遥控玩具车的控制系毕业设计

遥控玩具车的控制系统设计

目录

摘要 Abstract

第1章 前 言 ............................................................................................................. 1 第2章 遥控玩具车控制系统设计 ........................................................................... 2

2.1 控制方案选择 ............................................... 2 2.1.1采用红外遥控控制 ...................................... 2 2.1.2采用车身自带按键控制 .................................. 2 2.2控制系统设计 ................................................ 2 2.2.1控制系统硬件电路结构 ........... ................... 2 2.2.2单片机的选择 .......................................... 3 2.2.3时钟电路 .............................................. 4 2.2.4复位电路 .............................................. 4 2.2.5电源电路 .............................................. 5 第3章 电机驱动电路设计......................................................................................... 7

3.1电机的选择 .................................................. 7 3.2功率驱动电路的选择 .......................................... 7 第4章 硬件电路设计 ............................................................................................. 10

4.1键盘电路设计 ............................................... 10 4.1.1 键盘工作原理 ........................................ 10 4.1.2 键盘接口电路 ........................................ 10 4.2 LED显示电路设计 ........................................... 11 4.2.1 LED显示器的结构与原理 ............................... 11 4.2.2 LED显示器接口电路 ................................... 12 第5章 通信电路设计 ............................................................................................. 13 5.1 RS232通讯电路设计 .........................................13 5.2红外线通讯电路设计 ........................................ 13

5.2.1 红外线通讯技术简介 ................................. 13 5.2.2 红外线发射和接收电路 ............................... 14 第6章 电路图设计................................................................................................... 15 第7章 结束语........................................................................................................... 19 参考文献 .................................................................................................................... 20 答谢词 ........................................................................................................................ 21

摘要

本设计主要完成遥控玩具车控制系统硬件电路设计，控制系统的硬件电路部分主要由控制器、红外通讯电路、电机驱动电路、键盘电路、LED显示电路、232通讯电路等组成，直流电机作为小车的驱动电机。单片机是整个玩具车控制系统的核心，控制所有模块，本设计采用AT89C51单片机，它有着体积小、功效低、

功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点。采用L298N芯片同时驱动两台直流电机，使系统的控制电路简洁，且可靠性高。该设计系统中采用脉冲宽度调制技术（PWM）实现对直流电动机的准确与灵活调速。电机驱动利用软件产生不同占空比的PWM波来控制直流电机的转向和转速。设计中采用软件生成PWM驱动方式，解决了驱动电流的的不可控性问题。采用LED显示，其特点是亮度大，视觉效果好。通过软件编程控制小车实现左转、右转、前进、后退、加速、减速等功能。

关键词：遥控玩具车，51单片机，PWM调制

Abstract

The design completed of toy car control system, and the control system circuit, motor drive circuit, the keyboard circuitry, LED display circuit and 232 communication circuit. DC motor is selected as the car driving motor. SCM is the core of the car control system to control all the modules. This design uses the AT89C51 microcontroller and it , . Using L298N chip drive two DC motors at the same time makes the system control circuit more simplicity and of the system uses pulse width modulation (PWM) to achieve the accuracy of the DC motor speed and flexibility. To control DC motor steering and speed, motor drive uses the software to get different duty cycle of the PWM wave. PWM drive mode, the method solve the non-controllable issues of drive current. With LED display, it is characterized by achieve car turning left, turning right, forward, backward, speed up, and slow down through software programming.

Keywords：Remote control toy car, 51MCU, PWM modulation

第1章 前言

智能化玩具车控制系统包括了计算机、控制技术、传感技术、机械和人工智能等多方面的知识，是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。它是一种以汽车电子为背景，涵盖多学科的科技创新性设计，通过开展智能化玩具车的制作活动，能够全面培养我们的动手能力、创造能力、团队合作能力和进取精神。

目前，玩具小车的控制方式主要有：基于单片机的，基于光学传感器的，语音控制等。本设计主要完成玩具车控制系统硬件电路设计，控制系统的硬件电路部分主要包括控制器、红外通讯电路、电机驱动电路、键盘电路、LED显示电路等，直流电机作为小车的驱动电机。电机驱动利用软件产生不同占空比的PWM波来控制直流电机的转向和转速。设计中采用软件生成PWM驱动方式，解决了驱动电流的的不可控性问题。单片机是整个小车系统的核心，控制所有模块，本系统采用AT89C51单片机。通过软件编程控制小车实现左转、右转、前进、后退、加速和减速等功能。

第2章 遥控玩具车控制系统设计

2.1 控制方案选择

2.1.1采用红外遥控控制

红外通讯技术利用红外线来传递数据，是无线通讯技术的一种，不需要实体连线，简单易用且实现成本较低，因而广泛应用于小型移动设备互换数据和电器设备的控制中。

红外通信是利用红外技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发。它一般由红外发射和接收系统两部分组成。发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号，而接收系统用光学装置和红外探测器进行接收，就构成红外通信系统。

本次设计中，遥控玩具车带有红外遥控的接收装置，当红外发射器发射信号时，遥控玩具车接收信号，单片机对接收信号处理，实现玩具车的远距离控制，方便快捷，并准确的满足使用者的要求。

由于红外线的直射特性，红外通讯技术不适合传输障碍较多的地方，这种场合下一般选用无线电通讯技术或蓝牙技术。红外通讯技术多数情况下传输距离短、传输速率不高，所以玩具小车可通过遥控器自身携带的一些按键，通过编程使玩具车完成加速、减速、转向、前进和后退等遥控任务，实现更加人性化的便捷操控。

红外通讯技术的特点如下：

1、它是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持；

2、通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线数据收发； 3、主要用来取代点对点的线缆连接；

4、功能单一，扩展性差；

5、通讯距离短，通讯过程中不能移动，遇障碍物通讯中断。 2.1.2采用车身自带按键控制

键盘由六个独立按钮（S1、S2、S3、S4、S5、S6）组成，分别和单片机的P2口（P2.5、P2.4、P2.3、P2.2、P2.1、P2.0）相连。它是单片机系统中最常用的输入设备，用户能通过键盘向计算机输入指令、地址和数据。一般单片机系统中采用非编码键盘，非编码键盘是由软件来识别键盘上的闭合键，它具有结构简单，使用灵活等特点，因此被广泛应用于单片机系统。

这种控制方法不需用红外技术，控制方法简单，容易实现。只需要在车身上佩带按键，按键以一定的电路与单片机相连，通过编程即可实现小车的左转、右转、前进、后退、加速和减速等功能。

2.2控制系统设计

2.2.1控制系统硬件电路结构

控制系统的作用是能根据设计程序控制小车按照我们事先设定的方式行驶，控制系统硬件设计框图如图2-1所示。

图2-1控制系统硬件设计框图

该控制系统以AT89C51单片机为核心，通过键盘或遥控器实现小车的左转、右转、前进、后退、加速、减速和车灯闪烁等功能。232通讯电路是连接小车电路板和计算机的桥梁，通过它把程序下载到电路板上，通过程序控制小车的运动。LED显示模块显示小车加速、减速的过程。LED显示灯完成车灯闪烁功能，当小车左转时左车灯闪烁，当小车右转时右车灯闪烁。电机驱动电路主要有直流电机驱动芯片L298N组成，通过编程对输入端输入高低电平的变化，来控制直流电机的正反转，从而实现小车前进、后退，左转、右转的功能。 2.2.2单片机的选择

AT89C51是低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM) 和128 bytes的随机存取存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大。

引脚功能说明: P3口：P3口是一组带内部上拉电阻的8位双向IO口。P3口输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口，作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。

P3口除了作为一般的IO口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表2-1所示：

端口引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 表2-1 P3口的第二功能 第二功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0（外中断0） INT1（外中断1） T0（定时计数器0外部输入） T1（定时计数器1外部输入） WR（外部数据存储器写选通）