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1、編號
單片機課程設計
（ 級）
題 目：基于單片機智能紅外遙控小車的設計
學 院： 物理與機電工程學院
專 業(yè)： 電子信息科學與技術
作者姓名：
指導教師： 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計
摘?????要
本
2、次設計的簡易智能小車，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、右轉、停止運動。?
關鍵詞：STC89C52RC；紅外遙控
1 ?前?言??
本設計能實現(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、右轉、停止運動進行實時的控制。??
本次設計主要內容是基于STC89C52RC設計一部智能小車，小車能夠實現(xiàn)自動前進，和紅外遙控的智能小車控制系統(tǒng)，包括了對驅動電路，紅外通訊等的探索和研究。?
2? 方案設計與論證?
2.1 ?遙控方案的選擇??
由于屬于小范圍內遙控，小車在小范圍內行駛，為了減少設計成本，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鍵，暫停鍵為右轉鍵，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、編碼調制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉換放大器、解調、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、右轉、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，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，實現(xiàn)小車的后退；
（3）停止是左右兩個電機同時停止旋轉，實現(xiàn)小車的停止；
（4）右轉是右電機逆時針旋轉和左電機順時針旋轉同時工作，實現(xiàn)小車的右轉；
（5）左轉是左電機逆時針旋轉和右電機順時針旋轉同時工作，實現(xiàn)小車的左轉；?
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驅動
STC89C52RC
6、LED顯示
紅外遙控
復位電路
光電隔離
圖2.2 系統(tǒng)框圖
3?硬件設計?
3.1 89C52單片機硬件結構?
89C52單片機是把那些作為控制應用所必需的基本內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。它們都是通過片內單一總線連接而成，其基本結構依舊是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)結構模式。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?最小應用系統(tǒng)設計?
3.2.1 最小系統(tǒng)
用89C5
7、2單片機進行構成最小應用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復位電路即可，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)?內部存儲器容量有限。?
(3)?應用系統(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脈寬調速?
本設計調速采用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動電壓分為兩組。VT1和VT4同時導通和關斷，其驅動電路中Ub1=Ub4；VT2和VT3同時動作，其驅動電壓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，每個晶體管的驅動脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導通；?
9、（5）低速平穩(wěn)性好，調速范圍可達20000左右。
圖3.3 PWM驅動電路圖
3.2.4 電源的設計?
本設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 ?顯示電路設計
本設計中用一片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?軟件設計?
4.1?設計流程?
一個智能化的系統(tǒng)，軟件設計必不可少，軟件設計是更具系統(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試；?
（2）模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務在不同條件下調用；
（3） 模塊程序允許設計者分割任務和利用已有程序，為設計者提供方便。?
本系統(tǒng)軟件采用模塊化結構，由主程序﹑中斷子程序顯示子程序﹑算法子程序、遙
11、控子程序構成。?
本次設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
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，與硬件干擾措施構成雙道抗干擾防線，無疑為了將大大提高控制系統(tǒng)的可靠性。經常采用的軟件抗干擾技術是數(shù)字濾波技術、指令冗余技術、軟件陷阱技
12、術等。
4.3?程序設計?
軟件設計采用模塊化設計，思路清晰，也便于查找問題。紅外遙控鍵位對應子程序流程圖如圖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
結束
圖4.2 紅外遙控流程圖
5 不足與展望
本次設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)。因此要設計具有優(yōu)良的調速特性，調速平滑，方便使用，控制精確，轉動靈敏，可實現(xiàn)頻繁的無極快速起動、制動和轉動，需要
13、滿足生產過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊要求。為此，設計制造高性能、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 設計心得
經過這次課程設計我感受頗多，在正式進行設計之前，我參考了一些網上的資料，通過對這些設計方案來開拓自己的思路，最后終于有了自己的思路。
此次課程設計不僅是對前面所學單片機技術和運動控制理論的一種檢驗，更是對所學知識大融合，站在新的高度看待新的問題，而且也是對自己運用所學知識的能力的一種提高。通過這次課程設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺，自己要學習的東西還太多。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。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積
14、累的過程。
參考文獻
[1] 張毅剛，喜元.原理與應用設計[M]. 北京：北京市海淀區(qū)四季青印刷廠，2010.
[2] 張毅剛.新編MCS-51單片機運用設計[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2003.
[3] 張義和,敏男,宏昌,長春.例說51單片機（c語言版）[M]. 北京：人民郵電出版社，2009.
[4] 馬忠梅 籍順心 張 凱 馬 巖.單片機的C語言應用程序設計[M]. 北京：北京航空航天大學，2010.
[5] Samsung Electronics. S3C44BOX Risc microcontroll
15、er ARM instruction sheet .2002.
[6] 郭天祥.《51單片機C語言教程》[M].子工業(yè)出版社，2005年7月.
[7] 丁元杰.《單片微機原理及應用》[M],械工業(yè)出版社，2005年7月.
[8] 樓然苗,光.《單片機課程設計指導》[M].京: 北京航空航天大學出版社，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
{
zuozhuan();
break;
}
case 4: //右轉
{
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
{
tingzhi();
Delay1ms(150);
zuozhuan();
29、
break;
}
case 4: //右轉
{
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計
