四輪驅(qū)動的無線遙控智能車設(shè)計與實現(xiàn)

四輪驅(qū)動的無線遙控智能車設(shè)計與實現(xiàn),四輪驅(qū)動,無線,遙控,智能,設(shè)計,實現(xiàn) 本次設(shè)計的小車利用伺服機驅(qū)動，單片機控制的。小車為機器人的雛形，由于使用伺服機控制，其動作的精度非常高，用途非常的廣泛，比如可用于較窄的人無法進入的管道進行查看，像下水管道，大型工廠的排線管道，軍事上的排除炸彈等等。一、小車系統(tǒng)介紹 控制系統(tǒng)原理如圖1所示： 圖1 電氣控制圖 伺服機控制系統(tǒng)的控制電路分為以下幾部分：（1）單芯片89C51控制部分的核心元件,采用89C51。（2）伺服機的接口伺服機的接口所示如圖2。圖2 伺服機接口 圖3 按鍵電路 為伺服機提供電源。（3）控制按鍵電路 按鍵電路如圖3所示。用來控制小車前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。（4）電源電路圖4 電源電路 圖5 晶振電路 圖6 復位電路電源電路如圖4所示。為單片機和伺服機提供電源。（5）晶振電路晶振電路如圖5所示。為單片機提供脈沖，晶振頻率范圍為1.233HZ。（6）復位電路復位電路如圖6所示。使單片機復位。二、89C51單片機的組成1.中央處理器CPU中央處理器簡稱CPU，是單片機的核心，用于完成運算和控制操作。中央處理器包括運算器和控制器兩部分電路。（1）運算電路運算電路是單片機的運算部件，用于實現(xiàn)算術(shù)和邏輯運算。算術(shù)邏輯單元ALU、累加器、B寄存器、程序狀態(tài)字和兩個暫存寄存器等都屬于運算器電路。運算電路以ALU為核心，基本的算術(shù)運算和邏輯運算均在其中進行，包括加、減、乘、除、增量、減量、十進制調(diào)整、比較等算術(shù)運算，“與”、“異或”等邏輯運算，左、右移位和半字節(jié)交換等操作。 （2）控制電路控制電路是單片機的指揮控制部件，保證單片機各部分能自動而協(xié)調(diào)地工作。程序計數(shù)器、PC加1寄存器、指令寄存器、指令譯碼器、定時控制電路以及振蕩電路等均屬于控制電路。1. 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器包括RAM（128*8）和RAM地址寄存器，用于存放可讀/寫的數(shù)據(jù)。實際上80C51芯片中共有256個RAM單元，但其中后128個單元為專用寄存器，能作為普通RAM存儲器供用戶使用的只是前128個單元。因此，通常所說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器是指前128個單元，簡稱“內(nèi)部RAM”。2內(nèi)部程序存儲器內(nèi)部程序存儲器包括ROM（4K*8）和程序地址寄存器等。80C51共有4KB掩膜ROM，用于存放程序和原始數(shù)據(jù)，因此稱之為程序存儲器，簡稱“內(nèi)部ROM”3定時器/計數(shù)器由于控制應用的需要，80C51共有兩個16位的定時器/計數(shù)器，用定時器/計數(shù)器0和定時器/計數(shù)器1表示，用于實現(xiàn)定時或計數(shù)功能，并以其定時或計數(shù)結(jié)果對單片機進行控制。4. 并行I/O口80C51共有4個8位并行I/O（P0、P1、P2、P3），以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出。三89C51單片機的封裝與信號引腳1.芯片封裝形式80C51有40引腳雙列直插式DIP和44引腳方形扁平式QFP共兩種封裝形式。其中雙列直插式封裝芯片的引腳排列及芯片邏輯符號如圖7所示。圖7 89C51芯片2.芯片引腳介紹P0.0P0.7 P0口8位雙向口線P1.0P1.7 P1口8位雙向口線P2.0P2.7 P2口8位雙向口線P3.0P3.7 P3口8位雙向口線地址鎖存控制信號ALE在系統(tǒng)擴展時可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。外部程序存儲器讀選通信號PSEN非在讀外部ROM時PSEN非有效（低電平），以實現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。訪問程序存儲器控制信號EA非當EA非信號為低電平時，對ROM的讀操作室針對外部程序存儲器的；而當EA非信號為高電平時，對ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。復位信號RST當輸入的復位信號延續(xù)2個機器周期以上高電平時即為有效，用于完成單片機的復位操作。外接晶體引線端XTAL1和XTAL2當使用芯片內(nèi)部時鐘時，XTAL1和XTAL2用于外接石英晶體諧振器和微調(diào)電容；當使用外部時鐘時，用于接入外部時鐘脈沖信號。地線Vss+5V電源Vcc3.控制鍵盤電路鍵盤是單片機不可缺少的人機交互設(shè)備，鍵盤上的鍵猶如一個機械開關(guān)，手按下鍵閉合，手放開鍵釋放。單片機系統(tǒng)中通常使用的鍵盤是價格便宜的非編碼矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤的鍵排列成矩陣形式，在行與列的每個交點上對應有一個鍵。4.消除抖動由于按鈕是機械觸點，當機械觸點斷開、閉合時，會有抖動，輸入端的波形。這種抖動對于人來說是感覺不到的，但對計算機來說，則是完全能感應到的，因為計算機處理的速度是在微秒級，而機械抖動的時間至少是毫秒級，對計算機而言，這已是一個漫長的時間了。就是說按鈕有時靈，有時不靈，其實就是這個原因，你只按了一次按鈕，可是計算機卻已執(zhí)行了多次中斷的過程，如果執(zhí)行的次數(shù)正好是奇數(shù)次，那么結(jié)果正如你所料，如果執(zhí)行的次數(shù)是偶數(shù)次，那就不對了。為使CPU能正確地讀出P1口的狀態(tài)，對每一次按鈕只作一次響應，就必須考慮如何去除抖動，常用的去抖動的辦法有兩種：硬件辦法和軟件辦法。單片機中常用軟件法。軟件法其實很簡單，就是在單片機獲得的信息后，不是立即認定開關(guān)已被按下，而是延時10毫秒或更長一些時間后再次檢測，如果仍為低，說明開關(guān)的確按下了，這實際上是避開了按鈕按下時的抖動時間。而在檢測到按鈕釋放后再延時5-10個毫秒。當然，實際應用中，對按鈕的要求也是千差萬別，要根據(jù)不一樣的需要來編制處理程序，但以上是消除鍵抖動的原則。三伺服電機伺服機是在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機是可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)的電機械轉(zhuǎn)換器。屬于功率很小的微特電機，以永磁式直流伺服電機和并激式直流伺服電機最為常用。伺服電機可控制速度，位置精度非常準確。1直流伺服電機直流伺服電機的輸出轉(zhuǎn)速與輸入電壓成正比，并能實現(xiàn)正反向速度控制。具有起動轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速范圍寬，機械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，控制方便等優(yōu)點，但換向電刷的磨損和易產(chǎn)生火花會影響其使用壽命。近年來出現(xiàn)的無刷直流伺服電機避免了電刷摩擦和換向干擾，因此靈敏度高，死區(qū)小，噪聲低，壽命長，對周圍電子設(shè)備干擾小。而直流力矩伺服電機（即低速直流伺服電機）可在幾十轉(zhuǎn)/分的低速下，甚至在長期堵轉(zhuǎn)的條件下工作，故可直接驅(qū)動被控件而不需減速。2.伺服機的選擇本次將利用無線電遙控飛機.遙控船上一定會用到的伺服機當作驅(qū)動器，結(jié)合89C51單片機來設(shè)計一個簡易的伺服機控制系統(tǒng) ，此系統(tǒng)可以以簡易的電路連接配合驅(qū)動器程序，可以精確的控制伺服機動作，凡是需要以單片機控制想要拉動或是做簡易的機械式傳動的機構(gòu)設(shè)計都可能有機會使用到它。 直流伺服電動機的特點：電阻大，機械特性軟。線性；滑動接觸；火花干擾；慣性大；體積大；相對價高。本次采用的規(guī)格如圖8：電壓扭矩速度5V44.4 oz-in.0.23 sec/606.0V56.9 oz-in.0.16 sec/60尺寸重量1.6 x 0.8 x 1.4 in.1.3 oz.圖8 伺服機規(guī)格圖3伺服機的改裝一般玩具遙控模型店中所購得的標準伺服機只能轉(zhuǎn)動180度，用途有限，為了做更多的應用實驗，經(jīng)幾個伺服機的改裝步驟，使伺服機可以轉(zhuǎn)動360度，適合用于遙控車上作為推動車論轉(zhuǎn)動用。標準伺服機由于動作角度有限，因此在機構(gòu)旋轉(zhuǎn)軸上有阻擋越位的凸點，同時也利用可變電阻的移位來偵測所轉(zhuǎn)動的角度，了解起動作原理后，要將起改裝為360度轉(zhuǎn)動便不困難了。拆開伺服機在改裝前再仔細看其各個零件相關(guān)的特殊位置，特別是旋轉(zhuǎn)軸的凸點，及可變電阻的高度，是改裝過程中要修改的部分。注意整個可變電阻高度已經(jīng)降下來了，因此當齒輪轉(zhuǎn)動時并不會帶動可變電阻轉(zhuǎn)動，使得回授信號為固定，當送出控制信號后馬達可以一直往某個方向正轉(zhuǎn)或是反轉(zhuǎn)。整個改裝步驟說明如下：（1） 將伺服機螺絲松開，小心取出各個部分零件及齒輪，并依序防止整齊，方便稍后組裝回去。（2） 小型馬達要推出來時，要以小改錐稍微由外向內(nèi)施力推出，電路板比較脆弱，小心折斷。（3） 以斜口鉗剪斷所示的凸點，并以小刀修平。（4） 將變電阻用按入凹槽就可以了。（5） 將改裝的零件結(jié)合各式齒輪完整組裝回去。在改裝后凸點不見了，而可變電阻中間的旋轉(zhuǎn)柄降低了，因此在伺服機轉(zhuǎn)動時也不會帶動可變電阻轉(zhuǎn)，因此控制器偵測不到端點，只要單片機不斷地送出適當?shù)拿}沖信號，便可以使伺服機不斷地正轉(zhuǎn)或是反轉(zhuǎn)一直持續(xù)下去，不會只轉(zhuǎn)動180度便卡住了。由于其體積小設(shè)計上采用特殊集成電路設(shè)計，在松開螺絲后小心將其零件分解，可以看到其內(nèi)部零件：（控制芯片、小型直流馬達、轉(zhuǎn)換齒輪、旋轉(zhuǎn)軸、回授可變電阻）伺服機以5V電源便可以推動，控制方式是以脈沖調(diào)制/解調(diào)的方式來控制。其外部3個引腳如下：黑色：GND 地線紅色：5V電源線（位置在中間）白色：控制信號四小車底座組成驅(qū)動器：以改裝過的伺服機當驅(qū)動器件。輪子：為了配合現(xiàn)成的伺服機機構(gòu)連接，以現(xiàn)成的飲料瓶蓋來改裝。前輔輪：以現(xiàn)成的圓形物體代替。連接座：用來固定伺服機用，以現(xiàn)成的“L”鐵座來連接。車體底盤：以不銹鋼板來組裝。螺絲包：做各部分零件的組裝及固定。前輪改裝：1.準備兩塊長方形的鋁片 （長：8CM 寬：1.5CM）2.一套四驅(qū)車導輪3.兩個墊片組裝成如圖9、圖10：圖9 小車底部組裝圖圖10 小車控制部分組裝圖八伺服車外形電池使用4只，可用一般電池測試，但使用充電電池較省錢。左右伺服機接線會影響車子行進方向，若方向不對請自行對調(diào)調(diào)整。由于車子采用后輪驅(qū)動，因此重心要擺在后方，電池放在后方底座。組裝成如圖11：圖11 小車整體圖一小車工作流程圖在主控程序循環(huán)中掃描是否有按鍵，若有按鍵則做相對應的功能處理，若按下K1鍵車體做前進展示，若按下K2鍵車體做后退展示，若按下K3鍵車體左轉(zhuǎn)展示，若按下K4鍵車體做右轉(zhuǎn)展示。所有按鍵動作都是等按鍵放開來才開始執(zhí)行車體動作。小車工作流程圖如圖12：圖12 流程圖二小車控制程序由于伺服車上伺服機的安裝是在左右兩側(cè)，伺服機正反轉(zhuǎn)與前進方向剛好相反，前面理論上說明的前進，應該是左伺服機正轉(zhuǎn)且右伺服機也正轉(zhuǎn)，不過實際上控制程序是伺服機1正轉(zhuǎn)控制，伺服機2反轉(zhuǎn)控制。因此控制程序車體前進部分設(shè)計如下。Go_for:; 車體前進Mov r3,#ts; 設(shè)置計數(shù)次數(shù)J1:call pu_for; 伺服機1正轉(zhuǎn)控制Djnz r3,j1; 伺服機2反轉(zhuǎn)控制Ret其他3個方向的動作原理一樣1.指令詳解DELAY:延遲子程序LED_BL:工作指示閃爍PU_BACK:伺服機1反轉(zhuǎn)控制PU_FOR:伺服機1正轉(zhuǎn)控制DEMO_FOR:伺服機正轉(zhuǎn)展示DEMO_BACK:伺服機反轉(zhuǎn)展示DEL:0.1ms延遲子程序PUR_BACK:伺服機2反轉(zhuǎn)控制PUR_FOR:伺服機2正轉(zhuǎn)控制GO_FOR:車體前進GO_BACK:車體后退GO_LEFT:車體左轉(zhuǎn)GO_RIGHT:車體右轉(zhuǎn)2.程序清單equ 3； 伺服機正轉(zhuǎn)時間常數(shù)deb equ 25； 伺服機反轉(zhuǎn)時間常數(shù)ts equ 18； 脈沖信號個數(shù)k1 equ p0.3； 按鍵1引腳定義k2 equ p0.4； 按鍵2引腳定義k3 equ p0.5； 按鍵3引腳定義k4 equ p0.6； 按鍵4引腳定義wled equ p3.7； 工作指示燈引腳定義pul equ p1.7； 伺服機1控制線pur equ p1.6； 伺服機2控制線start:clr pul； 送出低電平至伺服機clr pur；call led_bl； led閃動，表示程序開始執(zhí)行l(wèi)oop:jb k1,x1； 未按下K1鍵則繼續(xù)掃描jnb k1,$； 等按鍵放開來call led_bl；call go_for； 車體前進jmp loop； 繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行x1:jb k2,x2； 未按下K2鍵則繼續(xù)掃描jnb k2,$； 等按鍵放開來call led_bl；call go_bac； 車體后退jmp loop； 繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行X2:jb k3,x3； 未按下K3鍵則繼續(xù)掃描Jnb k3,$； 等按鍵放開來call led_bl；call go_left； 車體左轉(zhuǎn)jmp loop； 繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行x3:jb k4,x4； 未按下K4鍵則繼續(xù)掃描jnb k4,$； 等按鍵放開來call led_bl；call go_right； 車體右轉(zhuǎn)jmp loop； 繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行x4:jmp loop； 繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行delay: 延時子程序mov r6,#32h d1:mov r7,#64hdjnz r7,$djnz r6,d1djnz r5,delayretled_bl: 工作指示燈閃爍mov r4,#02hl0:cpl wled； 位反向mov r5,#05h； 延遲50mscall delay；djnz r4,l0；setb wled；LED OFFretpu_back:setb pul； 伺服機反轉(zhuǎn)控制，送出高電平mov r4,#deba1:call deldjnz r4,a1clr pul； 送出低電平call loop1retpu_for:setb pul； 伺服機正傳控制，送出高電平mov r4,#deab1:call deldjnz r4,b1clr pul； 送出低電平call loop2ret del:mov r5,#01h； 0.1秒延時子程序delay1: mov r6,#02hf1:mov r7,#11hdjnz r7,$djnz r6,f1djnz r5,delayretpur_back:setb pur； 伺服機反轉(zhuǎn)控制，送出高電平mov r4,#debg1:call deldjnz r4,g1clr pur； 送出低電平call loop1retpur_for:setb pur； 伺服機正傳展示，送出高電平mov r4,#deah1:call deldjnz r4,h1clr pur； 送出低電平call loop2retloop1:mov r4,#0c5hl:call deldjnz r4,lretloop2:mov r4,#0afhl1:call deldjnz r4,l1retgo_for: 車體前進mov r3,#tsj1:call pu_backcall pur_fordjnz r3,j1retgo_back: 車體后退mov r3,#tss1:call pu_forcall pur_backdjnz r3,s1retgo_right: 車體右轉(zhuǎn)mov r3,#tsm1:call pu_backcall pur_backdjnz r3,m1retgo_left: 車體左轉(zhuǎn)mov r3,#tsq1:call pu_forcall pur_fordjnz r3,q1retend元 件 清 單元件名稱規(guī)格數(shù)量備注實驗板50*701電阻1K7電容20PF2電容10uF1發(fā)光二極管紅色1發(fā)光二極管綠色1晶振12MHZ1芯片89C511底座40引腳1電源接插件2腳4電源接插件3腳2按鈕5伺服機FUTABA S30032電池接線盒2干電池5號4前輪2小車底座117畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文題 目: 四輪驅(qū)動的無線遙控智能車設(shè)計 學生姓名: 學生學號: 專業(yè)方向: 指導教師: 指導單位: 2016年04月 日 摘 要隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，新型大規(guī)模遙控集成電路的不斷出現(xiàn)，使得遙控技術(shù)有了日新月異的發(fā)展。遙控裝置的中心控制部件已從早期的分立元件、集成電路逐步發(fā)展到現(xiàn)在的單片微型計算機，智能化程度大大提高。近年來，遙控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、安全保衛(wèi)以及人們的日常生活中使用越來越廣泛。無線電遙控技術(shù)的誕生，起源于無線電通信技術(shù)，最初的構(gòu)想是無線電電報技術(shù)的建立，真空電子管的發(fā)明使得無線電技術(shù)的應用和普及很快應用在民用和軍用等各個領(lǐng)域。自從愛迪生發(fā)明電燈以來，人類對照明電器的開啟和關(guān)斷控制主要使用手動機械開關(guān)。隨著無線電的發(fā)展，從上個世紀60年代開始，相繼出現(xiàn)了無線電遙控的小車。無線通信是利用電磁波在自由空間中傳播的一種通信方式。近些年在通信領(lǐng)域中發(fā)展最快、應用最廣的的就是無線通信技術(shù)。本次課題主要采用專用芯片C51/SM6135組成一對CMOS集成芯片，由發(fā)射和接收兩部分組成。采用部分外圍元器件，就可以實現(xiàn)發(fā)射和接收、編碼與解碼功能，具有抗干擾能力強，元器件數(shù)量少，可靠性高等優(yōu)點。有4個控制鍵用于控制遙控車的動作，包括前進，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)功能。通過設(shè)計培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,結(jié)合實際獨立完成課題的工作能力，了解5功能集成芯片C51/SM6135的引腳功能和應用電路、提高畫圖能力，熟練protel99 軟件的使用，掌握PCB制版的流程，熟練掌握焊接技術(shù)，以及各種元器件的測試與使用。關(guān)鍵詞：遙控技術(shù)、無線通信、集成電路、C51/SM6135目 錄摘 要1目 錄2引 言1第一章 無線遙控技術(shù)的概述21.1 開發(fā)背景21.2 無線遙控技術(shù)介紹及其運用2第二章 無線遙控車的結(jié)構(gòu)設(shè)計3第三章 無線遙控車的基本原理63.1 發(fā)射電路基本原理63.2 接收電路基本原理73.3 無線遙控車的工作原理83.3.1 主要元器件簡介83.3.1.1 C51的主要性能結(jié)構(gòu)93.3.1.2 解碼電路的功能結(jié)構(gòu)103.3.2 無線遙控車的基本原理11第四章 印刷電路板介紹134.1 PCB設(shè)計流程134.1.1印制電路板的設(shè)計的一般步驟134.1.2印刷板制作工藝流程14第五章 基本元件介紹及焊接155.1基本元件簡介155.1.1 三極管155.1.2 電解電容175.1.3 瓷片電容185.1.4 可調(diào)電感器185.1.5 電阻195.2 焊接注意事項205.2.1 手工焊接方法205.2.2 電路板焊接的注意事項21第六章 實驗調(diào)試226.1 實驗調(diào)試226.2調(diào)試結(jié)果22總 結(jié)23參考文獻24致 謝25附錄1 元件清單26附錄2 無線遙控車成品圖2727引 言無線電遙控電路是利用無線電遙控信號作為遙控指令來完成各種指令動作。無線遙控電路主要由發(fā)射電路和接收電路組成。所謂無線電遙控（英文：Radio Control 簡稱RC），就是利用無線電波對被控對象進行遠距離控制。無線電遙控技術(shù)的發(fā)展只有幾十年的歷史：本世紀20年代。才剛剛出現(xiàn)無線電遙控的雛形。那時，人們試圖將遙控技術(shù)應用于無人駕駛飛機和艦船，但由于技術(shù)不夠完善而未能成功。二次世界大戰(zhàn)以后，無線電遙控技術(shù)發(fā)展迅速，并逐漸在軍事、國防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及科學技術(shù)等方面得到廣泛的應用。70年代后期，無線電遙控設(shè)備也以商品的形式逐漸出現(xiàn)。 隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，遙控設(shè)備不但實現(xiàn)了商品化，可靠性和靈敏度也越來越高,還形成了許多系列和品種，能滿足不同層次的愛好者及不同模型的技術(shù)要求。無線遙控，即是在控制端把控制指令以某種編碼方式形成易于傳輸?shù)男盘?，通過無線傳輸，在受控端經(jīng)解碼等處理形成相應的控制操作。無線控制方式多種多樣，可以根據(jù)不同的應用需要采用適宜的方式。各種遙控方式的不同，主要在于信息的編碼處理方式和信息的傳輸方式。無線電遙控作為新一代的信息傳送方式，具有繞射和穿透特性，只要在有效工作范圍之內(nèi)，無線設(shè)備就可以不受角度，方向和障礙物的限制而自由使用。并且采用特定的編碼解碼技術(shù)可以防止無線電波的互相干擾，抗干擾能力強。 無線遙控車采用的是伺服電機無線遙控技術(shù)。遙控電路設(shè)計的基本要求是高性能、低成本、運行平穩(wěn)、控制靈活、線路簡單、抗干擾能力強。通常無線遙控車的驅(qū)動要用兩個微型直流伺服電動機來實現(xiàn)玩具遙控車的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和加速等功能。無線遙控車市場競爭的日趨激烈，對無線遙控車的電氣性能也提出了越來越高的要求。無線遙控車的無線遙控控制電路設(shè)計決定著玩具遙控車的整體性能。文中給出了一種具有優(yōu)異性能的無線遙控車電路的設(shè)計方案，該方案主要采用C51/SM6135集成電路控制器來設(shè)計完成。第一章 無線遙控技術(shù)的概述1.1 開發(fā)背景無線通信技術(shù)是近幾年來比較流行的一種通信技術(shù)，他具有穩(wěn)定性強、傳輸速率高、功耗低等優(yōu)點。具有廣泛的應用背景。選擇此課題的目的在于通過學習和實踐，了解并應用無線遙控技術(shù)。隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，人們對精神生活的追求也愈加強烈，對信息的渴求已成為了人們必不可少的需要，更加簡捷與新穎的信息傳遞方式無疑會給人們帶來耳目一新的感受。而我們以前小時候耍的那種沒有遙控裝置的小車現(xiàn)在都已經(jīng)過時了，現(xiàn)在市面上賣得大多都是帶遙控裝置的小車。而現(xiàn)代工具務(wù)求簡捷化、便攜化，因此，搖控裝置的到來，必將會給人們帶來一種新的感受方式。本文就簡單的介紹了下使用C51/SM6135一對CMOS集成芯片制作成的發(fā)射以及接收電路的無線遙控車來說說現(xiàn)代無線遙控技術(shù)。1.2 無線遙控技術(shù)介紹及其運用無線遙控，顧名思義，就是一種用來遠程控制機器的裝置。現(xiàn)代的遙控器，主要是由集成電路電板和用來產(chǎn)生不同訊息的按鈕所組成。時至今日，無線遙控器已經(jīng)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。而現(xiàn)在無線遙控技術(shù)越來越多的運用在我們的生活當中，隨著科技的進步無線遙控器也擴展到了許多種類，簡單來說常見的有2種，一種是家電常用的紅外遙控模式（IR Remote Control），另一種是防盜報警設(shè)備、門窗遙控、汽車遙控等等常用的無線電遙控模式（RF Remote Control）。常用的無線電遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。發(fā)射部分一般分為兩種類型，即遙控器與發(fā)射模塊，遙控器和遙控模塊是對于使用方式來說的，遙控器可以當一個整機來獨立使用，對外引出線有接線樁頭；而遙控模塊在電路中當一個元件來使用，根據(jù)其引腳定義進行應用，使用遙控模塊的優(yōu)勢在于可以和應用電路天衣無縫的連接、體積小、價格低、物盡其用，但使用者必須真正懂得電路原理，否則還是用遙控器來的方便。接收部分一般來說也分為兩種類型，即超外差與超再生接收方式，超再生解調(diào)電路也稱超再生檢波電路，它實際上是工作在間歇振蕩狀態(tài)下的再生檢波電路。超外差式解調(diào)電路與超外差收音機相同，它是設(shè)置一本機振蕩電路產(chǎn)生振蕩信號，與接收到的載頻信號混頻后，得到中頻（一般為465kHz）信號，經(jīng)中頻放大和檢波，解調(diào)出數(shù)據(jù)信號。由于載頻頻率是固定的，所以其電路要比收音機簡單一些。超外差式的接收器穩(wěn)定、靈敏度高、抗干擾能力也相對較好；超再生式的接收器體積小、價格便宜。無線電遙控常用的載波頻率為315mHz或者433mHz，遙控器使用的是國家規(guī)定的開放頻段，在這一頻段內(nèi)，發(fā)射功率小于10mW、覆蓋范圍小于100m或不超過本單位范圍的，可以不必經(jīng)過“無線電管理委員會”審批而自由使用。我國的開放頻段規(guī)定為315mHz，而歐美等國家規(guī)定為433mHz，所以出口到上述國家的產(chǎn)品應使用433mHz的遙控器。無線電遙控器與紅外遙控器的區(qū)別：紅外遙控和無線遙控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、距離一般不超過7米、不受電磁干擾，電視機遙控器就是紅外遙控器；無線電遙控器是用無線電波來傳送控制信號的，它的特點是無方向性、可以不“面對面”控制、距離遠（可達數(shù)十米，甚至數(shù)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(lǐng)域，比如工業(yè)控制等等，使用無線電遙控器較易解決。無線遙控車所講的遙控技術(shù)正是無線遙控模式，無線遙控是無線電遙控，它是利用無線電信號對遠方的各種機構(gòu)進行控制的遙控設(shè)備。這些信號被遠方的接收設(shè)備接收后，可以指令或驅(qū)動其它各種相應的機械或者電子設(shè)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器種類，在車庫門、電動門、道閘遙控控制、防盜報警器、工業(yè)控制以及無線智能家居領(lǐng)域得到了廣泛的應用，當然我們的無線遙控車也正是運用的這種技術(shù)。在當今高速發(fā)展的社會，無線遙控技術(shù)廣泛的運用于我們生活的各個領(lǐng)域，其中包括遙控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、安全保衛(wèi)、遙控玩具上的運用。當然還有一些更重要的場所還用到了無線遙控技術(shù)，比如所礦業(yè)開采，野外探險等一些復雜而危險的工作，而這些都離不開我們的無線遙控技術(shù)。第二章 無線遙控車的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求，該無碳小車的設(shè)計本著節(jié)能、輕量化、盡量減少摩擦等原則，在設(shè)計中主要包括車行走路線、曲柄搖桿機構(gòu)、后輪和前轉(zhuǎn)向輪、傳動齒輪、無碳小車整體尺寸設(shè)計、能量的加載方案以及標識與徽標的設(shè)計。根據(jù)無碳小車行走路線的設(shè)計計算出車轉(zhuǎn)向輪最大的擺角，然后確定轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)矩，再確定曲柄搖桿機構(gòu)的自由度，由于機構(gòu)無急回特性，根據(jù)兩個極限位置、搖桿行程及前轉(zhuǎn)向輪擺角的大小確定曲柄搖桿機構(gòu)的各個尺寸，最后根據(jù)行走的路線設(shè)計傳動齒輪的傳動比。符合大賽要求的繞行方案有折線行走方案、曲形行走方案、曲線與直線相結(jié)合方案，折線方案在行走過程中折線行使的路程雖然近但曲柄搖桿機構(gòu)會產(chǎn)生沖擊損失較多能量而且可能會出現(xiàn)死點；曲線與折線方案中曲線與直線結(jié)合的方案設(shè)計過程復雜加工要求較高不經(jīng)濟，且使曲柄搖桿機構(gòu)中曲柄尺寸過小。綜合考慮我們選擇三種方案中的a方案即曲形行走方案。曲柄搖桿機構(gòu)的設(shè)計符合命題要求的方案有多種，其中凸輪方案和曲柄搖桿機構(gòu)方案比較容易達到要求。 根據(jù)機械零件設(shè)計和加工的要求，該設(shè)計應該滿足加工方便、 經(jīng)濟、適用原則：曲柄搖桿機構(gòu)對比凸輪方案，曲柄搖桿機構(gòu)的構(gòu)件可以分別單個加工且制造加工容易，同時潤滑好且摩擦小，在無碳小車行使速度不變的前提下可改變桿的長度使前轉(zhuǎn)向輪得到不同的運動規(guī)，而且加了慣性輪機構(gòu)來充當曲柄可以增大慣性，所以該方案能夠很快精確實現(xiàn)傳動。而凸輪機構(gòu)制造較困難，且凸輪輪廓線與推桿之間為點、線接觸，易磨損摩擦大，綜合考慮，優(yōu)選曲柄搖桿機構(gòu)方案。 圖2.2后輪的設(shè)計：根據(jù)機械工業(yè)出版社出版的由余志生編寫的汽車理論第二版，無碳小車在后輪驅(qū)動過程中存在差速，在無碳小車轉(zhuǎn)彎時為了滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛，減少與地面的摩擦損失能量，后輪我們采用左邊輪驅(qū)動，右邊輪隨動的驅(qū)動方式。如圖2-2所示，在設(shè)計過程中我們充分考慮到轉(zhuǎn)向的平穩(wěn)和轉(zhuǎn)向容易的原則以及外形美觀的要求，在滿足剛度要求的情況下，我們采用輪輻式車輪。3.1傳動比的計算： 如圖3-1所示為了使無碳小車行走不碰上彈性障礙圓棒預設(shè)安全距離為200mm，在x，y平面內(nèi)以無碳小車行走的距離x為變量得到小車行走過程偏離x軸的位移 ：，在一個周期內(nèi)所走過的路程：（其中a=200；） 綜合考慮無碳小車尺寸以及齒輪二級傳動的特點，小車后輪在一個周期內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，即是后輪相對曲柄搖桿機構(gòu)中曲柄的軸上的齒輪傳動比i即 （d為后輪的直徑）設(shè)后輪直徑為200mm即傳動比i=3.8。3.2轉(zhuǎn)彎半徑的計算：根據(jù)無碳小車行走路線設(shè)定的三角函數(shù)曲線，可得到無碳小車在任何點的曲率半徑為： 3.3 前轉(zhuǎn)向輪的偏角計算： 根據(jù)人民交通出版社出版的由王援軍、黃景寧編寫的汽車構(gòu)造可知在理想情況下，無碳小車最小轉(zhuǎn)彎半徑與轉(zhuǎn)向輪最大偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系為： （其中s為前后輪軸距離設(shè)為130mm）34 曲柄搖桿機構(gòu)的計算：作出機構(gòu)兩極限位置及機構(gòu)具有最大壓力角位置，選取參考坐標系oxy，并設(shè)搖桿在兩極限位置的坐標為x1和x2根據(jù)公式再根據(jù)機構(gòu)具有最大壓力角的位置，還可得到以下關(guān)系式：為計算方便，設(shè)，則上式變?yōu)?，利用上述方程恰好能求出未知?shù)的值，即曲柄和連桿的尺寸。3.5傳動齒輪的計算：第八版表10-1選擇齒輪的材料為45鋼，二者的材料硬度差為40HBS。選擇小齒輪的齒數(shù)為14，中齒輪齒數(shù)54，大齒輪齒數(shù)70。設(shè)無碳小車底板離地為15mm，故設(shè)小齒輪的直徑為13.2mm。模數(shù)0.8。同理大齒輪模數(shù)m也取0.8，則分度圓直徑為56mm。第三章 無線遙控車的基本原理3.1 發(fā)射電路基本原理C51在發(fā)射電路中的典型應用電路如圖2.1-1所示，該電路使用3V電池供電，三極管Q1和Q2的工作電壓均是3V，集成電路芯片的工作電壓是3V。電阻R4用來決定編碼器內(nèi)部振蕩器OSC的振蕩頻率，改變R4阻值，可改變載波頻率及編碼脈沖波形輸出。4的取值范圍為100k500k。按鍵開關(guān)L、R用于控制遙控車的左、右轉(zhuǎn)，按鍵開關(guān)F、B用于控制遙控車的前進、后退。10腳為發(fā)射狀態(tài)指示端，可通過外接發(fā)光管LED來指示發(fā)射狀態(tài)。三極管Q1與T1、C3、C4組成了一個電容三點式載波振蕩器，該振蕩器的工作頻率可以是27MHZ或49MHZ。編碼器SO管腳（8腳）輸出的編碼數(shù)字信號，經(jīng)后級相應的射頻電路Q1輸出的載波信號同時加到Q2的基極后，經(jīng)Q2調(diào)制放大，C1濾波后便由天線L1發(fā)射，然后再由與之配套的接收電路SM6135W接收解調(diào)。本套件使用無線遙控電路，即8腳輸出，7腳為紅外遙控輸出，未使用。發(fā)射機線路板如圖7所示。 圖 2.1-1 發(fā)射電路原理圖 圖 2.1-2 發(fā)射電路PCB圖3.2 接收電路基本原理SM6135W在接收電路中的典型應用電路如圖2.2-1所示，該電路使用的是6V電源電壓，6V電壓直接加在伺服電機M1和M2的兩組H橋驅(qū)動器上。無線遙控信號經(jīng)天線和射頻接收電路（Q1及其周圍元件組成）接收解調(diào)后，還原成相應的碼信號，該信號被由SM6135W的14腳、15腳、16腳及1腳內(nèi)部反相器及相應的外圍電路組成的反相放大器放大后，送至SM6135W的編碼輸入端3腳，經(jīng)內(nèi)部譯碼后，將在輸出端Right（6腳）、Left（7腳）、Backward（10腳）、Forward（11腳）分別輸出相應的控制信號以驅(qū)動兩個H橋電機驅(qū)動器。從而使橋路上的驅(qū)動三極管交替導通以控制伺服電機的正、反轉(zhuǎn)。4腳和5腳外接的電阻R3，其阻值不得誤差太大，否則接收電路SM6135W內(nèi)部基準頻率與發(fā)射電路C51內(nèi)部基準頻率不一致時，接收電路SM6135W可能無法調(diào)出相應的編碼信號?，F(xiàn)以伺服電機M1為例：當解碼芯片F(xiàn)orward（11腳）管腳輸出為高電平，Backward（10腳）管腳輸出為低電平時，Q2、Q6、Q12導通，而Q3、Q7、Q13關(guān)斷，M1中的電樞電流為從左至右，此時M1應前進；反之，當解碼芯片F(xiàn)orward（11腳）管腳輸出為低電平，Backward（10腳）管腳輸出為高電平時，Q3、Q7、Q13導通，而Q2、Q6、Q12關(guān)斷，中的電樞電流從右至左，此時，M1應后退。接收機線路板如圖2.2-2所示。圖2.2-1 接收電路原理圖 圖2.2-2 接收電路PCB圖3.3 無線遙控車的工作原理3.3.1 主要元器件簡介C51/SM6135W是配套使用的無線遙控編解碼集成電路，它們都有5個管腳，對應于5種編/解碼功能。C51/SM6135W具有遙控車的完整控制功能，它們的工作電壓為2.5V6.0V，當無任何功能鍵按下時，芯片將自動斷電，片上振蕩器停止工作，從而減少工作電流。該編/解碼器的使用十分簡單，應用時只需很少的幾個外部元件即可構(gòu)成一個完整的實用電路。C51/SM6135W電路的極限參數(shù)如下：電源電壓為2.4V6.0V；輸入輸出電壓上下浮動0.3 V；工作溫度-10+65；儲存溫度為-25+125。制作時，不要超出極限參數(shù)中所列的數(shù)值范 圍，否則芯片可能會損壞。3.3.1.1 C51的主要性能結(jié)構(gòu)圖2.3-1 SCTX2B結(jié)構(gòu)圖和外形引腳圖（a） 編碼電路結(jié)構(gòu)(b)外部引腳排列編碼電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外形封裝分別如圖2.3-1（a）和 ()所示。由圖可見：該編碼器的內(nèi)部主要由輸入電路、編碼電路、振蕩電路、時序產(chǎn)生器電路和輸出電路組成。輸入電路有5個輸入管腳，分別與5個功能按鍵forward (前進)、backward (后退)、right-ward (向右)、left-ward (向左)和turbo (加速)相對應。芯片中的編碼電路向SO和SC兩個輸出管腳發(fā)送數(shù)字碼，數(shù)字碼與定義的功能按鍵相對應，SO編碼輸出端用于無線遙控，而SC編碼輸出端則用于紅外遙控。芯片內(nèi)時序電路中的一個計數(shù)器可使C51具有自動斷電功能。其管腳PC輸出端可用來控制外部工作電源的通、斷狀態(tài)。按下任何一個功能按鍵都會立即使芯片激活。編碼器輸出的編碼格式和字格式分別如圖2.3-2()和 ()所示。在編碼格式中，W2表示功能碼，W2表示開始碼。C51的管腳功能說明如表2.3-1所列。圖2.3-2 編碼格式和字格圖式表2.3-1 C51的各管腳說明管腳號管 腳 名功 能 說 明1Right帶上拉電阻，此腳接地，則選擇右轉(zhuǎn)功能2Test帶有上拉電阻，測試端。此腳可用于測試方式3GND電源負極4Backward帶有上拉電阻，此腳接地選擇后退功能5Forward帶有上拉電阻，此腳接地選擇前進功能6Turbo帶有上拉電阻，此腳接地選擇加速功能7SC帶有載波頻率的編碼信號輸出端，用于紅外遙控8SO不帶載波頻率的編碼信號輸出端，用于無線遙控9Vcc電源正極10PC電源控制輸出端11OSCO振蕩器輸出端12OSCO振蕩器輸入端13NC空腳14Left帶有上拉電阻，此腳接地選擇左轉(zhuǎn)功能3.3.1.2 解碼電路SM6135W的功能結(jié)構(gòu)解碼集成電路的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和外形封裝分別如圖2.3-3()和 ()所示。該解碼集成電路比編碼集成電路復雜得多，它內(nèi)部主要由3組放大器、信號取樣和誤碼檢測、解碼電路、控制邏輯電路、振蕩器、時序產(chǎn)生器、鎖存器、輸出電路組成。SM6135W有5個輸出管腳，分別具有5種功能。接收的信號由三級放大器放大后對其進行信號取樣、誤碼檢測和解碼，以控制遙控車的動作。編碼和解碼兩種芯片的振蕩器工作頻率之間的相對誤差必須小于2.5。編碼和解碼時序圖如圖2.3-4所示。SM6135W的管腳功能說明如表2.3-2所列。（a） 解碼電路結(jié)構(gòu)（b） 外部引腳排列圖2.3-3 SM6135W結(jié)構(gòu)圖和外形引腳圖圖2.3-4 編碼和解碼時序圖表2.3-22 SM6135W的各管腳說明管 腳 號管 腳 名功 能 說 明1VO2放大器2輸出管腳2GND負電源3SI解碼信號輸入端4OSCI振蕩器輸入端5OSCO振蕩器輸出端6Right右轉(zhuǎn)輸出端7Left左轉(zhuǎn)輸出端8RD帶有上拉電阻，該腳接地選擇右轉(zhuǎn)功能無效9LD帶有上拉電阻，該腳接地選擇左轉(zhuǎn)功能無效10Backward后退輸出端11Forward前進輸出端12Turbo加速輸出端13Vcc電源正極14VI1放大器1輸入端15VO1放大器1輸出端16VI2放大器2輸入端3.3.2 無線遙控車的基本原理無線遙控車采用的是伺服電機無線遙控技術(shù)。遙控電路設(shè)計的基本要求是高性能、低成本、運行平穩(wěn)、控制靈活、線路簡單、抗干擾能力強。通常無線遙控車的驅(qū)動要用兩個微型直流伺服電動機來實現(xiàn)玩具遙控車的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等功能。玩具遙控車市場競爭的日趨激烈，對無線遙控車的電氣性能也提出了越來越高的要求。無線遙控車的無線遙控控制電路設(shè)計決定著玩具遙控車的整體性能。本系統(tǒng)主要采用C51/SM6135W集成電路控制器來設(shè)計完成。無線遙控車一般都具有前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的基本功能，這些功能可分別由兩臺微型伺服電動機來完成，該電機沒有調(diào)速功能。無線遙控電路的原理方框圖如圖2.3-5所示。前進后退左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)編碼SCTX2BRF發(fā)射RF接收解碼SM6135W前進后退左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)圖2.3-5 原理方框圖該電路由無線發(fā)射和無線接收兩部分組成，其中無線發(fā)射由編碼電路和RF發(fā)射電路組成。編碼電路使用的集成電路型號是C51，該電路具有5種編碼功能，其中F/B用于控制伺服電動機的前進、后退；L/R用于控制伺服電動機的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)；turbo用于加速。無線接收電路部分的解碼電路可以使用SM6135W集成電路芯片來完成，解調(diào)后的RF信號被放大和濾波，然后得到基帶信號。當系統(tǒng)在對該信號進行取樣后，解碼邏輯便可以提取F/B、L/R和來自接收信號的功能位，同時輸出相應的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和加速功能所用的控制電平。為了滿足玩具遙控車的安全需要，同時還應為伺服電機設(shè)計過載保護電路。第四章 印刷電路板介紹印制電路版（Printed Circuit Board,簡稱PCB），它是以一定尺寸的絕緣板為基材，以銅箔為導線，經(jīng)特定工藝加工，用一層或若干層導電圖形（銅箔的鏈接關(guān)系）以及設(shè)計好的孔（如元件孔、機械安裝孔、金屬化過孔等）來實現(xiàn)元件間的電氣連接關(guān)系，它就像在紙上印刷上去似的，故得名印制電路板或稱印刷線路板。在電子設(shè)備中，印制電路板可以對各種元件提供必要的機械支撐，提供電路的電氣連接并用標記符號把板上安裝的各個元件標注出來，以便于插件、檢查及調(diào)試。按照在一塊板上導電圖形的層數(shù)，印制電路板可分為一下三類。1.單面板指僅一面又導電圖形的電路板，也稱單面板。2.雙面板指兩面都有導電圖形的電路板，也稱雙層板。其兩面的導電圖形之間的電連接通過過孔來完成。3.多層板由交替的導電圖形層及絕緣材料層疊壓粘合而成的電路板。除電路板兩個面有導電圖形外，內(nèi)部還有一層或都多層相互絕緣的導電層，各層之間通過金屬化過孔實現(xiàn)電氣連接。它主要應用于復雜的電路設(shè)計。4.1 PCB設(shè)計流程4.1.1印制電路板的設(shè)計的一般步驟1.繪制印制電路板主要任務(wù)是繪無線遙控車原理圖，并且確保無誤后，生成網(wǎng)絡(luò)表，用于PCB設(shè)計時自動布局。2.規(guī)劃電路板主要完成確定電路板的物理邊界，電氣邊界，電路板的層數(shù)，各種元件的封裝形式和布局要求等任務(wù)，遙控車PCB的大小為：6cm*3.5cm。3.設(shè)置參數(shù)主要是設(shè)置軟件中電路板的工作層，PCB編輯器的工作參數(shù)，自動布局等。4.裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件的封裝形式網(wǎng)絡(luò)表是PCB自動布線的核心，也是電路理圖設(shè)計與印制電路板設(shè)計系統(tǒng)的接口。只有正確裝入網(wǎng)絡(luò)表后，才能進行對電路板的自動布局等。5.元件的布局元件的布局包括自動和手動調(diào)整兩個過程。在規(guī)劃好電路板和裝入網(wǎng)絡(luò)表之后，系統(tǒng)能自動裝入元件，并自動將它們放置在電路板上。自動布線是系統(tǒng)根據(jù)某種算法在電氣邊界內(nèi)自動擺放元件的位置。如果自動布局不盡如意，則在進行手工調(diào)整。6.手動布線手動布線時，要注意相連導線之間要有一定的絕緣距離；信號線在拐彎處不能走直線；電源線和地線的布線要短，粗且避免形成回路。7.補淚滴8.文件的保存及輸出4.1.2印刷板制作工藝流程制板工藝程序：修整板周邊尺寸熱轉(zhuǎn)印-腐蝕-鉆孔定位-清洗-細砂紙擦光亮-涂松香水。1.先將符合尺寸要求的輔銅板表面用細砂紙擦光亮,再用熱轉(zhuǎn)印將布線圖轉(zhuǎn)印到輔銅板上。2.腐蝕一般采用三氯化鐵作腐蝕液,腐蝕速度與腐蝕液的濃度,溫度及腐蝕過程中采取抖動有關(guān),為保證制板質(zhì)量及提高腐蝕速度,可采用抖動和加熱的方法。3.腐蝕完成后,應用自來水沖洗干凈,把印刷板抹干。4.用直徑1.0mm鉆頭鉆孔、定位。5.用細砂布將印刷板輔銅面擦至光亮為止,然后立即涂上松香溶液。第五章 基本元件介紹及焊接5.1基本元件簡介5.1.1 三極管本課題用到的三極管（TO-92）主要有C1815、C8550、C945、C8050，我們實驗用的三極管他們的封裝都是從正面看E、B、C的順序，如圖4.1-1，下面介紹下他們的基本參數(shù)：C945三級管參數(shù)：類型: NPN；最大集電極發(fā)射電壓（VCEO）：21；直流電增益:10 to 60；最大集電極電流(A):0.1A；功耗:0.5W；頻率：250MHz。C1815三級管參數(shù)：類型: NPN；最大集電極發(fā)射電壓（VCEO）:21直流電增益:10 to 60；最大集電極電流(A):0.15A；功耗:0.4W； 頻率:8MHZ。8550三級管參數(shù):類型:開關(guān)型；極性:PNP；材料:硅； 最大集電極電流(A):0.5 A； 直流電增益:10 to 60；功耗:625 mW；最大集電極發(fā)射電壓（VCEO）:25 頻率:150MHz三極管8550是一種常用的普通三極管。它是一種低電壓,大電流,小信號的PNP型硅三極管。C8050三級管參數(shù)：類型: NPN ；材料:硅 0.5 A直流電增益:10to60； 功耗:625 mW； 最大集存器發(fā)射電（VCEO）:25； 頻率:150KHZ ；8050是非常常見的NPN型晶體三極管，在各種放大電路中經(jīng)?？吹剿?，應用范圍很廣，主要用于高頻放大。圖4.1-1 三極管的封裝圖5.1.1.1 三極管的分類晶體三極管的種類很多，分類方法也有多種。下面按用途、頻率、功率、材料等進行分類。（1)按材料和極性分有硅材料的NPN與PNP三極管.鍺材料的NPN與PNP三極管。（2)按用途分有高、中頻放大管、低頻放大管、低噪聲放大管、光電管、開關(guān)管、高反壓管、達林頓管、帶阻尼的三極管等。（3)按功率分有小功率三極管、中功率三極管、大功率三極管。（4)按工作頻率分有低頻三極管、高頻三極管和超高頻三極管。（5)按制作工藝分有平面型三極管、合金型三極管、擴散型三極管。（6)按外形封裝的不同可分為金屬封裝三極管、玻璃封裝三極管、陶瓷封裝三極管、塑料封裝三極管等。 5.1.1.2 三極管電極和管型的判別1.目測法一是管型的判別。一般，管型是NPN還是PNP應從管殼上標注的型號來辨別。依照部分標準，三極管型號的第二位(字母)，A、C表示PNP管，B、D表示NPN管，例如：3AX為PNP型低頻小功率管，3BX為NPN型低頻小功率管，3CG為PNP型高頻小功率管，3DG為NPN型高頻小功率管，3AD為PNP型低頻大功率管， 3DD為NPN型低頻大功率管， 3CA為PNP型高頻大功率管，3DA為NPN型高頻大功率管。此外有國際流行的90119018系列高頻小功率管，除9012和9015為PNP管外，其余均為NPN型管。 二是管極的判別。常用中小功率三極管有金屬圓殼和塑料封裝(半柱型)等外型。 2.用萬用表電阻檔判別三極管內(nèi)部有兩個PN結(jié)，可用萬用表電阻檔分辨e、b、c三個極。在型號標注模糊的情況下,也可用此法判別管型。 基極的判別。判別管極時應首先確認基極。對于NPN管，用黑表筆接假定的基極，用紅表筆分別接觸另外兩個極,若測得電阻都小，約為幾百歐-幾千歐；而將黑、紅兩表筆對調(diào)，測得電阻均較大，在幾百千歐以上，此時黑表筆接的就是基極。PNP管，情況正相反，測量時兩個PN結(jié)都正偏的情況下，紅表筆接基極。實際上，小功率管的基極一般排列在三個管腳的中間，可用上述方法，分別將黑、紅表筆接基極，既可測定三極管的兩個PN結(jié)是否完好(與二極管PN結(jié)的測量方法一樣)，又可確認管型。 集電極和發(fā)射極的判別。確定基極后，假設(shè)余下管腳之一為集電極c，另一為發(fā)射極e,用手指分別捏住c極與b極(即用手指代替基極電阻Rb)。同時,將萬用表兩表筆分別與c、e接觸,若被測管為NPN,則用黑表筆接觸c極、用紅表筆接e極(PNP管相反),觀察指針偏轉(zhuǎn)角度；然后再設(shè)另一管腳為c極,重復以上過程,比較兩次測量指針的偏轉(zhuǎn)角度大的一次表明IC大，管子處于放大狀態(tài)，相應假設(shè)的c、e極正確。 5.1.1.3 三極管性能的簡易測量(1) 用萬用表電阻檔測ICEO和?；鶚O開路，萬用表黑表筆接NPN管的集電極c、紅表筆接發(fā)射極e(PNP管相反)，此時c、e間電阻值大則表明ICEO小，電阻值小則表明ICEO大。用手指代替基極電阻Rb，用上法測c、e間電阻，若阻值比基極開路時小得多則表明 值大。 (2) 用萬用表hFE檔測。有的萬用表有hFE檔，按表上規(guī)定的極型插入三極管即可測得電流放大系數(shù),若很小或為零，表明三極管己損壞，可用電阻檔分別測兩個PN結(jié)，確認是否有擊穿或斷路。5.1.2 電解電容電解電容是電容的一種，金屬箔為正極（鋁或鉭），與正極緊貼金屬的氧化膜（氧化鋁或五氧化二鉭）是電介質(zhì)，陰極由導電材料、電解質(zhì)（電解質(zhì)可以是液體或固體）和其他材料共同組成，因電解質(zhì)是陰極的主要部分，電解電容因此而得名。同時電解電容正負不可接錯。 5.1.2.1 電解電容的特點電解電容器特點一：單位體積的電容量非常大，比其它種類的電容大幾十到數(shù)百倍。 電解電容器特點二：額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬f甚至幾f（但不能和雙電層電容比）。 電解電容器特點三：價格比其它種類具有壓倒性優(yōu)勢，因為電解電容的組成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。 5.1.2.2 電解電容的原理電解電容器通常是由金屬箔（鋁/鉭）作為正電極，金屬箔的絕緣氧化層（氧化鋁/鉭五氧化物）作為電介質(zhì)，電解電容器以其正電極的不同分為鋁電解電容器和鉭電解電容器。鋁電解電容器的負電極由浸過電解質(zhì)液（液態(tài)電解質(zhì)）的薄紙/薄膜或電解質(zhì)聚合物構(gòu)成；鉭電解電容器的負電極通常采用二氧化錳。由于均以電解質(zhì)作為負電極（注意和電介質(zhì)區(qū)分），電解電容器因而得名。應用：有極性電解電容器通常在電源電路或中頻、低頻電路中起電源濾波、退耦、信號耦合及時間常數(shù)設(shè)定、隔直流等作用。一般不能用于交流電源電路，在直流電源電路中作濾波電容使用時，其陽極（正極）應與電源電壓的正極端相連接，陰極（負極）與電源電壓的負極端相連接，不能接反，否則會損壞電容器。無極性電解電容器通常用于音箱分頻器電路、電視機S校正電路及單相電動機的起動電路。 電解電容器廣泛應用于家用電器和各種電子產(chǎn)品中，其容量范圍較大，一般為11000F，額定工作電壓范圍為6.3450V。其缺點是介質(zhì)損耗、容量誤差較大（最大允許偏差為+100%、-20%），耐高溫性較差，存放時間長容易失效。 電解電容的極性，注意觀察在電解電容的側(cè)面有“”，是負極，如果電解電容上沒有標明正負極，也可以根據(jù)它的引腳的長短來判斷，長腳為正極，短腳為負極。 5.1.3 瓷片電容用高介電常數(shù)的電容器陶瓷鈦酸鋇一氧化鈦擠壓成圓管、圓片或圓盤作為介質(zhì)，并用燒滲法將銀鍍在陶瓷上作為電極制成。它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。具有小的正電容溫度系數(shù)的電容器，用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路電容器及墊整電容器。低頻瓷介電容器限于在工作頻率較低的回路中作旁路或隔直流用，或?qū)Ψ€(wěn)定性和損耗要求不高的場合包括高頻在內(nèi)。這種電容器不宜使用在脈沖電路中，因為它們易于被脈沖電壓擊穿。5.1.3.1 瓷片電容分類它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。具有小的正電容溫度系數(shù)的電容器，用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路電容器及墊整電容器。低頻瓷介電容器限于在工作頻率較低的回路中作旁路或隔直流用，或?qū)Ψ€(wěn)定性和損耗要求不高的場合包括高頻在內(nèi)。這種電容器不宜使用在脈沖電路中，因為它們易于被脈沖電壓擊穿。 5.1.3.2 瓷片電容優(yōu)缺點優(yōu)點：穩(wěn)定，絕緣性好，耐高壓缺點：容量比較小5.1.3.3瓷片電容用途在大功率、高壓領(lǐng)域使用的高壓陶瓷電容器，要求具有小型、高耐壓和頻率特性好等特點。近年來隨著材料、電極和制造技術(shù)的進步，高壓陶瓷電容器的發(fā)展有長足的進展，并取得廣泛應用。高壓陶瓷電容器已成為大功率高壓電子產(chǎn)品不可缺少的元件之一。高壓陶瓷電容器的用途主要分為送電、配電系統(tǒng)的電力設(shè)備和處理脈沖能量的設(shè)備。5.1.4 可調(diào)電感器常用的可調(diào)電感器有半導體收音機用振蕩線圈、電視機用行振蕩線圈、行線性線圈、中頻陷波線圈、音響用頻率補償線圈、阻波線圈等，如下圖所示。 可調(diào)電感器1.半導體收音機用振蕩線圈 此振蕩線圈在半導體收音機中與可變電容器等組成本機振蕩電路，用來產(chǎn)生一個輸入調(diào)諧電路接收的電臺信號高出465kHz的本振信號。其外部為金屬屏蔽罩，內(nèi)部由尼龍襯架、工字形磁心、磁帽及引腳座等構(gòu)成，在工字磁心上有用高強度漆包線繞制的繞組。磁帽裝在屏蔽罩內(nèi)的尼龍架上，可以上下旋轉(zhuǎn)動，通過改變它與線圈的距離來改變線圈的電感量。電視機中頻陷波線圈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與振蕩線圈相似，只是磁帽可調(diào)磁心。2電視機用行振蕩線圈 行振蕩線圈用在早期的黑白電視機中，它與外圍的阻容元件及行振蕩晶體管等組成自激振蕩電路（三點式振蕩器或間歇振蕩器、多諧振蕩器），用來產(chǎn)生頻率為15625HZ的的矩形脈沖電壓信號。該線圈的磁心中心有方孔，行同步調(diào)節(jié)旋鈕直接插入方孔內(nèi)，旋動行同步調(diào)節(jié)旋鈕，即可改變磁心與線圈之間的相對距離，從而改變線圈的電感量，使行振蕩頻率保持為15625HZ，與自動頻率控制電路（AFC）送入的行同步脈沖產(chǎn)生同步振蕩。3行線性線圈 行線性線圈是一種非線性磁飽和電感線圈（其電感量隨著電流的增大而減?。话愦?lián)在行偏轉(zhuǎn)線圈回路中，利用其磁飽和特性來補償圖像的線性畸變。行線性線圈是用漆包線在工字型鐵氧體高頻磁心或鐵氧體磁棒上繞制而成，線圈的旁邊裝有可調(diào)節(jié)的永久磁鐵。通過改變永久磁鐵與線圈的相對位置來改變線圈電感量的大小，從而達到線性補償?shù)哪康摹?.1.5 電阻5.1.5.1電阻的定義在物理學中，用電阻（Resistance）來表示導體對電路阻礙作用的大小。導體的電阻越大，表示導體對電流的阻礙作用越大。不同的導體，電阻一般不同，電阻是導體本身的一種特性。電阻元件是對電流呈現(xiàn)阻礙作用的耗能元件。電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高1時電阻值發(fā)生變化的百分數(shù)。電阻是所有電子電路中使用最多的元件。主要職能就是阻礙電流流過，應用于限流、分流、降壓、分壓、負載與電容配合作濾波器及阻匹配等。數(shù)字電路中功能有上拉電阻和下拉電阻。5.1.5.2 控制電阻大小的因素電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關(guān)，還與導體長度、粗細、材料有關(guān)。衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高1時電阻值發(fā)生變化的百分數(shù)。多數(shù)（金屬）的電阻隨溫度的升高而升高，一些半導體卻相反。5.1.5.3 電阻大小判別色環(huán)法：所謂色環(huán)法既是用不同顏色的色標來表示電阻參數(shù)。色環(huán)電阻有4個色環(huán)的，也有5個色環(huán)的，各個色環(huán)所代表的意義如下讀取色環(huán)電阻的參數(shù)，首先要判斷讀數(shù)的方向。一般來說，表示公差的色環(huán)離開其他幾個色環(huán)較遠并且較寬一些。判斷好方向后，就可以從左向右讀數(shù)。 例如，某4色環(huán)電阻的顏色從左到右依次是紅（2），紫（7），黃（x10000），銀（正負10%），則此電阻的阻值為27x10000=270000，也就是270K，公差為正負10%。再如，某5色環(huán)電阻的顏色從左到右依次是紅（2），綠（5），藍（6），紅（x100），棕（正負1%），則此電阻的阻值為256x100=25600，也就是25.0K，公差為正負1%。此外就還有數(shù)字法和數(shù)碼法，這里就不一一詳解了。5.2 焊接注意事項5.2.1 手工焊接方法手工焊接握電烙鐵的方法,有正握、反握及握筆式三種。焊接元器件及維修電路板時以握筆式較為方便。手工焊接一般分四步驟進行。準備焊接:清潔被焊元件處的積塵及油污,再將被焊元器件周圍的元器件左右掰一掰,讓電烙鐵頭可以觸到被焊元器件的焊錫處,以免烙鐵頭伸向焊接處時燙壞其他元器件。焊接新的元器件時,應對元器件的引線鍍錫。加熱焊接:將沾有少許焊錫和松香的電烙鐵頭接觸被焊元器件約幾秒鐘。若是要拆下印刷板上的元器件,則待烙鐵頭加熱后,用手或鑷子輕輕拉動元器件,看是否可以取下。清理焊接面:若所焊部位焊錫過多,可將烙鐵頭上的焊錫甩掉(注意不要燙傷皮膚,也不要甩到印刷電路板上!),用光烙錫頭沾些焊錫出來。若焊點焊錫過少、不圓滑時,可以用電烙鐵頭蘸些焊錫對焊點進行補焊。檢查焊點:看焊點是否圓潤、光亮、牢固,是否有與周圍元器件連焊的現(xiàn)象。5.2.2 電路板焊接的注意事項在焊接的過程中我們需要注意的問題很多，主要問題如下：1. 三極管的e、b、c應該認真判定，焊接的時候仔細與原理圖對照后在做焊接。2. 電阻的認真識別，按照原理圖的電阻大小對號入座。3. 可變電感所用引腳的識別，將有用的兩個引腳連在電路圖上。4. 電解電容的大小以及正負判定，焊接的時候應該嚴格按照正負焊接。5. 瓷片電容相對電解電容就要簡單許多了，只需要將大小判定好久可以了。6. 此外，最重要的就是應該嚴格按照電路圖來焊接原件，不能有一點點的錯誤。第六章 實驗調(diào)試6.1 實驗調(diào)試將無線遙控車和配套的遙控器裝上電池，按遙控器的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)四項功能，測試遙控車功能是否正常。如果遙控車功能正常但遙控距離近，則可以按這樣的方法進行調(diào)試：機板靠近頻譜儀的天線，調(diào)整機板上T1可調(diào)電感，使頻譜儀感應到的頻率讀數(shù)在27MHz100k范圍內(nèi)即可。接收板的調(diào)試方法相同。要注意的是必須和遙控器調(diào)在同一頻率上（調(diào)T1），成對應關(guān)系，沒有儀器時，可把整車裝好后打開電源倒過來放，不讓四輪觸地。同時接通遙控器電源，撥通前進功能鍵并靠近整車體，看車輪是否轉(zhuǎn)動，否則微調(diào)L1；使輪轉(zhuǎn)動后拉開幾米距離再輕輕微調(diào)L1，使車輪還能轉(zhuǎn)動即可。注意，使用的電池必須是高能電池才能帶動汽車。6.2調(diào)試結(jié)果 調(diào)試過程是反復進行的，在調(diào)試過程中會遇到各種問題，根據(jù)這些問題需要對系統(tǒng)設(shè)計進行修改，這樣邊調(diào)試邊修改才能達到預期的效果。經(jīng)試驗調(diào)試，我做的無線遙控車基本能夠?qū)崿F(xiàn)預期的功能，但是也有出現(xiàn)不正常的地方。第一次是接通電源，按遙控器遙控無線遙控車，車子一點動靜都沒有，查閱相關(guān)資料、仔細核對電路位置關(guān)系，最終還是沒有找出問題所在。最終還是在王老師的指導下，發(fā)現(xiàn)無線遙控車的原因出現(xiàn)在可調(diào)電感上面，試驗用的元件和電路板上的封裝不對應，導致可調(diào)電感不起作用，當然就不可以遙控了。通過對可調(diào)電感上的改正，遙控車能夠在幾厘米的遙控范圍里面實現(xiàn)遙控。這個問題我的第一反應便是出現(xiàn)在了可調(diào)電感上面，王老師拿著遙控車調(diào)可調(diào)電感，我則拿著遙控器長按控制鍵，一米、兩米、三米，最后在七八米的范圍里都能夠遙控。此時，無線遙控車的功能實現(xiàn)了，預期的目的也達到了。當然，好在我的這個無線遙控車出現(xiàn)的問題還不算太多，如果可調(diào)電感改正了真的還是不能實現(xiàn)功能的話，那真的不知道該從何下手。所以，在做設(shè)計的時候還是應該從開頭就要注意，從認真畫圖、制作PCB到焊接元件都是環(huán)環(huán)相扣的，如果真的是原理圖上面或者焊接上出現(xiàn)問題，那調(diào)試起來將是相當困難?？?結(jié)我們本次畢業(yè)設(shè)計一共經(jīng)歷了三個月的時間，從protel 99 se培訓、PCB制版到元件的焊接以及無線遙控車的調(diào)試，這些步驟都是缺一不可的。通過這三個月對無線遙控車的研究以及制作，我給無線遙控下這樣的定義：無線電遙控是利用無線電信號對遠方的各種機構(gòu)進行控制的遙控設(shè)備，這些信號被遠方的接收設(shè)備接收后，可以指令或驅(qū)動其它各種相應的機械或者電子設(shè)備，去完成各種操作，如閉合電路、開動電機等一系列的動作。在無線遙控車的制作過程中，我遇到了許多的問題，比如起初的畫原理圖的不熟悉、制作PCB板流程上的掌握問題、無線遙控車所用到的元件認識不足等等，導致本次畢業(yè)設(shè)計中斷，但是在老師和同學的幫助下都將這些問題一一解決了。通過本次無線遙控車得制作，我就我自己說說應該注意的一些細節(jié)問題：原理圖的正確繪畫非常重要，因為它錯了后面做得再好也無濟于事；PCB板的制作過程中要小心謹慎，特別是在腐蝕這個步驟上多加小心，千萬不要將線弄斷了；元件焊接除了要嚴格按照原理圖焊接外，格外注意的是焊接三極管時要將三極管的E、B、C與板子上面的對應好，不是將沒有信號的放大功能，設(shè)計肯定不成功的；可調(diào)電感的焊接上面也容易出問題，在畫元件封裝的時候就應該認真看清引腳我連接關(guān)系。這些問題都是我在本次畢業(yè)設(shè)計中曾經(jīng)遇到過的，如果下次要在制作無線遙控車注意這些就好了。此次畢業(yè)設(shè)計是我們從大學畢業(yè)生走向未來工作重要的一步。其間，查找資料，老師指導，與同學交流，反復修改，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。通過這次實踐，我了解了無線遙控車的工作原理，熟悉了無線遙控系統(tǒng)，鍛煉了設(shè)計實踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設(shè)計能力。此次畢業(yè)設(shè)計是對我理論和實踐能力的一次實際檢驗和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。參考文獻1 清源計算機工作室 .Protel 99 SE 原理圖與PCB及仿真M.北京：機械工業(yè)出版社，2004.1.2 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基本教程M.北京：清華大學出版社，2003.3 劉樹林.低頻電子線路（第2版）M.北京：電子工業(yè)出版社，2009.4 王俊峰. 現(xiàn)代遙控技術(shù)及應用 M 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元件清單接收板序號名稱規(guī)格用量位號序號名稱規(guī)格用量位號31導線91.280MM2MRML1自制PCB發(fā)射板132導線91.2110MM1VCC2集成電路SM61351U233導線91.245MM1GND3三極管C18151Q134導線91.275MM1VDD4三極管C9454Q2Q3Q4Q535導線91.255MM1ANT5三極管80504Q6Q7Q8Q936外殼半成品1套6三極管85504Q10Q11Q12Q13發(fā)射板7可調(diào)電感1T1序號名稱規(guī)格用量位號8色環(huán)電感5.6H1L11自制PCB接收板19電阻1001R42集成電路C51110電阻180k1R33三極管C9452Q1Q211電阻2.2k5R8R9R10R11R124色環(huán)電感2.2H1L212電阻2.2M2R6R75色環(huán)電感6.8H1L113電阻2.2k2R13R146可調(diào)電感1T114電阻270k1R27電阻5601R115電阻3.9k1R58電阻47k1R216電阻474R15R16R17R189電阻220k1R417電阻5601R110瓷片電容5P1C418瓷片電容104P4C7C9C13C1411瓷片電容30P1C319瓷片電容10P1C212瓷片電容68P1C220瓷片電容203P1C613瓷片電容151P1C121瓷片電容332P2C1C1014瓷片電容403P1C522瓷片電容471P1C815跳線 20MM4R5R6R7R823瓷片電容56P2C3C416螺絲PB2.66MM3機板2