無線遙控汽車模型的研制

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1、 o機械與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 年 第 24 JU 95 o機械與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 年 第 24 JU 無線遙控汽車模型的研制 ■ 任富民 （廣東省電子技術學較廣東廣州510515） 【摘 要】尢銭遙槍汽車模復利用無歿通訊樓塊和單片機的*行通訊技術實見汽車樓夏的無槌調遼*＞轉向獨創(chuàng)?包含直淺電機的PWM調 追和步進電機的掘制技術。退拉發(fā)射城和揍收拉創(chuàng)端均以旳C51單片機為拉創(chuàng)植心?其中做攥的發(fā)射和揍枚林分通址無戰(zhàn)

2、通訊帳塊完成「可 通過發(fā)對熾的堆度電位E拉制小車鍥型的直汛電機實現丸級調進，通過發(fā)射垓的方約電位E拉創(chuàng)小車橫型釣扶一定*廢轉向■畀在數碼管上 JL示出進廢和方位值。 【關■詞JPWMiRit；無錢通訊權塊；機呂人棲衆(zhòng)；無殘遇拉 13IM 因其集中了電子■單片機?售能控制?機電一體化等多學 料知譏和技能而深受廣大靑少年的愛好?成為名大中$院校、育少年 宮等冷規(guī)競賽項目■甚至已經成為省市■國家乃至國際比妄項FK遙控 模型的設計和研制集科技創(chuàng)新?技能訓練趣培養(yǎng)于一體?成為電子 值息、妖人式系統.機電?體化尋工科&業(yè)學生畢業(yè)設汁■業(yè)余制作M 目的首選。本文將介紹 款無線潘控汽車棋型的研制過程。

3、 2?方案論證■比較和選擇 XI遙控力式的論證?比較和選擇 當前遙?般采用連線?紅外、無線三種遙疫方式。連線逼控 方式遙控器和接收控制竭通過直接導線相連.一般在技術上客易實 現?成本低?但由F遙控裾和樓收控樹端亦在連線?引起連線外繞、打 結、連接不良等缺點?一般較少采用"紅外遙料方式通控器和按收悴制 ?端通過紅外光傳送控制佶息?由于紅外光抗十擾能力愛，成本較低?在 家用電器爭產品上得到廣泛的應用■但由于其存在定向性?并貝光線 不能穿透址門物.所以不完仝適合本項冃.無線通桂方式遙控器和接 收控制玳通過無線電波傳送檢制侑息?由于近幾年無線進控技術發(fā)展 很快?各種無線模塊在性龜不新提島的阿時成本

4、也較低?并且沒右定 向性■叮以穿趙障礙物?所以非常適合本瑣H.但無線遙控方式易受其 它無線電波的干號?因此必須采取惜施提髙系枕的枕干擾能力。 2.2遙控發(fā)射端的方案論證和選擇 謖控發(fā)射靖主要傳送控制小車連度和方向的各種參數。主嬰有以 下二種方式。 1 ?可用矩陣技鍵輸入和普通的無線遙控模塊進行無線遙控?毎個 佬值代表一種狀忘或速度等級?并由無線遙控?？餐ㄟ^就片機”0璀 口直接收發(fā)?控制侑號可奩接般單片機識WL該方案電路俺單且軟件 編程容易實現■但數據傳輸牢太低■栓制方式簡臥?控制精度不高“ 2?用卻個電位器通過AD轉換器實現無極調速?再通過無線通訊 模塊實現無線弗行數朋傳送.?個悴制直

5、流電機力向（町控劃汽車模 型前邊和后退）和速發(fā)（可實現型調速）?一個控制汽車棋型的 行駛方向以及具體方位。此種方武輸入的是模擬借號?需用A/D轉換 芯片轉棧麻方能錢片機識別.電路較復雜11軟件編程也較為復雜. 但悴制輛度高tt檢作方便■并更按近千實際尺車控制枳式。 經過比ttftfn決定采用洽若,A/D轉換芯片采用單片CMOS集成 A/D轉換器 ADC0809, 2.3數據傳輸部分方案論證和選擇 效據傳輸部分上要采用無線發(fā)射和接收模塊?，F在市面上的發(fā)射 和接收棋塊價格相左較人?有的發(fā)射和接收棋塊雖然價位較低但延遲 時何長?用在家電控制力血還町以?但不適用于實時控制衆(zhòng)求較島的 場合。由于木

6、項目用來控制汽車復5L要求實時拎制功能強■反應速度 快?所以?采用了價位校高?實時悴制性能較好的無線通訊模塊。 2.4電乩駅動部分方案論證和選癢 電機翌動部分通過單片機輸出牀沖控制汽車樓型的速度和方向? 有兩種方家吋供選擇?一種足在小車的左右各放一個寵流電機?通過 控制左右購個曲fit的轉動方向和轉連控制小出舸進、応退以及轉向和 速度?？》绞饺菀讓崿F?但9實際人車控制方犬相左較遠。刃?種足企 小車的前瑞放-個步進電機?用來悴制小車左右轉?在小車的麻瑞放 一個直流電機■悴制小車師進?后退以及速度.該方式控制功能校復 雜■但控制粕度高?與實際汽車控制方式相近。因此本項目采用第二種 方案。

7、3 ?系統硬件電絡和軟件程序設計 3」渥控發(fā)射端的設計 遙控發(fā)射部分主公由AD轉換郁分、數碼顯示部分、發(fā)射模塊、單 片機CPU外圍電路等組成■如圖I所示： ffl 1 單片機 ADC0809 萬方數據 十向電位■一 3.1.1A/D轉換電路 其中A/D轉快邰分由于要對二路（速度和方向）進行取樣和轉換. 因此我幻采用ADC0809芯片.該芯片能對八路模擬信號進行采祥和 轉換?具體電路如圖2所示?此處VR1方向電位務13好采用精密電位 瓠 S2連度和方向取樣■轉揍電踣 本電路中ADC0809通道0（連度電位器）的地址為8000H,通道1 （方向電位31）地址為8001H,采用

8、夜詢法?帽應的AD轉快子因序如 T： DADCO8O9: MOV DPTR. #OOOH ;取克潦電機電位器（的/后）據 MOVX @DPTR.A ;啟動 AD 轉袂 HER1JB P3.3.HER1 ;尊待完成.査詢式 MOVX A.@DPTR ；敢放據 MOV30H.A 3011 保亦逢 MOV DPTR, #8001H ；取左右電機效據 MOVX @DPTR,A ? HER2： JB P33.HER2 MOVX A.@DPTR MOV31H人；31H保存方向散據

9、 96 科技?Jt O機械與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008年第24期 J1 RET 在主程序中毎隔一定時間（如0.1S.可用耀時程序實現或使用定 時為定時得封）瀆取速度和方向電位器的轉換值?送給速度和方向數 第處理干程序進行處理。 3.L2連度和方向數據處理程序 1 ?數據輅式的約定 由于傳送的控制數據包含直流電機的正反轉和調謹（決定汽車模 U!的

10、和進退以及速度）?以及步進電機的旋轉方向和施轉角度（決 定帆車繽5?的左/右轉和清的你度）。因此將人位二進制數據的傳送格 式定義如圖3所示。 制?何時忌示速度數據?便于I*作和■試?其組成框圖如圖7所示。 科技?Jt O機械與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008年第24期 D7 D6 D5 ?D0 數據類型 （0： iM b方向） 數據符號 （0：為正 h為負） 數據大水 圖3控式 2JS度散據處理 我們采用將采樣所柯的速度數據（保存于30H單元）與80H（中 間值）比較?從而得到電機的前進/倒退和具體速哎值?并以

11、D7位為0 作為玄流電機數據標土」）6位作為前進/倒退標土?D0~D5為具體的 速度值?圖4為恵流電機數據處珅液程簡圖? 圖6無拔通訊模塊的連接示■圖 BB7發(fā)射部分電tt8B 321接收效據處理 接受控制竭按收到數據后■必須按照糸先約定的數帯格式進行數 據的分類處理?區(qū)分接收數據的控制對象（即電機類刃）?數據符號（電 機運轉方向）和數據大小?其處理流程圖如圖8所示。 科技?Jt O機械與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008年第24期 1 計 坯二A^i( ttBMMU ； J ， 「 P I ■B* 電 f

12、1 f WAN電帆樣事彳 1 忸正新?*<*?] 工 ■■ |s良轉. np 1 3tStt 「一 T FfcH 卜…一 94連度敷栃處圖 3 ?方向數據處理 本系統采用歩進電機實現方崗調俗.面步進電機為差值執(zhí)行郵 件?本系統釆用將本次采樣值和上次采?樣值相減的方法得到本次步進 電機的執(zhí)行步數，并以1）7位為1作為步進電機散據標志.06位作為 左/右標志?D0~D5為具體的角度數ftL圖5為步邊電機數據處理簡 4 ?數據發(fā)送 本部分采用無線通訊模塊實現華片機的申行通訊■無線通訊傻塊 Wtt線圖如圖6所示?撮戌連牢力W200B/斗本累統采用的波恃卓

13、 為1200B/S?為了鍥烏系統的抗干擾能力■采用了奇偶狡驗的方法。 3.2 收控制瑞的設計 播受控制瑞的上要目的見接受發(fā)送竭送來的速度和方向數據?并 實現對直淹電機的方向和速度控It以及步進電機的左右能轉角度控 ■ 322直流電機正反轉和調速控制 號門采用四個中功成H陽宜it電機除動電路?通過 與門74LS08和反相器4069組成U流電機的正反轉控制和調3.P2.6 通過高低電平矗制電機的正反轉，F2?5的PWM牀沖竝制自流電機的 轉速“當P2?6輸岀髙電半時.UIA丄作?可將PWM脈沖輸出?則Q3 和Q4界通.P2.6的爲電平經U2A反相.使U1B輸人瑞為低電

14、 平.U1B不工作?便QI和Q2儀止■從而使接在JI抽座的氏流電機正 轉■小乍前進"反之?如果P2.6輸入-個低電半則Q1和Q2導通RQ3 和Q4載止?電機反轉?小車辭退-同時.如采改變PWM冰沖的占空 比?則可以灣節(jié)電機的轉速?實現遙控小4枝轂的速度控制"本項目中 利用定時器TO產生PWM 調制波形.TO的定時時間為lms.PWM 周期為100 ms?占空比由發(fā)送來的速度數據（即PWM牀伸寬度值）決 定■圖10為玄流電機PWM調速流程簡圖,， 科技?Jt O機械與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008年第24期 科技

15、?Jt O機械與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008年第24期 萬懸據 o機恢與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 年 *24JN 323步進電機的控制 本項R采用閃相步逬電機，其5K動電11所示. 步進電機定數字式控制電機?它將脈沖值號轉變成角位移?按序 列輸入一組關沖估號■步進電機就轉動一定角度?因此站常込合于廉 片機控制。步進電機區(qū)別F其它控制電機的址大恃點忌?它是通過輸 入脈沖信號來進行控制的.即電機的總轉動角度由輸入脈沖數決定. 而電機的轉速Itl族沖

16、依號頻率決定。 步進電機的驅動電路根據控制信號工作.控制信號由單片機產 生。其基本原理作用如卞： 1 ?控制換柑順序「通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：四相步 進電機的單列拍工作方式?其各相通電醮廉為A-B-C-Dq W相步進電 機的雙四拍工作方式「Mitffl通電腹庫為AB-BOC—DA。 2?擦制步進電機的轉向。如果按正序換相通電?則步進電機正轉. 如果按反庫通電換相■則步進電機反轉. 3 ?控制步進電機的轉速?囁動脈沖的間爲罐短?步進電機的轉速 就越快。調整單片機發(fā)出的牀沖頓車，fit可以對步進電機的速度進行 控制。 本設計所采用的是四相步進電機?采用承四拍換相順序?利用相

17、應的I/O 口輸岀低電平便相應的三極箕導通即可使菓一相通電?賓現 步進電機的轉動控制?圖12為步進電機控制淹程簡圖。 0 12步慮電機控解潦程簡圖 3.3 它電路 包括臥片機的時鐘、復位、顯示尊電路，由于該部分電路瀆者祁較 為熟悉?在此不再介紹。 4?總結 在完成以上步915.9t可以進行18控汽車復型的調試?作者制作 的無線鏈桂汽車蟆空實物如圖13所示（無線通訊模塊安裝在汽車模 51的外充上），經實際遙控測試?遙控汽車模型達到預定的設計功能. 可以實fl!無極河速和方向控制 a）遙控汽車接收控制端 b）遙控汽車發(fā)射控制端 圖13無線遙控汽車鑽轡調試實犒圈 （#

18、

19、咬件開復俎蝕式?什算機發(fā)件救研俎俎快。貢*小空發(fā)電杭3皿設?盤鋼S 釣孜邊和升佩.丈矣研丸方角：羊片機5嵌入瓦韋繪?開算機牠創(chuàng)。 [責任■■:張艷芳] 97 o機恢與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 年 *24JN # o機恢與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 年 *24JN （上接策73頁）授索和黃頁授索等;二是互聯網授索應用?通過手機隨 時捜貳來自WAP網站和互聯財網站的伯息內容■包括圖片、鈴聲、視 馭■咅樂尊。 此外?還肩衽線咅拓?移功辦公

20、■位重脫務?手機島速上陰及F竄 等應用上曲堆『相當一部分用戶的需求?在3G時代值得期待。 4?結束語 S8著科技的發(fā)展?我們可以想象?移動通倍將給人們帶來越來趙 多的便利?移動數據業(yè)務也必將有越來越廣細的發(fā)展空間卩總 【簽■文IM） [1】彭林?第二代移動通電子匸業(yè)出d社.2OO3. [2] 竺mK.W分多址侈功通伉系統[MJJC京：電子T.業(yè)出版It.1999? （3） ^tftm.TI>-SCDMA?ftE 代移動 京；人民郵電出版社.2003? 【貴任 # o機恢與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 年 *24JN

21、 # o機恢與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 年 *24JN 萬方數據 98 ITIHfiM LXJ WANFANGDATA 無線遙控汽車模型的研制 作者： 任富民 作考單位： 廣東省電子技術學校,廣東,廣州，510515 刊務 科技信息 英文刊名： SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： 2008. (24) 引用次數： 0次 1 ?任富民新世PWM控制在發(fā)電機勵磁設備中的應用［期刊論文］■廣兩電力2007(3) 2.匡出林.任當民單片機原理及應用2007 本文鏈接:http: d. g. wanfangdata. com. cn Periodical_kjxx200824350. aspx 下載時間：2010年4月22 tl