论文总字数：14305字

摘 要

设计实现了基于单片机的智能遥控小车，小车以MCS-51单片机为控制核心，以桥式开关驱动直流电动机带动小车前后运动，利用数字逻辑电路驱动步进电机实现转向，通过红外收发模块实现遥控操作。系统主要由电机驱动模块、红外遥控收发模块、数码显示模块和单片机最小系统模块组成。在完成系统软硬件设计基础上，进行了实验检验。检验结果表明：该智能小车能在遥控器控制下完成前进、后退、转向等动作，达到了预期设计目标。

关键词 ：红外遥控；接收编码；发送编码；单片机

Design and implementation of remote control car

Abstract

The design realizes the intelligent remote control car based on single chip microcomputer. The car uses MCS-51 single chip as the control core. The bridge switch drives the DC motor to drive the car to move back and forth. The digital logic circuit is used to drive the stepping motor to realize the steering. The infrared transceiver module realizes the remote operation. . The system is mainly composed of a motor drive module, an infrared remote control transceiver module, a digital display module and a minimum system module of the single chip microcomputer. On the basis of completing the system software and hardware design, the experimental test was carried out. The test results show that the smart car can complete the forward, backward, steering and other actions under the control of the remote control, and achieve the expected design goals.

Key words：Infrared remote control； Receive code； Send code； The single chip microcontroller.

目 录

摘 要.....................................................................I

Abstract.....................................................................II

第一章 绪论 1

1.1设计的目的与意义 1

1.2本章小结 2

第二章 设计方案的选择 3

2.1方案一 3

2.2方案二 3

2.3方案三 3

2.4 方案确定 4

2.5 系统的组成 4

2.6本章小结 4

第三章 主要芯片的介绍 5

3.1 AT89C51的介绍 5

3.2 ULN2003A的介绍 6

3.3本章小结 7

第四章 电机驱动电路的设计 8

4.1 MCU 最小系统的设计 8

4.2原始电机桥式驱动介绍 8

4.3步进电机 10

4.4本章小结 13

第五章 红外遥控电路的设计 14

5.1红外遥控系统概述 14

5.2控制系统实现方法 15

5.3红外发射电路 16

5.4红外接收电路 17

5.5红外遥控系统的软件设计思路 17

5.6本章小结 18

第六章 软件部分的设计 19

6.1控制电路软件设计 19

6.2驱动电路软件设计 22

6.3本章小结 22

第七章 仿真与调试 23

7.1电路仿真与调试 23

7.2本章小结 26

总结和体会 27

致谢 28

参考文献 29

第一章 绪论

随着电子技术的发展，其在玩具工业中被广泛应用。电子技术的应用，将玩具的趣味性、科学性、艺术性和实用性很好地结合起来，不仅可使游戏者玩起来感到有趣，还可以激发其科学兴趣、开发儿童智力。现今,大多数玩具发展成为会笑、会哭、会说、会动、会唱的引人入胜的电子类玩具。电子技术的应用程度日益加深，电子玩具也日新月异，并且占玩具市场比重越来越大。各种新型电子玩具层出不穷，其功能越来越丰富。当今世界玩具产业发展趋势是人性化和科技化。玩具集光、机、电等为一体 ,高科技电子玩具已是产业发展的主流。在国外，特别是在日本，设计师往往会在使用最新的科技对传统玩具进行改造创新，使其更加吸引人们。例如，日本玩具制造厂商利用嵌入式语音识别技术研制与生产了的能识别主人声音的智能化电子玩具。随着电子科学技术发展，电子玩具电路可以借鉴其他电子设备的工作原理或电路，在原有电路基础上稍加改造加工而来，因此熟悉常见电子电路基本工作原理与组成，对电子玩具电路的功能分析与设计将十分有用。单片机凭借其价格低廉、方便使用等特性，在各个领域被广泛使用已经被广泛应用于诸多领域，实现各种所需的控制功能。单片机经过长时间的发展，其处理能力已经得到了极大的提升。语音识别技术也日趋完善，在机器人领域，要想用语言和机器人“交谈”，首先就要解决语音的识别问题。可以用语音识别技术做成电话声控拨号、声控家电、儿童玩具等。语音识别技术还有待于进一步的发展。本设计就是利用红外二极管遥控控制类玩具电路，用MCS-51 系列采单片机控制小车的前进、后退、左转、右转、停止。在此红外遥控控制电路中，利用红外发送、接收电路和利用单片机P0、P1、P2、P3口控制进而实现各种功能[1]。

1.1设计的目的与意义

本文所设计的无线遥控器的主控为AT89C51，当无线遥控器检测到有按键按下时，无线发射器将按键信号以一定编码发射出去，智能小车上的主控通过比较和识别接收来的无线遥控编码便可执行相应的遥控功能，从而实现智能小车的前进、后退、左转、右转和紧急停车的基本功能。本设计充分考虑到了成本的要求，直流电机采用三极管电桥驱动电路驱动，为了增加电路的驱动能力，我将驱动电路的三级管改成了复合管的形式，试验显示，电机的扭力得到了明显的提升。转向使用的是五线四相12V步进电机，同样处于节约成本的考虑，将原来的达林顿驱动芯片改成了三极管开关电路双拍驱动。电源部分从220V市电取得，用15V变压器变压，然后送全桥整流，电容滤波，最终使用三端稳压芯片进行稳压。如此，我们就不必使用相比昂贵的蓄电池进行供电[2]。

1.2本章小结

本章主要简单介绍了红外遥控汽车的设计意义和目的。

第二章 设计方案的选择

2.1方案一

使用AT89C51作为主芯片，使用蓄电池供电，PT2262和PT2272 作为遥控部分，使用三极管搭建模拟电路进行直流电机和步进电机的驱动，遥控模块发射出信号后通过单片机对接收模块的脉冲检测判断出是哪个键按下从而在相应的口上输出特定个数和相位的脉冲，控制步进电机和直流电机完成相应的动作。该遥控方式遥控器的有效距离能够达到30米。三极管用过开关管，用来放大单片机IO 口的电流从而保证稳定地驱动电机。H 桥驱动直流电机扭 矩和稳定性都能够很好的达到要求。但是蓄电池价格比较昂贵，而且也大大增加了小车的负重，对马达的扭矩力要求比较高[3]，这也会大大增加系统的功耗，使得电池很快就会用竭。而且PT2262,2272 控制按键比较有限，使得系统的功能变得单一，不利于系统以后的扩展，而且现成的模块价格也比较高，所以这种方案最终被否决[4]。

2.2方案二

使用AT89C51作为主芯片，用红外进行遥控，使用298进行直流电机的驱动， 2803进行步进电机的驱动，采用变压器和整流稳压电路从市电取电，这种方案硬件电路相对比较简单，使用现成芯片进行驱动也使得电路的总体性能变得更加稳定，变压器取市电的方式在一定程度上节省了系统的成本，而且也能够很方便的得到电机和控制器的工作电压，红外接收头接在单片机的外部中断引脚上，通过定时器和外部中断来测量接收到的信号高低电平的时间就可以解出接收到的红外遥控码，在本设计中我丢弃了其余三个[5]，只取了数据码作为有效的控制信息。红外遥控的方式比较省钱，控制距离也可做到十米以上。但是298和2803的价格比较高，整个系统成本因此上升了很大一部分。所以这种方案最终也被否决。

2.3方案三

使用AT89C51作为主芯片，用红外进行遥控，使用三极管搭建模拟电路进行直流电机和步进电机的驱动，采用变压器和整流稳压电路从市电取电，这种方案综合了方案一和方案二各自的优点。取市电的方式使得整个电路成本降低而且不必担心电池耗竭的问题，红外遥控的方式在降低系统成本的基础上也使得系统的可扩展性能变得更加优秀[6]，红外数据码有很多种不同的方式，我们可以通过这些方式的区分来控制小车完成各种复杂的动作。模拟电路驱动电机经过试验能够完全满足我们对驱动能力的要求，在小车长期运行之后不发热。而且使得成本能够控制在非常低的水平上。这种方案不但成本低，稳定性高，并且方便以后的扩展[7]。

2.4 方案确定

三种方案的比较：

方案一的优缺点：H 桥驱动直流电机扭矩和稳定性能够很好的达到要求。但蓄电池价格比较昂贵，而且也大大增加了小车的负重，对马达的扭矩力要求比较高，这也会大大增加系统的功耗，使得电池很快就会用竭。而且 PT2262,2272 控制按键比较有限，使得系统的功能变得单一，不利于系统以后的扩展，而且现成的模块价格也比较高。

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