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本系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51 為電動(dòng)車(chē)的控制核心， 利用紅外遙控器配以紅外接收頭及直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)的運(yùn)動(dòng)控制。系統(tǒng)由紅外線遙控器， 紅外線接收模塊， 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊， 顯示及聲光指示模塊， 方向控制模塊等幾部分組成。系統(tǒng)流程如圖1, 原理框圖如圖2.
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圖1?? 原理流程圖
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圖2?? 系統(tǒng)框圖
1?? 紅外遙控系統(tǒng)
通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成， 應(yīng)用編/ 解碼專(zhuān)用集成電路芯片來(lái)進(jìn)行控制操作， 如圖3 所示。發(fā)射部分包括鍵盤(pán)矩陣、編碼調(diào)制、LED 紅外發(fā)送器； 接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。
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圖3?? 紅外遙控系統(tǒng)框圖
1. 1? 遙控發(fā)射器及編碼
當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后， 即有遙控碼發(fā)出， 所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征：
采用脈寬調(diào)制的串行碼， 以脈寬為0. 565 ms、間隔0. 56 ms、周期為1. 125 ms 的組合表示二進(jìn)制的"0"; 以脈寬為0. 565 ms、間隔1. 685 ms、周期為2. 25 ms 的組合表示二進(jìn)制的" 1" , 其波形如圖4 所示：
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圖4?? 遙控編碼的"0"和"1"
上述" 0"和"1"組成的32 位二進(jìn)制碼經(jīng)38 kH 的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率， 達(dá)到降低電源功耗的目的。然后再通過(guò)紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。
1. 2? 接收器及解碼
解碼的關(guān)鍵是如何識(shí)別"0"和"1" , 從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)" 0" 、"1"均以0. 56 ms 的低電平開(kāi)始， 不同的是高電平的寬度不同，"0"為0. 56 ms, "1"為1. 68 ms, 所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別"0"和" 1" .如果從0. 56 ms 低電平過(guò)后， 開(kāi)始延時(shí)， 0. 56 ms 以后， 若讀到的電平為低， 說(shuō)明該位為"0" , 反之則為"1" , 為了可靠起見(jiàn)， 延時(shí)必須比0. 56 ms 長(zhǎng)些， 但又不能超過(guò)1. 12 ms, 否則如果該位為"0" , 讀到的已是下一位的高電平， 因此?。?1. 12 ms+ 0. 56 ms） / 2= 0. 84 ms 最為可靠， 一般取0. 84 ms 左右均可。
根據(jù)碼的格式， 應(yīng)該等待9 ms 的起始碼和4. 5 ms 的結(jié)果碼完成后才能讀碼。
2?? 單片機(jī)雙機(jī)通信
AT89C51是一種帶4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS8 位微處理器， 俗稱(chēng)單片機(jī)。
多個(gè)MCS- 51 單片機(jī)可利用串行口進(jìn)行多機(jī)通信。在多機(jī)通信中， 要保證主機(jī)與所選擇的從機(jī)實(shí)現(xiàn)可靠的通信， 必須保證串行口具有識(shí)別功能。串行口控制寄存器SCON 中的SM2 就是為滿足這一要求而設(shè)置的多機(jī)通信控制位。其多機(jī)控制原理是在串行口以方式2（ 或方式3） 接收時(shí)， 若SM2= 1, 表示置多機(jī)通信功能， 這時(shí)出現(xiàn)可能情況： （ 1） 接收到的第9 位數(shù)據(jù)為1 時(shí)， 數(shù)據(jù)才裝入SBU F, 并置中斷標(biāo)志RI= 1 向CPU 發(fā)送中斷請(qǐng)求； （ 2） 接收到的第9 位數(shù)據(jù)為0 時(shí)， 則不產(chǎn)生中斷標(biāo)志， 信息將被拋棄。
若SM2= 0, 則接收的第9 位數(shù)據(jù)不論是0 還是1, 都產(chǎn)生中斷標(biāo)志， 接收到的數(shù)據(jù)裝入SBUF 中。
雙機(jī)通信的工作過(guò)程如下: （ 1） U2 初始化程序允許串行口中斷， 將串行口變成為方式2 或方式3接收， 即9 位異步通信方式， 且置SM2 和REN 位為1, 使U2 只處于雙機(jī)通信且接收地址幀的狀態(tài)； （ 2）在U1 和U2 通信時(shí)， U1 發(fā)送地址信息的第9 位為1, 數(shù)據(jù)（ 包括命令） 信息的第9 位為0.U 2 的串行口接收到的第9 位信息RB8 為1, 且由于SM2= 1, 則置1 中斷標(biāo)志位RI, U2 響應(yīng)中斷， 執(zhí)行中斷服務(wù)程序； （ 3）接著U 1 發(fā)送數(shù)據(jù)幀， U 2 接收數(shù)據(jù)幀， 然后進(jìn)行處理。
3?? 電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)
L298N 是一款較常用的高電壓大電流全橋雙路電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片， 用T TL 電平輸入控制信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)伺服電機(jī)、直流電機(jī)及步進(jìn)電機(jī)等多種電機(jī)的控制。一片L298N 中包含了兩路控制放大電路，用它可以構(gòu)成兩個(gè)同類(lèi)型的控制電路。
取其中的一路構(gòu)成的電機(jī)控制電路如圖5 所示。其中， 13、14 腳為電機(jī)控制輸出端， 直接接在電機(jī)的兩個(gè)輸入端； 10、11、12 腳為邏輯電路輸入端， 可以直接與單片機(jī)、PLC 等控制芯片相連； 9 腳VSS 接+ 5V 的邏輯電路電源， 4腳VS 接電機(jī)的電源， 電壓大小即電機(jī)額定輸入電壓； 8 腳接地。
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只要通過(guò)控制電路對(duì)C、D 兩個(gè)輸入端輸入T TL 電平的0 或1 即可控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止。
當(dāng)向C、D 兩端輸入同樣電平時(shí)， 可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速停止。另外將使能端V en 置零也可以使電機(jī)停止。
4?? 電機(jī)的PWM 調(diào)速
在直流伺服系統(tǒng)中， 速度調(diào)節(jié)主要通過(guò)改變電樞電壓的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。 經(jīng)常采用晶閘管相控整流調(diào)速或大功率晶體管脈寬調(diào)制調(diào)速兩種方法， 后者簡(jiǎn)稱(chēng)PWM, 常見(jiàn)于中小功率系統(tǒng)。它采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)， 其工作原理是： 通過(guò)改變“接通脈沖”的寬度， 使直流電機(jī)電樞上的電壓的"占空比"改變， 從而改變電樞電壓的平均值， 控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。PWM 電路由四個(gè)大功率晶體管組成H 橋電路構(gòu)成， 四個(gè)晶體管分為兩組， 交替導(dǎo)通和截至， 用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)， 根據(jù)調(diào)整輸入控制脈沖的占空比， 精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于管子只工作在飽和和截止?fàn)顟B(tài)下， 效率非常高。H 型電路使實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制簡(jiǎn)單化， 且電子開(kāi)關(guān)的速度很快， 穩(wěn)定性也極強(qiáng)， 是一種廣泛采用的PWM 調(diào)速技術(shù)。
5?? 顯示電路
常用的數(shù)碼顯示器件主要有LED 數(shù)碼顯示器和LCD 液晶顯示器， 本系統(tǒng)采用LED 顯示器。它是用發(fā)光二極管（ 簡(jiǎn)稱(chēng)LED） 組成字形來(lái)顯示數(shù)字、文字（ 主要是拉丁字母） 和符號(hào)的。同一規(guī)格的數(shù)碼管一般都有共陽(yáng)極和共陰極兩種類(lèi)型。本設(shè)計(jì)采用共陰型。其電路圖如圖6 所示。其中74LS247 為譯碼器， 引腳如圖7 所示。
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? 6?? 結(jié)語(yǔ)
本文用紅外遙控器來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)控制， 利用紅外遙控器發(fā)送指令， 指令信號(hào)經(jīng)紅外接收頭接收、處理后轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)， 然后發(fā)送到單片機(jī)進(jìn)行譯碼。單片機(jī)譯碼后， 根據(jù)預(yù)先編寫(xiě)好的程序， 輸出相應(yīng)的指令， 通過(guò)電動(dòng)機(jī)的控制電路， 從而控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車(chē)的運(yùn)動(dòng)控制的目的。如把設(shè)計(jì)中的直流電動(dòng)機(jī)換成伺服電機(jī)， 再配合單片機(jī)可以精確的控制伺服電機(jī)的動(dòng)作， 凡是需要以單片機(jī)控制想要拉動(dòng)或是做簡(jiǎn)易的機(jī)械式傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)都可以應(yīng)用這種設(shè)計(jì)。
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