电动滑板车遥控器与控制器的设计与研究

电动滑板车遥控器与控制器的设计与研究

李

伟

（河南机电高等专科学校机电工程系，河南新乡453002）

摘要：目前市场上出现的以电为动力的滑板车，在启动电流、电机噪音、电磁污染等方面存在很多不足。在分析电动滑板车的遥控控制方式、工作原理和功能需求的基础上，设计和开发以AT89C2051为主控芯片的电动滑板车遥控器和以PIC16F73为主控芯片的控制器，使电动滑板车在灵活性、安全性、稳定性等方面有了明显的提高。关键词：农业机械；电动滑板车；遥控器；控制器；程序设计中图分类号：TN83，TP872

文献标识码：A

文章编号：1674-1161(2010)12-0021-03

目前，随着电子技术的快速发展，市场上出现了以电为动力的滑板车。但其在启动电流、电机噪音、电磁污染等方面存在很多不足。本文通过对电动滑板车遥控器及控制器进行研究，提出一套新的方法，使电动滑板车的性能有了明显的提高。

1电动滑板车遥控器的设计

1．1遥控器硬件设计

1．1．1A ／D 转换及电路单片机AT89C2051有20个引脚，图1为利用AT89C2051实现A ／D 转换的电

路图。

R1输入模拟信号Vin ，送到AT89C2051的P1．0口。RC 电路输出为P1．1，比较器输出为P3．6。若单片机检测到P3．6的变化，则控制P1．2输出相应的高低电平，从而使P1．2控制D6导通与否。当P1．1口的电压小于P1．0口电压时，P3．6为高电平，此时单片机控制P1．2口输出高电平，D5截止，电源向电容C5充电，P1．1口电压升高；当P1．1口电压升高到大于P1．0

口电压时，P3．6变为低电平，单片机控制P1．2输出低电平，D5导通，电容C 通过D5放电，P1．1口电压降低，周而复始。P1．2口在高低电平之间切换，控制电容两端的电压一直和输入电压保持近似相等。

R 、C 的值可以按照每个单次测量周期T S 内的电压变化（ΔV S ）约为1LSB 的原则来选取。充电函数近似表示为：

ΔV S ＝V cc ×T S ／（RC ）

本文AT89C2051使用晶振频率为11．0592MHz ，T S ＝40，V CC ＝5V ，若目标分辨率为12位，则RC ≈4096×40μs＝163．48ms 。选R ＝20K ，C ＝0．01μF 。

1．1．2基于CDT402－AB．1的无线通信CDT402－AB．1是一款无线高频不带编码的发射模块，AT89C2051通过串口与CDT402－AB．1异步通信。硬件电路如图2所示。

CDT402－AB．1为射频接收模块，其1脚为电源，2脚为信号输入口与单片机U3的异步串口P3．1相连，3脚为电源地，4脚为天线。射频发射模块将输入到2脚的数据包调制到315MHz 的射频段，把数据发送出去，完成无线发射功能。D1、D2可调节射频模

块的发射功率。

1．1．3电源和报警电路

遥控器的电源是由9V 电

收稿日期：2010－07－06

基金项目：河南省科技攻关项目（0524260051）作者简介：李伟（1981—），男，硕士，讲师，从事机电工程方面

的研究工作。

图1

A ／D 转换电路

Figure 1

A ／D switching circuit

图2无线通信接口电路

Figure 2Wireless communication interface circuit

第12期总第198期

No．12Total No．198

2010年12月

Dec．2010

农业科技与装备

Agricultural Science＆Technology and Equipment

图4纠错程序框图

Figure 4Error correction program block diagram

池经过3端稳压块7805获得，能提供5V 稳定的输出电压。电源检测电路是由LM358中的一个运放构成的比较器来实现的。报警电路包括蜂鸣器及其驱动电路。本设计采用有源蜂鸣器，信号源为5V 电源，驱动器件为PNP 型三极管9012。1．2遥控器软件设计

1．2．1A ／D 转换软件实现A ／D 转换软件首先对端口和定时器进行初始化设置，再进行充电时间检测，最后进行数据处理。单片机进行A ／D 转换程序流程如图3所示。

1．2．2

无线通信协议的编制及同频干扰的解决系

统中无线传输错误检验采用CRC 码校验，用查表法编写CRC 校验程序。通信协议以数据包的形式出现，一个数据包组成如下：［0XFF ］［0X5A ］［开始1］［开始2］［开始3］［密码1］［密码2］［数据1］［数据1］［数据1］［密码1］［密码2］［密码1］［密码2］［CRC 校验数据］。

其中：0XFF 、0X5A 为射频模块激活码，开始1为0XAA ，开始2、开始3为0XA5。错误检测通过CRC 十六位校验来实现。当检测到错误后根据拷贝数据进行纠错，纠错程序框图如图4所示：

串口通信采用异步通信方式。本系统采用的射频模块是单一频率点，无法用频率划分来解决同频干扰问题，因此采用时分复用系统来解决同频干扰问题。

2电动滑板车控制器的设计

2．1控制器硬件设计

2．1．1最小系统电路最小系统原理图如图5所示。C2、C3、XTAL1构成晶振电路，R2、C4、CN1构成外部触发开关电路，ADI 、ADV 为电流检测输入口，PWM1、PWM2为电机控制电路和自举电路信号源输出口，CPWM1、CPWM2为电机控制电路和刹车电路的使能控制端，RDY 为控制器的使能控制端，RUN 为飞车保护使能控制端，data 为串口输入口，SOUR 为

射频接收模块电源使能端。它们协同外围电路完成系统控制。

2．1．2电机的控制本设计采用永磁有刷直流电机，

图3

A ／D 转换程序流程图

Figure 3A ／D conversion program flow chart

图5单片机最小系统原理图

Figure 5SCM minimum system schematic diagram

农业科技与装备2010年12月

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