单片机红外遥控小车设计方案和制作.docx

精品学习资源一、设计任务和要求以 AT98C51 单片机为核心，制作一款红外遥控小车，小车具有自动驾驶，手动驾驶和循迹前进等功能；自动驾驶时，前进过程中可以避障；手动驾驶时，遥控掌握小车前进、 后退、左转、右转、加速等操作；寻迹前进时小车仍可以依据预先设计好的轨迹前进；二、系统组成及工作原理本系统由硬件和软件两部分组成；硬件部分主要完成红外编码信号的发射和接受、障碍物检测、轨迹检测、直流电机运行的发生等功能；软件主要完成信号的检测和处理、设备的驱动及掌握等功能； AT89S51 单片机查询红外信号并解码，查询各个检测部分输入的信号，并进行相应处理，包括电机的正反转，判定是否遇到障碍物，判定是否小车其那金中有出轨等；系统结构框图如图 1 所示；图 1 系统结构框图三、主要硬件电路1、遥控发射器电路该电路的主要掌握器件为遥控器芯片 HT6221 ，如图 2 所示； HT6221 将红外码调制成38KHZ 的脉冲信号通过红外发射二极管发出红外编码；图 2 中 D1 是红外发射二极管， D2是按键指示灯，当有按键按下时 D2 点亮；HT6221 的编码规章是：当一个键按下超过 36ms，振荡器使芯片激活，假如这个按键按下且推迟大约 108ms，这 108ms 发射代码由一个起始码 〔9ms〕 ，一个结果码 〔4.5ms〕，低 8位地址码 〔9ms~18ms〕，高 8 位地址码 〔9~18ms〕， 8 位数据码 〔9~18ms〕和这 8 位数据码的反码欢迎下载精品学习资源〔9~18ms〕 组成，假如按键按下超过 108ms 仍未松开，接下来发射的代码将仅由起始码 〔9ms〕 和终止码 〔2.5ms〕组成；依据上图的接法， K1~K8 的数据码分别为： 0x00， 0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07 ；图 2 遥控发射器电路原理图2、红外线接收模块该模块使用一体化红外接收头 1838，其电路如图 3 所示；瓷片电容 104 为去耦电容，DOUT 即是解调信号的输出端，直接与单片机的 P3.2 口相连；有红外编码信号发射时，输出为检波整形后的方波信号，并直接供应应单片机；欢迎下载精品学习资源图 3 红外接收原理图3、电机驱动模块该模块主要由芯片 L298 掌握两个电机的正反转，以及转变电机的转速，其电路如图 4所示； L298 芯片是一种高压、大电流双全桥式驱动器；其中 SENSEA 、SENSEB 分别为两个 H 桥的电流反馈脚，不用时可以直接接地； VCC ， VS 是接电源引脚，电压范畴分别是4.5～ 7V 、2.5～ 46V ，设计中 VCC 端与单片机电源端共用 5V 工作电源， VS 端独立接 9V 电源； ENA ， ENB 为使能端，低电平禁止输出； IN1 ， IN2 ， IN3 ，IN4 为数据输入引脚， OUT1 ， OUT2 ，OUT3 ， OUT4 为数据输出引脚； D1~D8 是爱护二极管（ IN5819 ），用于释放掉电机停车时产生的反响尖峰电势，否就会击坏 L298 ；图 4 电机驱动原理图4、障碍物检测和寻迹模块障碍物检测和轨迹检测原理是相同的；从经济的角度考虑，该模块选用了反射式光耦，其电路如图 5 所示；反射式光耦由一个红外发射管和一个光敏三极管组成； LM324 是电压比较器，当 3 脚的电平大于 2 脚时，输出端 1 脚输出高电平，反之输出低电平；高低电平的值取决于 LM324 的 2 脚电平，调整电位器 R23 使 LM324 的 2 脚电压为 3V ；避障电路安装在小车的头部的左右两边，分别用于检测左右障碍物；工作过程是：当无障碍物时，不反射红外线，光敏三极管截止， LM324 的 3 脚在 R16 的上拉作用下为高电平〔5V〕, 大于 2 脚电压 〔3V〕 ，输出高电平；当遇到障碍物时，反射红外线，光敏三极管导通，比较器 3 脚接地，小于 2 脚电压 〔3V〕 ，输出低电平；单片机依据电平的变化判定有无障碍物，当左边遇到障碍物时小车右转，当右边遇到障碍物时小车左转；欢迎下载精品学习资源循迹电路安装在小车的底部的左右两边，循迹是通过辨别黑白色来行走；工作过程是：红外发射管发出红外光，当遇到黑色，不反射红外光，比较器输出为高电平；当遇到白线，红个光反射回来，比较器输出为低电平；当左边检测到白色时小车右转，当右边检测到白色时小车左转，当两边检测到的都是黑色时小车前进，当两边检测到的都是白色时小车停止；图 5 障碍物检测、轨迹检测原理图四、软件设计本系统的软件用 C 语言编写，分为主程序，外部中断解码子程序、自动驾驶子程序、手动驾驶子程序、障碍物检测子程序、轨迹检测子程序、定时器1 中断调速子程序等；主程序完成系统硬件的初始化、子程序调用等功能；主程序、解码子程序如图6、图 7所示；欢迎下载精品学习资源图 6 主程序流程 图 7 解码程序流程图欢迎下载精品学习资源终止语：经实践说明，本文所设计的红外线遥控小车运行稳固、遥控灵敏、占用系统硬件资源少；且在不转变硬件电路，仅通过软件编程小车就可以实现障碍物检测、报警等功能；参考文献：[1] 陈权昌 ,李兴富 .单片机原理及应用 [M]. 广州 :华南理工高校出版社 ,2007[2] 吴金戌 ,沈庆阳 ,郭庭吉 .8051 单片机实践与应用 [M]. 北京 :清华高校出版社 ,2002[3] 侯玉宝 ,陈忠平 ,李成群 ,等.基于 Proteus 的 51 系列单片机设计与仿真 .北京 :电子工业出版社 ,2021[4] 郝建国 ,郑燕.单片机在电子电路设计中的应用[M]. 北京 :清华高校出版社 ,2006欢迎下载。