基于单片机遥控小车的设计

1、基于单片机遥控小车的设计摘 要随着电子业的发展，自动化已不再是一个新鲜的话题，无人驾驶的遥控小汽车也必将进入实用阶段，智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。智能电动车就是其中的一个体现。本系统模拟基于51单片机的遥控小车的设计。89C51单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。这里介绍的是如何用89C51单片机来实现无线遥控小车的毕业设计，该设计是结合实际应用而确定的设计类课题。本系统以设计题目的要求为目的，采用89C51单片机为控制核心，采用L298N对小车电机的控制，

2、利用以PT2262/PT2272芯片的无线遥控模块装置，本次设计基于完备的软硬件系统，很好的实现了电动小汽车的前后行进，特定路径的行驶，以及停车。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析关键词:单片机；无线控制技术；PWM调速；L298N；PT2262/2272。IThe Design of Remote Control Car BasedOn MCUAbstractAlong with the development of electronic, automation is not a fresh word any more,

3、 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 humans management, used in scientific exploration and so on. Smart electric car is one of expre

4、ssion. 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 combination of th

5、e 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 whole system of t

6、he 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 录1 前 言 . 42 方案设计与论证 . 62.1 直流调速系统 . 62.2 无线控制系统 . 72.3 系统原理图 . 83 硬件设计与实现 .

7、 103.1 89C51单片机硬件结构 . 103.1.1 一个8位的微处理器（CPU） . 113.1.2 存储器 . 113.1.3 I/O接口 . 123.1.4 定时器/计数器 . 123.1.5 五个中断源的中断控制系统 . 123.1.6振荡器及定时电路 . 133.2 89C51单片机引脚及其功能 . 133.2.1 电源引脚Vcc和Vss . 143.2.2 时钟电路引脚XTAL1和XTAL2 . 143.2.3 控制信号引脚RST，ALE，/PSEN和/EA . 153.2.4 输入/输出端口P0，P1，P2和P3 . 153.3 系统运动控制部分设计 . 163.3.1 电

8、机选型 . 163.3.2 L298N驱动电机 . 173.4 无线电发射接收模块介绍 . 203.5 51单片机的最小应用系统设计 . 243.6 PWM调速系统 . 264 软件设计 . 295 测试数据、测试结果分析及结论 . 31 致 谢 . 错误！未定义书签。参考文献 . 32附录1 程序清单 . 33附录2 系统电路图 . 34 III1 前 言近年来，随着电子技术的飞速发展，无线遥控已被广泛应用到日常生活及工业控制当中，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，工业智能可能控制等多种领域都有应用。本文基于单片机控制的设计思想，选用廉价

9、的遥控编码解码集成电路（PT2262/PT2272），采用L298N专用电机驱动芯片驱动电机，通过PWM脉冲调速，外围安装无线遥控集成模块，实现了小车的无线智能遥控。随着汽车工业的迅速发展，关于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智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。根据题目的要求，确定如下方案：在现有电动车模型的基础上，加装无线控制模块，电机驱动模块，实现对电动车的无线遥控，并将数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所接收

10、到检测的数据实现对电动车的控制。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。本设计采用MCS-51系列中的80C51单片机。80C51是一款八位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。它是第三代单片机的代表。第三代单片机包括了Intel公司发展MCS-51系列的新一代产品，如8C15280C51FA/FB80C51GA/GB8C4518C452,还包括了PhilipsSiemensADMFujutsuOKIHarria-MetraATMEL等公司以80C51为核心推出的大量各具特色与80C51兼容的单片机。新一代的单片机的最主要的技

11、术特点是向外部接口电路扩展，以实现Microcomputer完善的控制功能为己任，将一些外部接口功能单元如A/DPWMPCA(可编程计数器阵列)WDT(监视定时器)高速I/O口计数器的捕获/比较逻辑等。这一代单片机中，在总线方面最重要的进展是为单片机配置了芯片间的串行总线，为单片机应用系统设计提供了更加灵活的方式。Philips公司还为这一代单片机80C51系列8C592单片机引入了具有较强功能的设备间网络系统总线-CAN(Controller Area Network BUS).新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了良好的基础。本设计就采用了比较先进的80C51

12、为控制核心，80C51采用CHOMS工艺，功耗很低。该设计具有实际意义，可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面。尤其是在足球机器人研究方面具有很好的发展前景。所以本设计与实际相结合，现实意义很强。2 方案设计与论证本章围绕系统的总体设计，介绍系统的组成，并提出各个组成部分系统的各种方案，并综合比较，并选出最佳方案。根据题目的要求，整个系统的构成是由两部分组成。一部分是硬件系统， 一部分是软件系统。硬件方案确定如下：在现有电动车模型的基础上，加装无线控制模块，电机驱动模块，实现对电动车的无线遥控，并将数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所接收到检测的数据实现对电动车的控制。这种方案能实

13、现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。2.1 直流调速系统方案一：串电阻调速系统旋转变流系统由交流发电机拖动直流电动机实现变流，由发电机给需要调速的直流电动机供电，调节发电机的励磁电流即可改变其输出电压，从而调节电动机的转速。改变励磁电流的方向则输出电压的极性和电动机的转向都随着改变，所以G-M系统的可逆运行是很容易实现的。该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，设备多、体积大、费用高、效率低、维护不方便等缺点。且技术落后，因此搁置不用。方案二：静止可控整流器简称V-M系统。V-M系统是当今直流调速系统

14、的主要形式。它可以是单相、三相或更多相数，半波、全波、半控、全控等类型，可实现平滑调速。V-M系统的缺点是晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。它的另一个缺点是运行条件要求高，维护运行麻烦。最后，当系统处于低速运行时，系统的功率因数很低，并产生较大的谐波电流危害附近的用电设备。方案三：脉宽调速系统采用晶闸管的直流斩波器基本原理与整流电路不同的是，在这里晶闸管不受相位控制，而是工作在开关状态。当晶闸管被触发导通时，电源电压加到电动机上，当晶闸管关断时，直流电源与电动机断开，电动机经二极管续流，两端电压接近于零。脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）

15、，简称PWM。脉冲周期不变，只改变晶闸管的导通时间，即通过改变脉冲宽度来进行直流调速。与V-M系统相比，PWM调速系统有下列优点：（1）由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流，电枢电流容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1：10000左右。由于电流波形比V-M系统好，在相同的平均电流下，电动机的损耗和发热都比较小。（2）同样由于开关频率高，若与快速响应的电机相配合，系统可以获得很宽的频带，因此快速响应性能好，动态抗扰能力强。（3）由于电力电子器件只工作在开关状态，主电路损耗较小，装置效率较高。根据以上综合比较，以及本设计中受控电机的容量

16、和直流电机调速的发展方向，本设计采用了H型单极型可逆PWM变换器进行调速。脉宽调速系统的主电路采用脉宽调制式变换器，简称PWM变换器。脉宽调速也可通过单片机控制继电器的闭合来实现，但是驱动能力有限。为顺利实现电动小汽车的前行与倒车，本设计采用了可逆PWM变换器。可逆PWM变换器主电路的结构式有H型、T型等类型。我们在设计中采用了常用的双极式H型变换器，它是由4个三极电力晶体管和4个续流二极管组成的桥式电路。2.2 无线控制系统无线遥控简介“无线遥控(wireless remote control)”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用讯息的

17、按钮锁组成。时至今日，无线遥控器已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。随着科技的进步，无线遥控器也扩展到许多的种类，简单来说常见的有两种，一种是家电常用的红外遥控模式（IR Remote Control），另一种是防盗警报设备、门窗遥控、汽车遥控等等常见的无线电遥控模式（RF Remote Control）。两种各有吧不同的优势，应用领域也各有不同。方案一：红外遥控系统红外遥控器（IR Remote Control）是利用波长为0.761.5m之间的近红外线来传送控制信号的遥控设备。特点：不影响周边环境、不干扰其他其他电器设备。由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通

18、用的遥控器而不会产生相互干扰；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需要任何调试即可投入工作；编解码容易，可进行多路遥控。因此，现在红外遥控在家用电器、室内近距离（小于10米）遥控中得到了广泛的应用。方案二：无线遥控系统无线电遥控器（RF Remote Control）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，可以指令或驱动其他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控制器种类，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

19、域得到了广泛的应用。无线遥控器和红外遥控器的区别红外遥控器和无线遥控器是对不同的载波来说的，红外遥控器是用红外线来传送控制信号的，它的特点是有方向性，不能有阻挡；无线遥控器是用无线电波来传送控制的信号的，它的特点是无方向性，可以不面对面控制，距离远（可达数十米，甚至数公里），容易受电磁干扰，在需要远距离穿透或者无方向性控制领域，比如工业控制等等，使用无线电遥控器较易解决。根据以上综合比较，并结合本设计的实际情况，本设计采用无线电遥控模式，进行对小车的控制。2.3 系统原理图简易智能电动车采用89C51单片机进行智能控制。开始由手动启动小车，并复位，当小车接收到无线电波开始，通过单片机控制小车开

20、始调速；系统的前后左右行进均由单片机控制实现；在电动车进驶过程中，采用双极式H型PWM脉宽调制技术，以提高系统的静动态性能；系统的无线遥控有无线编码解码芯片PT2262和PT2272构成的集成模块，以提高系统的无线稳定性。图2-1 系统原理图3 硬件设计与实现一个单片机应用系统的硬件电路设计包含有两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROMRAMI/O口定时/记数器中断系统等能量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统配置，既按照系统功能要求配置外围设备，如键盘显示器打印机A/DD/A转换器等，要设计合适的接口电路。89C51单片机是

21、把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。但对各种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单片机硬件结构89C51是Intel公司生产的一个单片机系列的名称。该公司继1976推出MCS-48系列8位单片机后，又于1980年推出了89C51系列高档8位单片机。属于这一系列的单片机芯片有很多种，如8051，8031，875

22、1，80C51BH等等，它们的基本组成、基本性能和指令系统都是相同的。图3-1 89C51单片机结构框图在一小块芯片上，集成了一个微型计算机的各个组成部分。每一个单片机包括：3.1.1 一个8位的微处理器（CPU）CPU是单片机的核心，是计算机的控制和指挥中心，有运算器和控制器等部件组成。3.1.2 存储器89C51片内有ROM（程序存储器，只能读）和RAM（数据存储器，可读可写）两类，他们有各自独立的存储地址空间，与一般微机的存储器配置方式很不相同。1.程序存储器（ROM）存放程序，一些原始数据和表格。89C51及8751的片内程序存储器容量为4KB，地址从0000H开始，用于存放程序和表格

23、常数。 2.数据存储器（RAM）存放可以读/写的数据-运算的中间结果、最终结果、欲显示的数据等。89C51片内数据存储器均为128B，地址为00H-7FH，用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲等。 在这128B的RAM中，有32个字节单元可指定为工作寄存器，这同一般微处理器不同。89C51的片内RAM和工作寄存器排在一个队列里统一编址。3. 特殊功能寄存器89C51单片机内部还有SP，DPTR，PCON，IE，IP等特殊功能寄存器，它们也同128字节RAM在一个队列编址，地址为80HFFH。在这128字节RAM单元中有21个特殊功能寄存器（SFR），在这些特殊功能寄存器中还包括P0P3

24、口锁存器。3.1.3 I/O接口四个8位并行I/O接口P0-P3。每个口既可以用作输入，也可以用作输出。它们都是双向端口，每个端口有8条I/O线，均可输入/输出。P0-P3口四个锁存器同RAM统一编址，可以把I/O口当作一般特殊功能寄存器来寻址。一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口。 用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信。3.1.4 定时器/计数器89c51有两个定时器/计数器，每个定时器/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。3.1.5 五个中断源的中断控制系统1.INT0外部中断0请求

25、，低电平有效。通过P3.2引脚输入。2.INT1外部中断1请求，低电平有效。通过P3.3引脚输入。3.T0定时器/计数器0溢出中断请求。4.T1定时器/计数器1溢出中断请求。5.TX/RX串行口中断请求。当串行口完成一帧数据的发送或接收时，便请求中断。3.1.6振荡器及定时电路石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率24MHZ。89C51单片机片内有振荡电路，只需外接石英晶体和频率微调电容（2个30pF左右），其频率范围为1.2MHz-12MHz。以上各个部分通过内部数据总线相连接。3.2 89C51单片机引脚及其功能89C51系列中各种芯片的引脚是互相兼容的，如89C51，8751和80

26、31均采用40脚双列直插封装（DIP）方式。当然，不同芯片之间引脚功能也略有差异。89C51单片机是高性能单片机，因为受到引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能，如下图所示。P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/ P3.0TXD/ P3.1T0/ P3.4T1/ P3.5WR/ P3.6RD/ P3.7XTAL2XTAL1VssVcc（）P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VppALE/PROGP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0图3-2 89C51引脚VssVccRST/VPD端

27、口0端口1RXDT0T1图3-3 89C51引脚 端口2各引脚功能简要说明如下：3.2.1 电源引脚Vcc和Vss1.Vcc（40脚）：电源端，为+5V。2.Vss（20脚）：接地端。3.2.2 时钟电路引脚XTAL1和XTAL21.XTAL1（19）：接外部晶体和微调电容的一端；在采用外部时钟时，该引脚必须接地。2.XTAL2（18）：接外部晶体和微调电容的另一端；若采用外部时钟电路时，该引脚输入外部时钟脉冲。3.2.3 控制信号引脚RST，ALE，/PSEN和/EA1.RST/VPD(9脚）：复位信号与备用电源的输入端。RST是复位信号输入端，高电平有效。保持两个机器周期的高电平时，就可以

28、完成复位操作。RST引脚的第二功能是VPD，即备用电源的输入端。2.ALE/PROG(30脚）：地址锁存允许信号端。当89C51上电正常工作后，ALE引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率fosc的1/6。CPU访问片外存储器时，ALE输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。不访问片外存储器时，ALE端也以振荡频率的1/6固定输出正脉冲，因而ALE信号可以用作对外输出时钟或定时信号。ALE负载驱动能力-8个LS型TTL(低功耗甚高速TTL)负载。第二功能PROG在对片内带有4KB EPROM的8751编程写入（固化程序）时，作为编程脉冲输入端。3.PSEN(29脚)：程序存储允许输出信号

29、端。在访问片外程序存储器时，此端定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号。此引脚接EPROM的OE端。PSEN端有效，即允许读出EPROM/ROM中的指令码。PSEN负载-8个LS型TTL负载。4.EA/Vpp(31脚)：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。 当EA引脚接高电平时，CPU只访问片内EPROM/ROM并执行内部程序存储器中的指令，但当PC(程序计数器)的值超过0FFFH(对8751/89C51为4KB)时，将自动转去执行片外程序存储器的程序。当输入信号EA引脚接低电平(接地)时，CPU只访问外部EPROM/ROM并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储

30、器。对于无片内ROM的8031或8032，需外扩EPROM，此时必须将EA引脚接地。如是拥有片内ROM的89C51，外扩EPROM也是可以的，但也要将EA接地。第二功能Vpp是对8751片内EPROM固化编程时，作为施加较高编程电压(一般12V-21V)的输入端。3.2.4 输入/输出端口P0，P1，P2和P31.P0 口(P0.0-P0.7,39-32脚)：P0口是一个漏极开路的8位准双向I/O端口。作为漏极开路的输出端口，每个能驱动8个LS型TTL负载。当 P0口作为输入口使用时，应先向口锁存器(地址80H)写入全1，此时P0口的全部引脚浮空，可作为高阻抗输入。作输入口使用时要先写1，这就

31、是准双向的含义。在CPU访问片外存储器（8031片外EPROM或RAM ）时，P0口是分时提供低8位地址和8位数据的复用总线。在此期间，P0口内部上拉电阻有效。2.P1口(P1.0-P1.7,1-8脚)：P1口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口。P1口的每一位能驱动(灌入或输出电流)4个LS型TTL负载。在P1口作为输入口使用时，应先向P1口锁存器(地址90H)写入全1，此时P1口引脚有内部上拉电阻拉成高电平。3.P2口(P2.0-P2.7,21-28脚)： P2口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口。P2口的每一位能驱动(灌入或输出电流)4个LS型TTL负载。在访问片外EPRO

32、M/ROM时，它输出高8位地址。4.P3口(P3.0-P3.7,10-17脚)：P3口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口。P3口的每一位能驱动(灌入或输出电流)4个LS型TTL负载。P3口与其他I/O端口有很大区别，它除作为一般准双向I/O口外，每个引脚还具有第二功能。3.3 系统运动控制部分设计3.3.1 电机选型电机种类繁多，本设计采用比较常见的两种电机进行比较，并结合实际情况选出最佳方案：直流电动机直流电动机是依靠直流工作电压运行的电动机，广泛应用于收录机、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等。直流电动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点，所以目前直流电动

33、机的应用仍然很广泛，尤其在可控硅直流电源出现以后。步进电动机步进电动机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。步进电动机主要应用在数控机床制造领域，由于步进电动机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。综合本设计的要求，采用价格较便宜的直流电动机。3.3.2 L298N驱动电机恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N。L298是SGS公司的产品，比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298

34、N，内部同样包含4通道逻辑驱动电路。可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。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2546 V。输出电流可达25 A，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。L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机，本实验装置我

35、们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。EnA，EnB接控制使能端，控制电机的停转。表1是L298N功能逻辑图。图3-4 L298N内部功能及逻辑图In3，In4的逻辑图与表1相同。由表1可知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。L298N控制器原理如下：下图是控制器原理图，由3个虚线框图组成。图3-5 控制器原理图（1）虚线框图1控制电机正反转，U1A，U2A是比较器，VI来自炉体压强传感器的电压。当VIVRBF1时，U1A输出高电平，U2A输出高电平经反相器

36、变为低电平，电机正转。同理VIVRBF1时，电机反转。电机正反转可控制抽气机抽出气体的流量，从而改变炉体压强。（2）虚线框图2中，U3A，U4A两个比较器组成双限比较器，当VBVIVA时输出低电平，当VIVA，VIVB时输出高电平。VA，VB是由炉体压强转感器转换电压的上下限，即反应炉体压强控制范围。根据工艺要求，我们可自行规定VA，VB的值，只要炉体压强在VA，VB所确定范围之间电机停转（注意VBVRBF1VA，如果不在这个范围内，系统不稳定）。（3）虚线框图3是一个长延时电路。U5A是一个比较器，Rs1是采样电阻，VRBF2是电机过流电压。Rs1上电压大于VREF2，电机过流，U5A输出低

37、电平。由上面可知，框图1控制电机正反转，框图2控制炉体压强的纹波大小。当炉体压强太小或太大时，电动机转到两端固定位置停止，根据直流电机稳态运行方程：UCeNRaIa其中:为电机每极磁通量；Ce为电动势常数；N为电机转数；Ia为电枢电流；Ra电枢回路电阻。电机转数N为0，电机的电流急剧增加，时间过长将会使电机烧坏。但电机起动时，电机中线圈中的电流也急剧变大，因此我们必须把这两种状态分开。长延时电路可把这两种状态区分出来。长延时电路工作原理：当Rs1过流U5A产生一个负脉冲经过微分后，脉冲触发555的2脚，电路置位，3脚输出高电平，由于放电端7脚开路，C1，R5及U6A组成积分器开始积分，电容C1

38、上的充电电压线性上升，延时运放积分常数为100R5C1。当C1上充电电压，即6脚电压超过23 VCC，555电路复位，输出低电平。电机启动时间一般小于08 s，C1充电时间一般为081 s。U5A输出电平与555的3脚输出电平经U7相或，如果U5A输出低电平大于C1充电时间，U7在C1充电后输出低电平由与门U8输入到L298N的6脚ENA端使电机停止。如果U5A的输出电平小于C1充电时间，6脚不动作电机的正常启动。长延时电路吸收电机启动过流电压波形，从而使电机正常启动。下图是其引脚图：图3-6 L298N引脚图图3-7 L298N与51单片机连接及电机驱动图1、15脚是输出电流反馈引脚，其它与

39、L293相同。在通常使用中这两个引脚也可以直接接地。上图是其与51单片机连接的电路图。3.4 无线电发射接收模块介绍本设计采用辅助模块，由于无线电的设计涉及的学科知识面比较广，调频比较困难。故此本设计直接应用市场上的成品无线电模块，出于成本的考虑，选用的无线电的有效控制距离是比较短的，但是这个不限制本设计功能的实现，距离的远近用户完全可以根据需要更换模块。本设计采用的是市面上常见的PT2262/2272无线模块。PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路（目前也有国产的代用产品产品如SC*,HS*等），PT2262/2272最多可有12位(A0-

40、A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供地址码,PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚，设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据

41、信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100的调幅。 编码电路PT2262PT2262特点CMOS工艺制造，低功耗外部元器件少RC振荡电阻工作电压范围宽：2.6-15v数据最多可达6位l地址码最多可达种应用范围：车辆防盗系统家庭防盗系统遥 控 玩 具其他电器遥控引 脚 图：图3-8 PT2262引脚图管脚说明：名称 管脚 说 明A0-A11 1-8、10-13 地址管脚,用于进行地址编码,

42、可置为“0”,“1”,“f”(悬空),D0-D5 7-8、10-13 数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉 Vcc 18 电源正端（）Vss 9 电源负端（）TE 14 编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效；OSC1 16 振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率；OSC2 15 振荡电阻振荡器输出端；Dout 17 编码输出端（正常时为低电平）应用原理图：图3-9 PT2262应用原理图在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越慢，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长.推荐值:2262/4.7M/2272/820K 2262/3.3M/2

43、272/680K 2262/1.2M/2272/200K解码电路 PT2272引 脚 图：图3-10 PT2272引脚图名称 管脚 说 明A0-A11 1-8、10-13 地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空),必须与2262一致,否则不解码D0-D5 7-8、10-13 地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与2262一致,数据管脚才能输出与2262数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换Vcc 18 电源正端（）Vss 9 电源负端（）DIN 14 数据信号输入端，来自接收模块输出端OSC1 16 振荡电阻输入端，与OSC2

44、所接电阻决定振荡频率；OSC2 15 振荡电阻振荡器输出端；VT 17 解码有效确认 输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）应用原理图：图3-11 PT2272应用原理图PT2272解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。M表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。后缀的6和4表示有几路并行的控制通道，当采用4路并行数据时（PT2272-M4)，对应的地址编码应该是8位，如果采用6路的并行数据时(PT2272-M6)，对

45、应的地址编码应该是6位。3.5 51单片机的最小应用系统设计89C51是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单可靠。用80C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图3.1 80C51单片机最小系统所示。由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点：（1）有可供用户使用的大量I/O口线。（2）内部存储器容量有限。（3）应用系统开发具有特殊性。图3-12 89C51单片机最小系统1、时钟电路89C51虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外部附加电路。89C51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

46、式。本设计采用内部时钟方式，利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件，内部的振荡电路便产生自激振荡。本设计采用最常用的内部时钟方式，即用外接晶体和电容组成的并联谐振回路。振荡晶体可在1.2MHZ到12MHZ之间选择。电容值无严格要求，但电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响，CX1、CX2可在20pF到100pF之间取值，但在60pF到70pF时振荡器有较高的频率稳定性。所以本设计中，振荡晶体选择6MHZ,电容选择65pF。在设计印刷电路板时，晶体和电容应尽可能靠近单片机芯片安装，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定和可靠地工作。为了提高温度

47、稳定性，应采用NPO电容。2、复位电路89C51的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚RST通过一个斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。最简单的上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。时钟频率用6MHZ时C取22uF,R取1K。除了上电复位外，有时还需要按键手动复位。本设计就是用的按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST端经电阻

48、与电源Vcc接通而实现的。按键手动复位电路见图3.2。时钟频率选用6MHZ时，C取22uF,Rs取200，RK取1K。图3-13 89C51复位电路3.6 PWM调速系统为顺利实现电动小汽车的左转和右转，本设计采用了可逆PWM变换器。可逆PWM变换器主电路的结构式有H型、T型等类型。我们在设计中采用了常用的双极式H型变换器，它是由4个三极电力晶体管和4个续流二极管组成的桥式电路。图3.4为双极式H型可逆PWM变换器的电路原理图。4个电力晶体管的基极驱动电压分为两组。VT1和VT4同时导通和关断，其驱动电路中Ub1=Ub4；VT2和VT3同时动作，其驱动电压Ub2=Ub3= -Ub1。 双极式P

49、WM变换器的优点如下：（1）电流一定连续；（2）可使电动机在四象限中运行；（3）电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区；（4）低速时，每个晶体管的驱动脉冲仍较宽，有利于保证晶体管可靠导通；（5）低速平稳性好，调速范围可达20000左右。1、脉宽调制原理：脉宽调制器本身是一个由运算放大器和几个输入信号组成的电压比较器。运算放图3-14 双极式H型可逆PWM变换器电路原理图大器工作在开换状态，稍微有一点输入信号就可使其输出电压达到饱和值，当输入电压极性改变时，输出电压就在正、负饱和值之间变化，这样就完成了把连续电压变成脉冲电压的转换作用。加在运算放大器反相输入端上的有三个输入信号。一个输入信号是锯

50、齿波调制信号，另一个是控制电压，其极性大小可随时改变，与锯齿波调制信号相减，从而在运算放大器的输出端得到周期不变、脉宽可变的调制输出电压。只要改变控制电压的极性,也就改变了PWM变换器输出平均电压的极性，因而改变了电动机的转向。改变控制电压的大小，则调节了输出脉冲电压的宽度，从而调节电动机的转速。只要锯齿波的线性度足够好，输出脉冲的宽度是和控制电压的大小成正比的。2、逻辑延时环节：在可逆PWM变换器中，跨接在电源两端的上下两个晶体管经常交替工作，由于晶体管的关断过程中有一段存储时间和电流下降时间，总称关断时间，在这段时间内晶体管并未完全关断。如果在此期间另一个晶体管已经导通，则将造成上下两管之

51、通，从而使电源正负极短路。为避免发生这种情况，设置了由RC电路构成的延时环节。4 软件设计系统软件设计说明：在进行微机控制系统设计时，除了系统硬件设计外，大量的工作就是如何根据每个生产对象的实际需要设计应用程序。因此，软件设计在微机控制系统设计中占重要地位。对于本系统，软件更为重要。在单片机控制系统中，大体上可分为数据处理、过程控制两个基本类型。数据处理包括：数据的采集、数字滤波、标度变换等。过程控制程序主要是使单片机按一定的方法进行计算，然后再输出，以便控制生产。为了完成上述任务，在进行软件设计时，通常把整个过程分成若干个部分，每一部分叫做一个模块。所谓“模块”，实质上就是所完成一定功能，相

52、对独立的程序段，这种程序设计方法叫模块程序设计法。模块程序设计法的主要优点是：单个模块比起一个完整的程序易编写及调试；模块可以共存，一个模块可以被多个任务在不同条件下调用；模块程序允许设计者分割任务和利用已有程序，为设计者提供方便。本系统软件采用模块化结构，由主程序前进子程序、后退子程序左转子程序、右转子程序口字路线子程序构成。程序设计：ORG 0000HAGAIN: JB P2.0,Z1 ;前 =1跳转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 P2.4 CLR P2.5 CLR P2.6 CLR P2.7 ;停SJMP AGAINP2.4P2.6 ;前 Z1: SETBSETB CLR P2.5 CLR P2.7 JNB P2.0,AGAIN ;按键弹起回主程序 =0跳转 SJMP Z1Z2: CLR P2.4 ;后SETB P2.5CLR P2.6SETB P2.7JNB P2.1,AGAINSJMP Z2Z3: CLR P2