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1、 o機(jī)械與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 年 第 24 JU 95 o機(jī)械與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 年 第 24 JU 無(wú)線遙控汽車(chē)模型的研制 ■ 任富民 （廣東省電子技術(shù)學(xué)較廣東廣州510515） 【摘 要】尢銭遙槍汽車(chē)模復(fù)利用無(wú)歿通訊樓塊和單片機(jī)的*行通訊技術(shù)實(shí)見(jiàn)汽車(chē)樓夏的無(wú)槌調(diào)遼*＞轉(zhuǎn)向獨(dú)創(chuàng)?包含直淺電機(jī)的PWM調(diào) 追和步進(jìn)電機(jī)的掘制技術(shù)。退拉發(fā)射城和揍收拉創(chuàng)端均以旳C51單片機(jī)為拉創(chuàng)植心?其中做攥的發(fā)射和揍枚林分通址無(wú)戰(zhàn)

2、通訊帳塊完成「可 通過(guò)發(fā)對(duì)熾的堆度電位E拉制小車(chē)鍥型的直汛電機(jī)實(shí)現(xiàn)丸級(jí)調(diào)進(jìn)，通過(guò)發(fā)射垓的方約電位E拉創(chuàng)小車(chē)橫型釣扶一定*廢轉(zhuǎn)向■畀在數(shù)碼管上 JL示出進(jìn)廢和方位值。 【關(guān)■詞JPWMiRit；無(wú)錢(qián)通訊權(quán)塊；機(jī)呂人棲衆(zhòng)；無(wú)殘遇拉 13IM 因其集中了電子■單片機(jī)?售能控制?機(jī)電一體化等多學(xué) 料知譏和技能而深受廣大靑少年的愛(ài)好?成為名大中$院校、育少年 宮等冷規(guī)競(jìng)賽項(xiàng)目■甚至已經(jīng)成為省市■國(guó)家乃至國(guó)際比妄項(xiàng)FK遙控 模型的設(shè)計(jì)和研制集科技創(chuàng)新?技能訓(xùn)練趣培養(yǎng)于一體?成為電子 值息、妖人式系統(tǒng).機(jī)電?體化尋工科&業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)汁■業(yè)余制作M 目的首選。本文將介紹 款無(wú)線潘控汽車(chē)棋型的研制過(guò)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(dāng)前遙?般采用連線?紅外、無(wú)線三種遙疫方式。連線逼控 方式遙控器和接收控制竭通過(guò)直接導(dǎo)線相連.一般在技術(shù)上客易實(shí) 現(xiàn)?成本低?但由F遙控裾和樓收控樹(shù)端亦在連線?引起連線外繞、打 結(jié)、連接不良等缺點(diǎn)?一般較少采用"紅外遙料方式通控器和按收悴制 ?端通過(guò)紅外光傳送控制佶息?由于紅外光抗十?dāng)_能力愛(ài)，成本較低?在 家用電器爭(zhēng)產(chǎn)品上得到廣泛的應(yīng)用■但由于其存在定向性?并貝光線 不能穿透址門(mén)物.所以不完仝適合本項(xiàng)冃.無(wú)線通桂方式遙控器和接 收控制玳通過(guò)無(wú)線電波傳送檢制侑息?由于近幾年無(wú)線進(jìn)控技術(shù)發(fā)展 很快?各種無(wú)線模塊在性龜不新提島的阿時(shí)成本

4、也較低?并且沒(méi)右定 向性■叮以穿趙障礙物?所以非常適合本瑣H.但無(wú)線遙控方式易受其 它無(wú)線電波的干號(hào)?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(chē)連度和方向的各種參數(shù)。主嬰有以 下二種方式。 1 ?可用矩陣技鍵輸入和普通的無(wú)線遙控模塊進(jìn)行無(wú)線遙控?毎個(gè) 佬值代表一種狀忘或速度等級(jí)?并由無(wú)線遙控?？餐ㄟ^(guò)就片機(jī)”0璀 口直接收發(fā)?控制侑號(hào)可奩接般單片機(jī)識(shí)WL該方案電路俺單且軟件 編程容易實(shí)現(xiàn)■但數(shù)據(jù)傳輸牢太低■栓制方式簡(jiǎn)臥?控制精度不高“ 2?用卻個(gè)電位器通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速?再通過(guò)無(wú)線通訊 模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線弗行數(shù)朋傳送.?個(gè)悴制直

5、流電機(jī)力向（町控劃汽車(chē)模 型前邊和后退）和速發(fā)（可實(shí)現(xiàn)型調(diào)速）?一個(gè)控制汽車(chē)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(hào)?需用A/D轉(zhuǎn)換 芯片轉(zhuǎn)棧麻方能錢(qián)片機(jī)識(shí)別.電路較復(fù)雜11軟件編程也較為復(fù)雜. 但悴制輛度高tt檢作方便■并更按近千實(shí)際尺車(chē)控制枳式。 經(jīng)過(guò)比ttftfn決定采用洽若,A/D轉(zhuǎn)換芯片采用單片CMOS集成 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809, 2.3數(shù)據(jù)傳輸部分方案論證和選擇 效據(jù)傳輸部分上要采用無(wú)線發(fā)射和接收模塊?，F(xiàn)在市面上的發(fā)射 和接收棋塊價(jià)格相左較人?有的發(fā)射和接收棋塊雖然價(jià)位較低但延遲 時(shí)何長(zhǎng)?用在家電控制力血還町以?但不適用于實(shí)時(shí)控制衆(zhòng)求較島的 場(chǎng)合。由于木

6、項(xiàng)目用來(lái)控制汽車(chē)復(fù)5L要求實(shí)時(shí)拎制功能強(qiáng)■反應(yīng)速度 快?所以?采用了價(jià)位校高?實(shí)時(shí)悴制性能較好的無(wú)線通訊模塊。 2.4電乩駅動(dòng)部分方案論證和選癢 電機(jī)翌動(dòng)部分通過(guò)單片機(jī)輸出牀沖控制汽車(chē)樓型的速度和方向? 有兩種方家吋供選擇?一種足在小車(chē)的左右各放一個(gè)寵流電機(jī)?通過(guò) 控制左右購(gòu)個(gè)曲fit的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)連控制小出舸進(jìn)、応退以及轉(zhuǎn)向和 速度。俊方式容易實(shí)現(xiàn)?但9實(shí)際人車(chē)控制方犬相左較遠(yuǎn)。刃?種足企 小車(chē)的前瑞放-個(gè)步進(jìn)電機(jī)?用來(lái)悴制小車(chē)左右轉(zhuǎn)?在小車(chē)的麻瑞放 一個(gè)直流電機(jī)■悴制小車(chē)師進(jìn)?后退以及速度.該方式控制功能校復(fù) 雜■但控制粕度高?與實(shí)際汽車(chē)控制方式相近。因此本項(xiàng)目采用第二種 方案。

7、3 ?系統(tǒng)硬件電絡(luò)和軟件程序設(shè)計(jì) 3」渥控發(fā)射端的設(shè)計(jì) 遙控發(fā)射部分主公由AD轉(zhuǎn)換郁分、數(shù)碼顯示部分、發(fā)射模塊、單 片機(jī)CPU外圍電路等組成■如圖I所示： ffl 1 單片機(jī) ADC0809 萬(wàn)方數(shù)據(jù) 十向電位■一 3.1.1A/D轉(zhuǎn)換電路 其中A/D轉(zhuǎn)快邰分由于要對(duì)二路（速度和方向）進(jìn)行取樣和轉(zhuǎn)換. 因此我幻采用ADC0809芯片.該芯片能對(duì)八路模擬信號(hào)進(jìn)行采祥和 轉(zhuǎn)換?具體電路如圖2所示?此處VR1方向電位務(wù)13好采用精密電位 瓠 S2連度和方向取樣■轉(zhuǎn)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(yīng)的AD轉(zhuǎn)快子因序如 T： DADCO8O9: MOV DPTR. #OOOH ;取克潦電機(jī)電位器（的/后）據(jù) MOVX @DPTR.A ;啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)袂 HER1JB P3.3.HER1 ;尊待完成.査詢式 MOVX A.@DPTR ；敢放據(jù) MOV30H.A 3011 保亦逢 MOV DPTR, #8001H ；取左右電機(jī)效據(jù) MOVX @DPTR,A ? HER2： JB P33.HER2 MOVX A.@DPTR MOV31H人；31H保存方向散據(jù)

9、 96 科技?Jt O機(jī)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(shí)間（如0.1S.可用耀時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)或使用定 時(shí)為定時(shí)得封）瀆取速度和方向電位器的轉(zhuǎn)換值?送給速度和方向數(shù) 第處理干程序進(jìn)行處理。 3.L2連度和方向數(shù)據(jù)處理程序 1 ?數(shù)據(jù)輅式的約定 由于傳送的控制數(shù)據(jù)包含直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和調(diào)謹(jǐn)（決定汽車(chē)模 U!的

10、和進(jìn)退以及速度）?以及步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和施轉(zhuǎn)角度（決 定帆車(chē)?yán)_5?的左/右轉(zhuǎn)和清的你度）。因此將人位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的傳送格 式定義如圖3所示。 制?何時(shí)忌示速度數(shù)據(jù)?便于I*作和■試?其組成框圖如圖7所示。 科技?Jt O機(jī)械與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008年第24期 D7 D6 D5 ?D0 數(shù)據(jù)類型 （0： iM b方向） 數(shù)據(jù)符號(hào) （0：為正 h為負(fù)） 數(shù)據(jù)大水 圖3控式 2JS度散據(jù)處理 我們采用將采樣所柯的速度數(shù)據(jù)（保存于30H單元）與80H（中 間值）比較?從而得到電機(jī)的前進(jìn)/倒退和具體速哎值?并以

11、D7位為0 作為玄流電機(jī)數(shù)據(jù)標(biāo)土」）6位作為前進(jìn)/倒退標(biāo)土?D0~D5為具體的 速度值?圖4為恵流電機(jī)數(shù)據(jù)處珅液程簡(jiǎn)圖? 圖6無(wú)拔通訊模塊的連接示■圖 BB7發(fā)射部分電tt8B 321接收效據(jù)處理 接受控制竭按收到數(shù)據(jù)后■必須按照糸先約定的數(shù)帯格式進(jìn)行數(shù) 據(jù)的分類處理?區(qū)分接收數(shù)據(jù)的控制對(duì)象（即電機(jī)類刃）?數(shù)據(jù)符號(hào)（電 機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向）和數(shù)據(jù)大小?其處理流程圖如圖8所示。 科技?Jt O機(jī)械與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008年第24期 1 計(jì) 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(zhuǎn). np 1 3tStt 「一 T FfcH 卜…一 94連度敷栃處圖 3 ?方向數(shù)據(jù)處理 本系統(tǒng)采用歩進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)方崗調(diào)俗.面步進(jìn)電機(jī)為差值執(zhí)行郵 件?本系統(tǒng)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(jìn) 電機(jī)的執(zhí)行步數(shù)，并以1）7位為1作為步進(jìn)電機(jī)散據(jù)標(biāo)志.06位作為 左/右標(biāo)志?D0~D5為具體的角度數(shù)ftL圖5為步邊電機(jī)數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn) 4 ?數(shù)據(jù)發(fā)送 本部分采用無(wú)線通訊模塊實(shí)現(xiàn)華片機(jī)的申行通訊■無(wú)線通訊傻塊 Wtt線圖如圖6所示?撮戌連牢力W200B/斗本累統(tǒng)采用的波恃卓

13、 為1200B/S?為了鍥烏系統(tǒng)的抗干擾能力■采用了奇偶狡驗(yàn)的方法。 3.2 收控制瑞的設(shè)計(jì) 播受控制瑞的上要目的見(jiàn)接受發(fā)送竭送來(lái)的速度和方向數(shù)據(jù)?并 實(shí)現(xiàn)對(duì)直淹電機(jī)的方向和速度控It以及步進(jìn)電機(jī)的左右能轉(zhuǎn)角度控 ■ 322直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)和調(diào)速控制 號(hào)門(mén)采用四個(gè)中功成H陽(yáng)宜it電機(jī)除動(dòng)電路?通過(guò) 與門(mén)74LS08和反相器4069組成U流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制和調(diào)3.P2.6 通過(guò)高低電平矗制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，F(xiàn)2?5的PWM牀沖竝制自流電機(jī)的 轉(zhuǎn)速“當(dāng)P2?6輸岀髙電半時(shí).UIA丄作?可將PWM脈沖輸出?則Q3 和Q4界通.P2.6的爲(wèi)電平經(jīng)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(jī)正 轉(zhuǎn)■小乍前進(jìn)"反之?如果P2.6輸入-個(gè)低電半則Q1和Q2導(dǎo)通RQ3 和Q4載止?電機(jī)反轉(zhuǎn)?小車(chē)辭退-同時(shí).如采改變PWM冰沖的占空 比?則可以灣節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?實(shí)現(xiàn)遙控小4枝轂的速度控制"本項(xiàng)目中 利用定時(shí)器TO產(chǎn)生PWM 調(diào)制波形.TO的定時(shí)時(shí)間為lms.PWM 周期為100 ms?占空比由發(fā)送來(lái)的速度數(shù)據(jù)（即PWM牀伸寬度值）決 定■圖10為玄流電機(jī)PWM調(diào)速流程簡(jiǎn)圖,， 科技?Jt O機(jī)械與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008年第24期 科技

15、?Jt O機(jī)械與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008年第24期 萬(wàn)懸據(jù) o機(jī)恢與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 年 *24JN 323步進(jìn)電機(jī)的控制 本項(xiàng)R采用閃相步逬電機(jī)，其5K動(dòng)電11所示. 步進(jìn)電機(jī)定數(shù)字式控制電機(jī)?它將脈沖值號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移?按序 列輸入一組關(guān)沖估號(hào)■步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度?因此站常込合于廉 片機(jī)控制。步進(jìn)電機(jī)區(qū)別F其它控制電機(jī)的址大恃點(diǎn)忌?它是通過(guò)輸 入脈沖信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制的.即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定. 而電機(jī)的轉(zhuǎn)速I(mǎi)tl族沖

16、依號(hào)頻率決定。 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作.控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn) 生。其基本原理作用如卞： 1 ?控制換柑順序「通電換相這一過(guò)程稱為脈沖分配。例如：四相步 進(jìn)電機(jī)的單列拍工作方式?其各相通電醮廉為A-B-C-Dq W相步進(jìn)電 機(jī)的雙四拍工作方式「Mitffl通電腹庫(kù)為AB-BOC—DA。 2?擦制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。如果按正序換相通電?則步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn). 如果按反庫(kù)通電換相■則步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn). 3 ?控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?囁動(dòng)脈沖的間爲(wèi)罐短?步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速 就越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的牀沖頓車(chē)，fit可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)的速度進(jìn)行 控制。 本設(shè)計(jì)所采用的是四相步進(jìn)電機(jī)?采用承四拍換相順序?利用相

17、應(yīng)的I/O 口輸岀低電平便相應(yīng)的三極箕導(dǎo)通即可使菓一相通電?賓現(xiàn) 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)控制?圖12為步進(jìn)電機(jī)控制淹程簡(jiǎn)圖。 0 12步慮電機(jī)控解潦程簡(jiǎn)圖 3.3 它電路 包括臥片機(jī)的時(shí)鐘、復(fù)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(jié) 在完成以上步915.9t可以進(jìn)行18控汽車(chē)復(fù)型的調(diào)試?作者制作 的無(wú)線鏈桂汽車(chē)蟆空實(shí)物如圖13所示（無(wú)線通訊模塊安裝在汽車(chē)模 51的外充上），經(jīng)實(shí)際遙控測(cè)試?遙控汽車(chē)模型達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)功能. 可以實(shí)fl!無(wú)極河速和方向控制 a）遙控汽車(chē)接收控制端 b）遙控汽車(chē)發(fā)射控制端 圖13無(wú)線遙控汽車(chē)鑽轡調(diào)試實(shí)犒圈 （#

18、

19、咬件開(kāi)復(fù)俎蝕式?什算機(jī)發(fā)件救研俎俎快。貢*小空發(fā)電杭3皿設(shè)?盤(pán)鋼S 釣孜邊和升佩.丈矣研丸方角：羊片機(jī)5嵌入瓦韋繪?開(kāi)算機(jī)牠創(chuàng)。 [責(zé)任■■:張艷芳] 97 o機(jī)恢與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 年 *24JN # o機(jī)恢與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 年 *24JN （上接策73頁(yè)）授索和黃頁(yè)授索等;二是互聯(lián)網(wǎng)授索應(yīng)用?通過(guò)手機(jī)隨 時(shí)捜貳來(lái)自WAP網(wǎng)站和互聯(lián)財(cái)網(wǎng)站的伯息內(nèi)容■包括圖片、鈴聲、視 馭■咅樂(lè)尊。 此外?還肩衽線咅拓?移功辦公

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

21、 # o機(jī)恢與電子o SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2008 年 *24JN 萬(wàn)方數(shù)據(jù) 98 ITIHfiM LXJ WANFANGDATA 無(wú)線遙控汽車(chē)模型的研制 作者： 任富民 作考單位： 廣東省電子技術(shù)學(xué)校,廣東,廣州，510515 刊務(wù) 科技信息 英文刊名： SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： 2008. (24) 引用次數(shù)： 0次 1 ?任富民新世PWM控制在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁設(shè)備中的應(yīng)用［期刊論文］■廣兩電力2007(3) 2.匡出林.任當(dāng)民單片機(jī)原理及應(yīng)用2007 本文鏈接:http: d. g. wanfangdata. com. cn Periodical_kjxx200824350. aspx 下載時(shí)間：2010年4月22 tl