6 腳不動作電機的正常啟動。長延時電路吸收電機啟動過流電壓波形，從而使電機 正常啟動。下圖是其引腳圖：令:SvFl乙散熱片與8腳連通二1CUUHLM' SLMSING HOUTPUT 43OUTPUT 3INPUT 4nL NAUt E HINPUT 3,LOGIC SUPPIV VOLTAGE Vu3 GN口3INPUT?、E MABLE AnINPUT 1、SUPH-T VOL tAGL 7、3OurPUT2oumjT i3CURHtNl SttolNG

41、AOHT3TN3二EN4 § OLEBZ86W!z0，6?xgu6811圖3-6 L298N引腳圖EN A 駕 +VS 5 ENB OL1T1SENSE A oirrz圖3-7 L298N與51單片機連接及電機驅動圖1、15腳是輸出電流反饋引腳，其它與 L293相同。在通常使用中這兩個引腳也可 以直接接地。上圖是其與51單片機連接的電路圖。3.4 無線電發射接收模塊介紹本設計采用輔助模塊，由于無線電的設計涉及的學科知識面比較廣，調頻比較困 難。故此本設計直接應用市場上的成品無線電模塊，出于成本的考慮，選用的無 線電的有效控制距離是比較短的，但是這個不限制本設計功能的實現，距離的遠 近

42、用戶完全可以根據需要更換模塊。本設計采用的是市面上常見的PT2262/2272無線模塊。PT2262/2272是臺灣普城公司生產的一種 CMOS工藝制造的低功耗低價位通用編 解碼電路（目前也有國產的代用產品產品如 SC*,HS*等），PT2262/2272最 多可有12位（A0-A11）三態地址端管腳（懸空，接高電平,接低電平）,任意組合可提供 531441地址碼,PT2262最多可有6位（D0-D5）數據端管腳，設定的地址碼 和數據碼從17腳用行輸出，可用于無線遙控發射電路。編碼芯片PT2262發出的編碼信號由：地址碼、數據碼、同步碼組成一個完整的 碼字，解碼芯片PT2272接收到信號后，其

43、地址碼經過兩次比較核對后，VT腳才輸出高電平，與此同時相應的數據腳也輸出高電平，如果發送端一直按住按鍵， 編碼芯片也會連續發射。當發射機沒有按鍵按下時，PT2262不接通電源，其17腳為低電平，所以315MHz的高頻發射電路不工作，當有按鍵按下時，PT2262得電工作，其第17腳輸出經調制的申行數據信號，當17腳為高電平期間315MHz 的高頻發射電路起振并發射等幅高頻信號，當17腳為低平期間315MHz的高頻發射電路停止振蕩，所以高頻發射電路完全收控于PT2262的17腳輸出的數字信號，從而對高頻電路完成幅度鍵控（ASK調制）相當于調制度為100%的調幅。 編碼電路PT2262PT2262特

44、點CMOS工藝制造，低功耗 外部元器件少 RC振蕩電阻 工作電壓范圍寬：2.6-15v 數據最多可達6位 l地址碼最多可達531441種 應用范圍： 車輛防盜系統 家庭防盜系統 遙控玩具 其他電器遙控 引腳圖：圖3-8 PT2262引腳圖管腳說明：名稱管腳說明A0-A11 1-8、10-13地址管腳，用于進行地址編碼，可置為“0”，”1'懸，“f”（ 空），D0-D5 7-8、10-13數據輸入端，有一個為“1即有編碼發出，內部下拉 Vcc 18電 源正端（+）Vss 9電源負端（一）TE 14編碼啟動端，用于多數據的編碼發射，低電平有效；OSC1 16振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電

45、阻決定振蕩頻率；OSC2 15振蕩電阻振蕩器輸出端；Dout 17編碼輸出端（正常時為低電平）應用原理圖：K FT翟62時廣踽嘶三后S加.郎工 K 黑姆總K松2緘的10r3辨為裁裙M 由內華開果掙解應，才/W比剪.因制笛號秋崩CTXB耙人.ww I -刀期赭7AlU KPweDOVT Mb m nAKWMEAMJ：Aim©LT12臼ai*FH謝bVSr4*3X9情邃的城科器依然擲燈器7輜第"和散案弊/ 期史的野2輜的網(13)跑改蹬73的的門聞 如2262的1腳接q© (勒亶德的13罰，則駕72的 ，解范也獲卜M f源舞笈的持舞、,才瀛正畿解件.畫以上的VI用的電

46、冰史不構的3J3KIZ飾22620碼發射雙懶理國圖3-9 PT2262應用原理圖在具體的應用中，外接振蕩電阻可根據需要進行適當的調節，阻值越大振蕩頻率 越慢，編碼的寬度越大，發碼一幀的時間越長.推薦值:2262/4.7M/2272/820K 2262/3.3M/2272/680K 2262/1.2M/2272/200K解碼電路PT2272引腳圖：外形圖及流試應用圖48,收PT2272AO Al A2A3 A4 ASA6/D5燈/D4y”PT2272VccVI0SC1 osaDINAW/tX)A10/D!2，FWA8/D3圖3-10 PT2272弓唧圖名稱管腳說明A0-A11 1-8、10-13

47、地址管腳，用于進行地址編碼，可置為“0”，“1懸空才必須與 2262一致，否則不解碼D0-D5 7-8、10-13地址或數據管腳，當做為數據管腳時，只有在地址碼與2262一致, 數據管腳才能輸出與2262數據端對應的高電平，否則輸出為低電平，鎖存型只有在 接收到下一數據才能轉換Vcc 18電源正端（十 ）Vss 9電源負端（一）DIN 14數據信號輸入端，來自接收模塊輸出端OSC1 16振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率；OSC2 15振蕩電阻振蕩器輸出端；VT 17解碼有效確認 輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態）應用原理圖：0315MHz帶2272解碼接收板原理圖皿K PT

48、2272的箭鑿收#&W涉砂f（ WZ?的理3,黑解狎后的鍛爭勝*褥 m mm 制rw*三毒«田 血 曹j #留， m Et窈妣“ t皿 修出的龜*潭石的疔渡嬉號.R11 10k丁丁丁丁 J圖3-11 PT2272應用原理圖PT2272解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有 L4/M4/L6/M6之分，其中L表示鎖存輸出，數據只要成功接收就能一直保持對應的電平狀態，直到下次遙 控數據發生變化時改變。M表示非鎖存輸出，數據腳輸出的電平是瞬時的而且和 發射端是否發射相對應，可以用于類似點動的控制。后綴的 6和4表示有幾路并 行的控制通道，當采用4路并行數據時（PT2272-M4）

49、,對應的地址編碼應該是8 位，如果采用6路的并行數據時（PT2272-M6）,對應的地址編碼應該是 6位。3.5 51單片機的最小應用系統設計89C51是片內有ROM/EPROM的單片機，因此，這種芯片構成的最小系統簡單、 可靠。用80C51單片機構成最小應用系統時，只要將單片機接上時鐘電路和復位 電路即可，如圖3.1 80C51單片機最小系統所示。由于集成度的限制，最小應用 系統只能用作一些小型的控制單元。其應用特點：(1)有可供用戶使用的大量I/O 口線。(2)內部存儲器容量有限。(3)應用系統開發具有特殊性。圖3-12 89C51單片機最小系統1、時鐘電路89C51雖然有內部振蕩電路，但

50、要形成時鐘，必須外部附加電路。89C51單片機的時鐘產生方法有兩種。內部時鐘方式和外部時鐘方式。本設計采用內部時鐘方式，利用芯片內部的振蕩電路，在 XTAL1、XTAL2引腳 上外接定時元件，內部的振蕩電路便產生自激振蕩。本設計采用最常用的內部時 鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯諧振回路。振蕩晶體可在1.2MHZ至U12MHz之間選擇。電容值無嚴格要求，但電容取值對振蕩頻率輸出的穩定性、 大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CX1、CX2可在20pF到100pF之間取值，但在60pF到70pF時振蕩器有較高的頻率穩定性。所以本設計中，振蕩晶體 選擇6MHZ,電容選擇65pF。在設計印刷電路板

51、時，晶體和電容應盡可能靠近單片機芯片安裝，以減少寄生電 容，更好的保證振蕩器穩定和可靠地工作。為了提高溫度穩定性，應采用 NPO 電容。2、復位電路89C51的復位是由外部的復位電路來實現的。復位引腳RST通過一個斯密特觸發器用來抑制噪聲，在每個機器周期的 S5P2斯密特觸發器的輸出電平由復位電路 采樣一次，然后才能得到內部復位操作所需要的信號。復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。最簡單的上電自動復位電路中上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實 現的。只要Vcc的上升時間不超過1ms就可以實現自動上電復位。時鐘頻率用 6MHZ 時 C 取 22uF,R取 1KQ。除了上電復位

52、外，有時還需要按鍵手動復位。本設計就是用的按鍵手動復位。按 鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復位是通過RST端經電阻與電源Vcc接通而實現的。按鍵手動復位電路見圖 3.2。時鐘頻率選用6MHZ時，C 取 22uF,Rs取 200Q, RK 取 1KQ。3.6 PWM調速系統為順利實現電動小汽車的左轉和右轉，本設計采用了可逆PWM變換器?？赡鍼WM變換器主電路的結構式有H型、T型等類型。我們在設計中采用了常用的 雙極式H型變換器，它是由4個三極電力晶體管和4個續流二極管組成的橋式電 路。圖3.4為雙極式H型可逆PWM變換器的電路原理圖。4個電力晶體管的基極驅動電壓分為兩組。VT1和V

53、T4同時導通和關斷，其驅動電路中Ub1=Ub4; VT2和VT3同時動作，其驅動電壓 Ub2=Ub3= -Ub1。雙極式 PWM變換器的優點如下：(1)電流一定連續；(2)可使電動機在四象限中運行；(3)電機停止時有微振電流，能消除靜摩擦死區；(4)低速時，每個晶體管的驅動脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導通；(5)低速平穩性好，調速范圍可達 20000左右。1、脈寬調制原理：脈寬調制器本身是一個由運算放大器和幾個輸入信號組成的電壓比較器。運算放圖3-14雙極式H型可逆PWM變換器電路原理圖大器工作在開換狀態，稍微有一點輸入信號就可使其輸出電壓達到飽和值，當輸 入電壓極性改變時，輸出電壓就在正

54、、負飽和值之間變化，這樣就完成了把連續 電壓變成脈沖電壓的轉換作用。加在運算放大器反相輸入端上的有三個輸入信 號。一個輸入信號是鋸齒波調制信號，另一個是控制電壓，具極性大小可隨時改 變，與鋸齒波調制信號相減，從而在運算放大器的輸出端得到周期不變、脈寬可 變的調制輸出電壓。只要改變控制電壓的極性，也就改變了 PWM變換器輸出平均 電壓的極性，因而改變了電動機的轉向。改變控制電壓的大小，則調節了輸出脈 沖電壓的寬度，從而調節電動機的轉速。只要鋸齒波的線性度足夠好，輸出脈沖 的寬度是和控制電壓的大小成正比的。2、邏輯延時環節：在可逆PWM變換器中，跨接在電源兩端的上下兩個晶體管經常交替工作，由于 晶

55、體管的關斷過程中有一段存儲時間和電流下降時間，總稱關斷時間，在這段時 間內晶體管并未完全關斷。如果在此期間另一個晶體管已經導通，則將造成上下 兩管之通，從而使電源正負極短路。為避免發生這種情況，設置了由RC電路構成的延時環節。4軟件設計系統軟件設計說明：在進行微機控制系統設計時，除了系統硬件設計外，大量的工作就是如何根據每 個生產對象的實際需要設計應用程序。因此，軟件設計在微機控制系統設計中占 重要地位。對于本系統，軟件更為重要。在單片機控制系統中，大體上可分為數據處理、過程控制兩個基本類型。數據處 理包括：數據的采集、數字濾波、標度變換等。過程控制程序主要是使單片機按 一定的方法進行計算，然

56、后再輸出，以便控制生產。為了完成上述任務，在進行軟件設計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一 部分叫做一個模塊。所謂 模塊”，實質上就是所完成一定功能，相對獨立的程序 段，這種程序設計方法叫模塊程序設計法。模塊程序設計法的主要優點是：單個模塊比起一個完整的程序易編寫及調試；模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務在不同條件下調用；模塊程序允許設計者分割任務和利用已有程序，為設計者提供方便。本系統軟件采用模塊化結構，由主程序、前進子程序、后退子程序、左轉子程序、右轉子程序、口字路線子程序構成。程序設計：ORG 0000HAGAIN: JB P2.0,Z1 ;前=1 跳轉LJMP MAIN ;跳到 MAIN ORG 0030H MAIN: MOV P2,#00H JB P2.1,Z2 ;后 JB P2.2,Z3 ;左 JB P2.3,Z4 右 CLR