无线遥控小车

摘要：随着电子技术的飞速发展，单片机与无线遥控已被广泛的应用到日常生活及工业中，成为测控技术现代化必不可少的重要工具。设计的无线遥控小车由四部分组成：主控模块、无线通信模块、电机驱动模块和电源模块。主控模块采用STC89C52单片机作为处理器；无线通信模块采用芯片PT2262和PT2272实现无线收发；用内置两个H桥的L298芯片驱动直流电机实现对小车的控制，实现前进、后退，左转、右转以及加速、减速的动作。整个无线遥控小车系统具有体积小、成本低、操作简单等优点，并具有一定的可扩展性。
关键词：遥控小车；通信模块；无线收发；STC89C52

    我国的无线遥控小车研究开发工作始于20世纪70年代末，在国家“863”、“973”、“九五攻关”等高技术发展计划的重点支持下，取得了重大发展。从20世纪80年代开始，国内已经开始大范围地进行有关遥控小车的研究，经过20多年的发展，国内在其应用研究方面已经取得了较大发展。无线遥控小车在军事、反恐、防爆、防核化及污染等危险与恶劣环境作业中有着广阔的应用前景，使其成为一个很重要的研究热点。本设计采用单片机和无线收发芯片制作了一个简单的无线遥控小车，其具有体积小、成本低的优点；同时具有一定的可扩展性，如果给小车加装摄像头，可以实现自动寻路功能；加装适当传感器，可以实现现场数据采集功能。

1 系统硬件设计
    本设计主要采用了STC89C52单片机作为系统的控制核心，采用编码芯片PT2262和解码芯片PT2272实现小车的无线遥控，采用驱动芯片L298驱动直流电机的正反转，LM2940低压差稳压电源电路为整个系统提供电源。
    首先由遥控器发出控制信号，然后接收模块将接收到的信号传给单片机，单片机就会根据接收到的信号按照设计模式控制电机驱动芯片L298，从而驱动直流电机，实现小车相应的动作。
    系统框图如图1所示。

2 主要模块介绍
2．1 主控模块
    主控模块采用的是STC89C52，是一种带8 KB闪烁可编程可擦除只读存储器(Flash Programable and Erasable Read Only Memory，FPEROM)的低电压、高性能CMOS8的微处理器，称单片机，其原理图如图2所示。

2．2 基于PT2262／PT2272无线通信模块
2．2．1 PT2262／PT2272芯片简介
    编码芯片PT2262以及解码芯片PT2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗、低价位的通用编解码电路，是目前在无线通信电路中较为常用的芯片。PT2262／PT2272最多可有12位(A0～A11)三态(悬空，接高电平，接低电平)地址设定管脚，任意组合可提供531 441个地址码。PT2262最多可有6位(D0～D5)数据端管脚，设定的地址码和数据码从17脚(Dout)串行输出。
    PT2272解码芯片有不同的后缀，后缀不同所表示的功能也不同。有L4／M4／L6／M6之分，其中L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。M表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的，而且和发射端是否发射相对应，而后缀的6和4表示有几路并行的控制通道。
    当采用4路并行数据时(PT2272-M4)，对应的地址编码应该是8位，如果采用6路的并行数据时(PT2272-M6)，对应的地址编码应该是6位。本设计中由于要控制小车的前进、后退、加速、减速、左转、右转，因此有六个控制信号，也就需要6位地址编码，所以本设计采用的是M6型号。
2．2．2 无线通信的工作原理
    发射模块由编码芯片和发射电路组成，当有信号触发时，PT2262进行编码，然后经过315 MHz调制电路调制后，将功率放大，最后输出编码，其原理图如图3所示。
    接收模块包括接收头和解码芯片两部分组成。接收头将收到的信号输入PT2272的14脚(DIN)，PT2272再将收到的信号解码。当接收到信号后，PT2272将其地址码经过两次比较核对后，VT脚输出高电平，同时与PT2262相应的数据引脚(D0～D5)也输出高电平。而这些数据引脚是与单片机的P1．0～P1．5引脚相连的，所以对应的单片机引脚也会输出高电平，其原理图如图4所示。

    因此，当遥控器有按键按下，接收模块收到信号后，单片机就可以根据接收的信号对小车进行相应的操作。[!--empirenews.p
2．3 电机驱动模块
    如图5所示，四边的开关与中间的电机构成一个H桥型电路，主要功能为驱动电机，可实现直流电机的正反转，故称为H桥驱动电路。其工作原理为：假设开关A，D接通，电机为正向转动；当开关B，C接通时，直流电机将反向转动。从而实现了电机的正反向驱动。若A，B，C，D同时导通或同时断开时，直流电机将停止转动。
    电机驱动模块采用的ST公司生产的一种高电压、大电流L298N电机驱动芯片，内含两个H桥电路，可驱动小车前后两个直流电机。其中前面的电机装上齿轮，齿轮与小车前面两个车轮相连。当电机正转时，带动齿轮转动，小车向右转弯；当电机反转时，小车将向左转弯。而小车后面的电机的正、反转，对应实现小车后退、前进的功能。其驱动电路图如图6所示。

    小车通过设置STC89C52输出的PWM波的占空比控制电机的转速来实现小车的加、减速功能。当电源电压不变的情况下，输出电压的平均值取决于占空比的大小，改变占空比值也就改变了输出电压的平均值，从而达到控制电动机转速的目的，即实现PWM调速。
2．4 电源模块
    本系统采用的是7．2 V，2 A·h可充电镍镉电源。在小车行驶的过程中，电源电压会有所下降，所以电源模块需要低压差稳压芯片LM2940，能提供5 V的稳定电压输出。其电路图如图7所示。

3 系统软件设计
    硬件是一个系统的骨架和躯体，而软件则是系统的思想。有了硬件而缺少软件，系统也无法进行正常工作。所以，软件设计对于一个系统来说也是至关重要的。
    主程序是系统软件的主框架。其具体的设计思路为：当遥控器有按键按下时，判断是否接收到信号，若收到信号，则根据接收到的信号，判断小车应当进行何种动作(包括前进、后退，左转、右转，加速、减速)，从而控制电机驱动芯片L298，驱动对应的直流电机的正反转，最终是实现小车与无线遥控器按下的按键相对应的功能。系统主程序流程图如图8所示。

4 结论
    本课题设计的基于单片机的无线遥控小车，采用STC89C52单片机作为系统的控制核心，以编解码芯片PT2262／PT2272作为系统的无线通信模块，将接收到的信号传给单片机，单片机根据接收信号控制驱动芯片L298，使其驱动电机，控制小车前进、后退，左转、右转，以及加速、减速。本系统具有体积小、成本低、操作简单并且实用等优点。本课题还可以进一步进行研究，利用红外管、激光管或者是摄像头等传感器，可实现小车的避障和循迹以及现场信号采集等功能。