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1、单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术 项目名称：无线遥控小车项目名称：无线遥控小车 指导老师：指导老师： 项目成员：项目成员： 概要概要 1. 概述2. 理论基础3. 电路设计4. 硬件设计5. 软件设计 6. 收获与感想一一 概述概述本系统分成两部分：手持遥控部分，车载电机控制部分。两部分全都采用STC89C51单片机作为控制核心。遥控板发送控制命令，接收板接收控制指令并控制小车运动遥控板和接收板通过无线模块进行数据传输，遥控板上的控制按键一旦被按下，控制芯片便发送特定的代表小车运动状态的控制命令，并在液晶屏上显示当前的运动状态；接收板电路主要负责小车运动状态指令的接收和实现小车运动状态
2、的控制二二 理论基础理论基础本系统主要由下面几个部分组成：1、电机驱动模板 2、无线模板 3、电源模板 4、控制与显示模板下面对这几个模板做具体介绍2.1 电机驱动模板电机驱动模板方案一：方案一：L298驱动步进电机驱动步进电机L298驱动步进电机的电路原理图驱动步进电机的电路原理图电机驱动电路简介电机驱动电路简介运用ST公司的经典驱动芯片L298驱动二相步进电机；芯片为双电源模式，其中Vss接+5V为芯片提供工作电压，Vs接+16V为驱动电路提供工作电压；为了不对四个输入口信息产生影响，ENA与ENB两个使能端接高电平；芯片四个输入端IN1、IN2、IN3、IN4这四个引脚分别与单片机的引脚
3、连接，目的在于接收单片机的指令；芯片接收指令后，在芯片中处理，之后从OUT1、OUT2、OUT3、OUT4这四个引脚对应输出，输出后再传到步进电机；二相步进电机对应四个引脚大至可以定义为A、B、-A、-B其中A=1为第一相通正电流，B=1为第二相通正电流，-A=1为第一相通入反相电流，-B=1为第二相通入反相电流；步进电机驱动方式可以分为半步驱动和整步驱动；半步驱动方式如：1001、0001、0011、0010、0110、0100、1100、1000；整步驱动如：1000、0100、0010、0001；如上面所提，按照一定的顺序不断的改变A、B、-A、-B既改变IN1、IN2、IN3、IN4的
4、输入，即可使步进电机运动，且变化的快慢决定步进电机的速度。此外，驱动电路中输出端还必须接上二极管，以消除电机换相产生的反相电动势；电源端都并上电容，以便消除电源的不稳定因素。方案二：方案二：L293驱动直流电机驱动直流电机电机电机驱动电路简介驱动电路简介L293的引脚与L298的引脚基本相同，其接法也与L298相同；因为驱动直流电机，直流电机只有正转和反转，所以只用两个控制口，即一个芯片可以控制两个直流电机，即可以用OUT1、OUT2控制一个直流电机，OUT3、OUT4控制另一个直流电机。方案对比方案对比对于方案一，因为小车使用了步进电机，所以小车能以精确的速度行驶，且能够以规定的距离行驶；但
5、小车速度不是很快。对于方案二，小车速度可以达到很快，且制作简单、成本相对较低；但缺点在于小车速度不是很稳定，且不能实现精确控制。综合考虑两种方案，对于我们的无线遥控小车，对小车的速度要求不是很高，相对来说我们更在意它的精确性，这样才方便我们对无线遥控小车的控制，说以我们选方案一。2.2 无线模块无线模块2.2.1 无线模块实物图无线模块实物图2.2.2 无线模块的引脚分布无线模块的引脚分布2.2.3 无线模块的基本工作流程无线模块的基本工作流程一、数据发送流程1、把接收机的地址和要发送的数据按时序送入nRF24L01中；2、配置CONFIG寄存器，使之进入发送模式；3、微控制器把CE置高，激发
6、nRF24L01进行发射；4、发射过程：1）给射频前端供电；2）射频数据打包；3）高速发射数据包；4）发射完成。二、数据接收流程1、配置本机地址和要接收的数据包的大小；2、配置CONFIG寄存器，使之进入接收模式，把CE置高；3、等待数据包的到来；4、当接收到正确的数据包，nRF24L01自动把字头、地址和CRC校验位移去；5、nRF24L01通过STATUS寄存器的RX_BUF置位通知微控制器，微控制器把数据从nRF24L01中读出。2.2.4 无线模块工作原理无线模块工作原理其工作原理：发送时：开始对无线模块进行初始化，将CE和SCK置0、CSN置1使模块进入待机状态；将CSN置0、SCK
7、置1，模块开始通过MOSI将接收模块的地址和要传输的数据读入寄存器中；将CE置0，模块将数据的进行打包并发送，发送之后模块恢复待机模式。接收时：开始先配置本机地址和数据包的大小然后将CE置高，模块进入接收模式，等待数据包的到来；当接收到正确的数据包时，将RX_DR置1，将数据从模块中读出（读出过程与读入相似）；这样即实现了数据的无线传输。2.3电源模块电源模块2.3.1电源模块原理图电源模块原理图2.3.2 电源模板原理简介电源模板原理简介运用一个放大器，这里LM393的作用就相当于一个放大器；用一个TL431，将放大器负端电压稳定在2.5V；再运用一个电位器与放大器的正端相接这里电位器所在的
8、位置的电位与放大器负端相等，也为2.5V，这样调节电位器的位置，即可将电位器两端的电压确定为12V。其上面再运用一个深度负反馈电路，当电位器端的电压发生微小的上升时，放大器两端的电压不等，放大器产生微弱电流，放大器将微弱电流放大，再经过三个三极管的放大，将电流放大到了A1*A2*A3倍，其中A1、A2、A3分别是三个三极管的放大倍率，这样就可以将微小的电流放大10的6次方倍的数量级，所以导致电位器两端的电压降低，这样就起到了稳定电压的作用，且通过这样的放大，电源的电流输出能力也很强；其中两个电容是为了滤波，虑除交流噪声使输出电流更平稳；且与LM393相接的那个电容更有防止产生自激震荡。2.4
9、控制与显示模块控制与显示模块2.4.1 原理图原理图2.4.2 原理简介原理简介按键原理很简单，按键的一端与单片机引脚相接，另一端接地，当键按下时，该键所在的支路导通，表现为低电平，用来提供单片机识别，单片机再通过自身的程序翻译成不同的指令。彩色液晶屏是采用单片机开发板附带的彩屏，其屏幕显示相当于一个矩阵，其显示是一个点一个点的显示，而不是直接显示字母或字，所以每个字或字母都是一个小矩阵；所以之前需要将字或字母用取模生成一个个表示这些数的矩阵，再通过子函数的调用将要显示的信息显示出来。三三 电路设计电路设计3.1 遥控板原理图遥控板原理图3.2 遥控板工作流程遥控板工作流程遥控板包含控制与显示
10、模块和无线模块的发送模块；它们的工作原理在上面的介绍中大部分都有了阐述；现在就工作流程做一定介绍。首先，通过按键将信息传送到单片机；单片机通过程序对按键信息进行判断；进入相应的子程序，最终决定传送的指令；判断好后通过程序将信息输入显示屏进行显示；与此同时，将指令输入无线模块，无线模块再对信号进行打包并发送。3.3 接收板原理图接收板原理图3.4 接收板工作流程接收板工作流程接收板主要由电机驱动模块、电源模板和无线模块的接收模块；它们的工作原理在上面的介绍中很多部分都有了说明，现在综合阐述一下。首先是电源通过电源模块给电机驱动模块提供了12V的工作电压，然后通过7805将电压降成了5V，提供给单片机和L298芯片；接收板电路工作后，首先由无线模块接收主机发送来的数据包，接收后将数据从无线模块中读出，数据进入单片机，单片机再对数据进行处理，之后分别进入相应的子程序，单片机再向电机驱动电路发送指令，即可使电机按照指令运动。四四 硬件设计硬件设计五五 软件设计软件设计接收板程序流程图接收板程序流程图六六 收获与感想收获与感想
