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1、編號
單片機課程設(shè)計
（ 級）
題 目：基于單片機智能紅外遙控小車的設(shè)計
學(xué) 院： 物理與機電工程學(xué)院
專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù)
作者姓名：
指導(dǎo)教師： 職稱： 副教授
完成日期： 20 年 1 月 6 日
二〇一七 年 一月
基于單片機智能紅外遙控小車的設(shè)計
摘?????要
本
2、次設(shè)計的簡易智能小車，采用STC89C52RC單片機作為小車的檢測和控制核心；采用紅外線遙控遠(yuǎn)程人為控制小車行駛狀態(tài)；采用SM4105W80U3顯示小車處于自動行駛還是遙控行駛；可以實現(xiàn)小車的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止運動。?
關(guān)鍵詞：STC89C52RC；紅外遙控
1 ?前?言??
本設(shè)計能實現(xiàn)對小車的運動狀態(tài)進行實時控制，控制靈活、可靠，精度高，可滿足對系統(tǒng)的各項要求。本設(shè)計采用MCS-51系列中的STC89C52RC單片機。以STC89C52RC為控制核心，使用紅外遙控對小車的
3、前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止運動進行實時的控制。??
本次設(shè)計主要內(nèi)容是基于STC89C52RC設(shè)計一部智能小車，小車能夠?qū)崿F(xiàn)自動前進，和紅外遙控的智能小車控制系統(tǒng)，包括了對驅(qū)動電路，紅外通訊等的探索和研究。?
2? 方案設(shè)計與論證?
2.1 ?遙控方案的選擇??
由于屬于小范圍內(nèi)遙控，小車在小范圍內(nèi)行駛，為了減少設(shè)計成本，增加便利性，所以采用常用的家用電視紅外遙控器作為紅外遙控發(fā)射部分，只需在小車上加裝紅外接收裝置即可。定義遙控器的上一曲鍵為左轉(zhuǎn)鍵，暫停鍵為右轉(zhuǎn)鍵，下一曲鍵為停止鍵，CH健為前進鍵，音量增大鍵為后退鍵，實現(xiàn)小車行駛的基本控制。?
紅外遙控系統(tǒng)的組成如圖2.1所示。發(fā)
4、射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。
圖2.1 紅外流程圖?
2.2 ?遙控對小車的控制?
切換到紅外遙控功能，對小車的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止運動實現(xiàn)實時控制，具體如下所述：
（1）前進是左右兩個電機同時順時針旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)小車的前進；
（2）后退是左右兩個電機同時逆時針旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)小車的后退；
（3）停止是左右兩個電機同時停止旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)小車的停止；
（4）右轉(zhuǎn)是右電機逆時針旋轉(zhuǎn)和左電機順時針旋轉(zhuǎn)同時工作，實現(xiàn)小車的右轉(zhuǎn)；
（5）左轉(zhuǎn)是左電機逆時針旋轉(zhuǎn)和右電機順時針旋轉(zhuǎn)同時工作，實現(xiàn)小車的左轉(zhuǎn)；?
實現(xiàn)不同的運動
5、方式，是通過PWM信號對L293D芯片中的H橋進行控制。電橋一端接電源，另一端接了一個三極管。三極管導(dǎo)通時，電橋通過三極管接地，電機電樞中有電流通過；三極管截止時，電橋浮空，電機電樞中沒有電流通過。系統(tǒng)通過電橋的輸出端為轉(zhuǎn)向電機供電。通過對繼電器開閉的控制即可控制電機的開斷和轉(zhuǎn)速方向進而達到控制玩具車前行與倒車的目的。
2.3 系統(tǒng)原理圖
系統(tǒng)原理圖如圖2.2所示：LED顯示模塊接P1.1-1.7口；紅外遙控接P3.2口；看門狗定時器接2.7口：電機控制接P0.0-0.3口；蜂鳴器接P0.7口；功能切換鍵接P3.4口。
起停運動
L293D驅(qū)動
STC89C52RC
6、LED顯示
紅外遙控
復(fù)位電路
光電隔離
圖2.2 系統(tǒng)框圖
3?硬件設(shè)計?
3.1 89C52單片機硬件結(jié)構(gòu)?
89C52單片機是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、并行I/O口、串行口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對各種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?最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計?
3.2.1 最小系統(tǒng)
用89C5
7、2單片機進行構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖3.1所示。由于集成度的限制，最小系統(tǒng)只能用作一些最小的控制單元。但也擁有一些有點：?
(1)?有可供用戶使用的大量I/O口線。?
(2)?內(nèi)部存儲器容量有限。?
(3)?應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。
圖3.1 最小系統(tǒng)電路圖
3.2.2 燒寫接口電路?
RST置高電平，然后向單片機串行發(fā)送編程命令。P1.7(SCK)輸入移位脈沖，P1.6(MISO)串行輸出，P1.5(MOSI)串行輸入。被燒寫的單片機一定是最小系統(tǒng)（單片機已經(jīng)接好電源，晶振，可以運行）。如圖3.2燒寫接口電路。
圖3.2
8、燒錄程序電路圖
3.2.3?PWM脈寬調(diào)速?
本設(shè)計調(diào)速采用PWM控制，選用了常用的雙極式H型變換器，它是由4個三極電力晶體管和四個續(xù)流二極管組成的橋式電路。圖3.3為雙極式H型可逆PWM變換器的電路原理圖。?
4個電力晶體管的基極驅(qū)動電壓分為兩組。VT1和VT4同時導(dǎo)通和關(guān)斷，其驅(qū)動電路中Ub1=Ub4；VT2和VT3同時動作，其驅(qū)動電壓Ub2=Ub3=-Ub1。?
雙極式PWM變換器的優(yōu)點如下：
（1）電流一定連續(xù)；?
（2）可使電動機在四象限中運行；?
（3）電機停止時有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；?
（4）低速時，每個晶體管的驅(qū)動脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通；?
9、（5）低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍可達20000左右。
圖3.3 PWM驅(qū)動電路圖
3.2.4 電源的設(shè)計?
本設(shè)計的電源為車載電源。為保證電源工作可靠，單片機系統(tǒng)與動力伺服系統(tǒng)的電源采用了大功率、大容量的蓄電池；而傳感器的工作電源則采用了小巧輕便的干電池。
3.3 ?紅外線遙控電路?
方便起見，本設(shè)計直接采用電視遙控器作為紅外遙控的發(fā)射器，只需在小車上加裝紅外接收裝置即可?
紅外接收器的電路圖如圖3.4所示：
圖3.4 紅外線遙控電路
3.4 ?顯示電路設(shè)計
本設(shè)計中用一片1位七段數(shù)碼管SM4105W80U3作顯示器，顯示數(shù)字。??
七段數(shù)碼管SM4105W80U3
10、中的a﹑b﹑c﹑d﹑e﹑f﹑g﹑dp分別連接在單片機的P2.1—P2.7，分別控制各段碼，與單片機的連接如圖3.5所示。
圖3.5 顯示電路圖
4?軟件設(shè)計?
4.1?設(shè)計流程?
一個智能化的系統(tǒng)，軟件設(shè)計必不可少，軟件設(shè)計是更具系統(tǒng)需求，通過編程語言控制單片機的行為，實現(xiàn)智能控制。?
模塊化的程序設(shè)計有以下有點：
（1） 單個模塊比起一個完整的程序易編寫及調(diào)試；?
（2）模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務(wù)在不同條件下調(diào)用；
（3） 模塊程序允許設(shè)計者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計者提供方便。?
本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序﹑中斷子程序顯示子程序﹑算法子程序、遙
11、控子程序構(gòu)成。?
本次設(shè)計采用的即是模塊化的軟件編程，各程序功能清晰、明確。軟件流程圖如圖4.1所示：
N
Y
結(jié)束
自動行駛
遙控行駛
遙控
功能選擇
開始 開始
圖4.1 流程圖
4.2? 軟件抗干擾技術(shù)
提高小車智能控制的可靠性，僅靠硬件抗干擾是不夠的，需要進一步借助于軟件抗干擾技術(shù)來克服某些干擾。在單片機控制系統(tǒng)中，如能正確的采用軟件抗干擾技術(shù)，與硬件干擾措施構(gòu)成雙道抗干擾防線，無疑為了將大大提高控制系統(tǒng)的可靠性。經(jīng)常采用的軟件抗干擾技術(shù)是數(shù)字濾波技術(shù)、指令冗余技術(shù)、軟件陷阱技
12、術(shù)等。
4.3?程序設(shè)計?
軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計，思路清晰，也便于查找問題。紅外遙控鍵位對應(yīng)子程序流程圖如圖4.2所示
開始 開始
采集紅外遙控數(shù)據(jù)
N
Y
延時等待
判地址碼是否相同
進行鍵位對應(yīng)
結(jié)束
圖4.2 紅外遙控流程圖
5 不足與展望
本次設(shè)計的總體效果不是很好，控制靈敏性較差，尋跡和避障功能沒有很好的實現(xiàn)。因此要設(shè)計具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑，方便使用，控制精確，轉(zhuǎn)動靈敏，可實現(xiàn)頻繁的無極快速起動、制動和轉(zhuǎn)動，需要
13、滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊要求。為此，設(shè)計制造高性能、高可靠性的智能小車控制系統(tǒng)有著十分重要的現(xiàn)實意義。
6 設(shè)計心得
經(jīng)過這次課程設(shè)計我感受頗多，在正式進行設(shè)計之前，我參考了一些網(wǎng)上的資料，通過對這些設(shè)計方案來開拓自己的思路，最后終于有了自己的思路。
此次課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)單片機技術(shù)和運動控制理論的一種檢驗，更是對所學(xué)知識大融合，站在新的高度看待新的問題，而且也是對自己運用所學(xué)知識的能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺，自己要學(xué)習(xí)的東西還太多。以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積
14、累的過程。
參考文獻
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[4] 馬忠梅 籍順心 張 凱 馬 巖.單片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)，2010.
[5] Samsung Electronics. S3C44BOX Risc microcontroll
15、er ARM instruction sheet .2002.
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[8] 樓然苗,光.《單片機課程設(shè)計指導(dǎo)》[M].京: 北京航空航天大學(xué)出版社，2007.
附 錄
1 實物圖
24
2 源程序清單
#include
#include
sbit LeftLed=P
16、2^0;
sbit RightLed=P0^7;
sbit FontLled=P1^7;
sbit LeftIR=P3^5;
sbit RightIR=P3^6;
sbit FontIR=P3^7;
sbit M1A=P0^0;
sbit M1B=P0^1;
17、
sbit M2A=P0^2;
sbit M2B=P0^3;
sbit B1=P0^4;
sbit SB1=P0^6;
sbit IRIN=P3^3;
unsigned char code LedShowData[]={
0x03,0x9F
18、,0x25,0x0D,0x99,
0x49,0x41,0x1F,0x01,0x19
}；
unsigned char code RecvData[]={
0x19,0x46,0x15,0x43,0x44,
0x40,0x0D,0x0E,0x00,0x0F
};
unsigned char IRCOM[7];
static unsigned int LedFlash;
bit EnableLight=0;
#define Sh
19、owPort P2
unsigned char temp = 1;
void tingzhi()
{
M1A=0;
M1B=0;
M2A=0;
M2B=0;
}
void qianjin()
{
M1A=1;
20、
M1B=0;
M2A=1;
M2B=0;
}
void houtui()
{
M1A=0;
M1B=1;
M2A=0;
M2B=1;
}
void zuozh
21、uan()
{
M1A=0;
M1B=1;
M2A=1;
M2B=0;
}
void youzhuan()
{
M1A=1;
M1B=0;
M2A=0;
22、
M2B=1;
}
void Delay1ms(unsigned int i)
{
unsigned char j,k;
do{
j = 10;
do{
k = 50;
do{
_nop_();
}while(--k);
}while(--j);
}while(--i);
}
void delay_nus(unsigned int i)
{
i=i/10;
while(--i);
}
void delay
23、_nms(unsigned int n)
{
n=n+1;
while(--n)
delay_nus(900);
}
void delayms(unsigned char x)
{
unsigned char i;
while(x--)
{
for (i = 0; i<13; i++) {}
24、
}
}
void Delay()
{
unsigned int DelayTime=30000;
while(DelayTime--);
return;
}
void ControlCar(unsigned char ConType
25、)
tingzhi();
switch(ConType)
{
case 1: //前進
{
LeftLed = 0 ;
qianjin();
break;
}
case 2: //后退
{
LeftLed = 1 ;
houtui();
bre
26、ak;
}
case 3: //左轉(zhuǎn)
{
zuozhuan();
break;
}
case 4: //右轉(zhuǎn)
{
youzhuan();
break;
}
case 8: //停止
{
tingzhi();
break;
27、
}
}
}
void ControlCar_yaokong(unsigned char ConType)
{
tingzhi();
switch(ConType)
{
case 1: //前進
{
tingzhi();
Delay1ms(150);
LeftLed = 0 ;
qianjin();
break;
}
ca
28、se 2: //后退
{
tingzhi();
Delay1ms(150);
LeftLed = 1 ;
houtui();
break;
}
case 3: //左轉(zhuǎn)
{
tingzhi();
Delay1ms(150);
zuozhuan();
29、
break;
}
case 4: //右轉(zhuǎn)
{
tingzhi();
Delay1ms(150);
youzhuan();
break;
}
case 8: //停止
{
tingzhi();
break;
}
}
}
void
30、 main()
{
bit RunFlag=0;
LedFlash=3000;
EX1=1;
IT1=1;
EA=1;
31、
ControlCar(8);
while(1)
{
if(P3_2 == 0)
{
delay_nms(10);
if(P3_2 == 0)
{
temp++;
while(!P3_2);
}
}
if(temp > 3)
{
temp = 1;
}
switch(temp)
{
32、 case 1:
ShowPort= LedShowData[1];Robot_Traction();
EX1 = 0;break;
case 2:
ShowPort= LedShowData[2];Robot_Avoidance();
EX1 = 0;break;
case 3:
ShowPort = LedShowData[3];
EX1 = 1;break;
}
}
}
void IR_IN() interrupt 2 using 0
{
unsigned char j,k,N=0;
33、
EX1 = 0;
delayms(15);
if (IRIN==1)
{
EX1 =1;
return;
34、
}
while (!IRIN)
{
delayms(1);
}
for (j=0;j<4;j++)
{
for (k=0;k<8;k++)
{
35、 while (IRIN)
{
delayms(1);
}
while (!IRIN)
{
delayms(1);
}
while (IRIN)
36、
{
delayms(1);
N++;
if (N>=30)
{
EX1=1;
return;
37、
}
}
IRCOM[j]=IRCOM[j] >> 1;
if (N>=8)
{
IRCOM[j] = IRCOM[j] | 0x80;
38、 }
N=0;
}
}
if (IRCOM[2]!=~IRCOM[3])
{
EX1=1;
return;
}
for(j=0;j<10;j++)
{
if(IRCOM[2]==RecvData[j])
{
ControlCar_yaokong(j);
}
}
EX1 = 1;
}
基于單片機智能遙控小車的設(shè)計
