基于单片机智能遥控小车的设计

编号

单片机课程设计

（级）

题目：基于单片机智能红外遥控小车的设计

学院：物理与机电工程学院

专业：电子信息科学与技术

作者姓名：

指导教师：职称：副教授

完成日期：20 年 1 月 6 日

二〇一七年一月

基于单片机智能红外遥控小车的设计

摘要

本次设计的简易智能小车，采用STC89C52RC单片机作为小车的检测和控制核心；采用红外线遥控远程人为控制小车行驶状态；采用SM4105W80U3显示小车处于自动行驶还是遥控行驶；可以实现小车的前进、后退、左转、右转、停止运动。

关键词：STC89C52RC；红外遥控

1 前言

本设计能实现对小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STC89C52RC单片机。以STC89C52RC为控制核心，使用红外遥控对小车的前进、后退、左转、右转、停止运动进行实时的控制。

本次设计主要内容是基于STC89C52RC设计一部智能小车，小车能够实现自动前进，和红外遥控的智能小车控制系统，包括了对驱动电路，红外通讯等的探索和研究。

2 方案设计与论证

2.1 遥控方案的选择

由于属于小范围内遥控，小车在小范围内行驶，为了减少设计成本，增加便利性，所以采用常用的家用电视红外遥控器作为红外遥控发射部分，只需在小车上加装红外接收装置即可。定义遥控器的上一曲键为左转键，暂停键为右转键，下一曲键为停止键，CH健为前进键，音量增大键为后退键，实现小车行驶的基本控制。

红外遥控系统的组成如图2.1所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED 红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。

图2.1 红外流程图

2.2 遥控对小车的控制

切换到红外遥控功能，对小车的前进、后退、左转、右转、停止运动实现实时控制，具体如下所述：

（1）前进是左右两个电机同时顺时针旋转，实现小车的前进；

（2）后退是左右两个电机同时逆时针旋转，实现小车的后退；

（3）停止是左右两个电机同时停止旋转，实现小车的停止；

（4）右转是右电机逆时针旋转和左电机顺时针旋转同时工作，实现小车的右转；

（5）左转是左电机逆时针旋转和右电机顺时针旋转同时工作，实现小车的左转；

实现不同的运动方式，是通过PWM信号对L293D芯片中的H桥进行控制。电桥一端接电源，另一端接了一个三极管。三极管导通时，电桥通过三极管接地，电机电枢中有电流通过；三极管截止时，电桥浮空，电机电枢中没有电流通过。系统通过电桥的输出端为转向电机供电。通过对继电器开闭的控制即可控制电机的开断和转速方向进而达到控制玩具车前行与倒车的目的。

2.3 系统原理图

系统原理图如图2.2所示：LED显示模块接P1.1-1.7口；红外遥控接P3.2口；看门狗定时器接2.7口：电机控制接P0.0-0.3口；蜂鸣器接P0.7口；功能切换键接P3.4口。

图2.2 系统框图

3 硬件设计

3.1 89C52单片机硬件结构

89C52单片机是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。

3.2最小应用系统设计

3.2.1 最小系统

用89C52单片机进行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所示。由于集成度的限制，最小系统只能用作一些最小的控制单元。但也拥有一些有点：

(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3.1 最小系统电路图

3.2.2 烧写接口电路

RST置高电平，然后向单片机串行发送编程命令。P1.7(SCK)输入移位脉冲，P1.6(MISO)串行输出，P1.5(MOSI)串行输入。被烧写的单片机一定是最小系统（单片机已经接好电源，晶振，可以运行）。如图3.2烧写接口电路。

图3.2 烧录程序电路图

3.2.3 PWM脉宽调速

本设计调速采用PWM控制，选用了常用的双极式H型变换器，它是由4个三极电力晶体管和四个续流二极管组成的桥式电路。图3.3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PWM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。

图3.3 PWM驱动电路图

3.2.4 电源的设计

本设计的电源为车载电源。为保证电源工作可靠，单片机系统与动力伺服系统的电源采用了大功率、大容量的蓄电池；而传感器的工作电源则采用了小巧轻便的干电池。

3.3 红外线遥控电路

方便起见，本设计直接采用电视遥控器作为红外遥控的发射器，只需在小车上加装红外接收装置即可

红外接收器的电路图如图3.4所示：

图3.4 红外线遥控电路