畢業(yè)設計--遙控玩具車的控制系統(tǒng)設計

1、<p>　　學生畢業(yè)設計（論文）報告</p><p>　　系 別： 電子與電氣工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息工程技術 </p><p>　　班 號： 電子111 </p><p>　　學 生 姓 名：

2、 </p><p>　　學 生 學 號： </p><p>　　設計（論文）題目： 遙控玩具車的控制系統(tǒng)設計</p><p>　　指 導 教 師： </p><p>　　設 計 地 點：

3、 </p><p>　　起 迄 日 期： </p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　一、課題名稱：遙控玩具車的控制系統(tǒng)設計 </p><p>　

4、　二、主要技術指標（或基本要求）： </p><p>　　[1] LED顯示小車的加速、減速過程； </p><p>　　[2] 鍵盤或遙控器控制小車的前進、后退、左轉、右轉、加速

5、、減速； </p><p>　　[3] 玩具車的遠距離控制。 </p><p>　　三、主要工作內容：

6、 </p><p>　　本設計主要完成玩具車控制系統(tǒng)硬件電路設計，遙控玩具車控制系統(tǒng)的硬件電路部分主要包括控制器、紅外線通訊電路、電機驅動電路、鍵盤電路、LED顯示電路等，采用雙直流電機作為小車的驅動電機，L298N芯片同時驅動兩臺直流電機，PWM驅動方式進行調速，解決了驅動電流的的不可控性問題，同時使系統(tǒng)的控制電路簡

7、潔，且可靠性高。單片機是整個遙控玩具車控制系統(tǒng)的核心，控制所有模塊。 </p><p><b>　　四、主要參考文獻：</b></p><p>　　[1] 吳青萍.電子技術與項目訓練Ⅰ.中國人民大學出版社.2011

8、 </p><p>　　[2] 張濤，王永成.Protel99SE原理圖與PCB設計教程（第3版）.電子工業(yè)出版社.2011 &

9、lt;/p><p>　　[3] 趙建領.51系列單片機開發(fā)寶典.電子工業(yè)出版社.2007 </p><p>　　[4] 元增民，張文希.單片機與應用原理基礎.北京國防大學出版社.2006

10、 </p><p>　　[5] 余錫存，曹國華.單片機原理及接口技術（第2版）.西安電子科技大學出版社.2007 </p><p>　　學 生（簽名）

11、 年 月 日</p><p>　　指 導 教師（簽名） 年 月 日 </p><p>　　教研室主任（簽名） 年 月 日</p><p>　　系 主 任（簽名） 年 月 日</p&g

12、t;<p>　　畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p>　　遙控玩具車的控制系統(tǒng)設計</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　Abstract</b></p><p>

13、;　　第1章 前 言 ............................................................................................................. 1</p><p>　　第2章 遙控玩具車控制系統(tǒng)設計 .........................................................

14、.................. 2</p><p>　　2.1 控制方案選擇 ............................................... 2</p><p>　　2.1.1采用紅外遙控控制 ...................................... 2</p><p>　　2.1.2采用車身自帶按鍵控制 .

15、................................. 2</p><p>　　2.2控制系統(tǒng)設計 ................................................ 2</p><p>　　2.2.1控制系統(tǒng)硬件電路結構 ........... ................... 2</p><p>　　2.2.

16、2單片機的選擇 .......................................... 3</p><p>　　2.2.3時鐘電路 .............................................. 4</p><p>　　2.2.4復位電路 .............................................. 4</p

17、><p>　　2.2.5電源電路 .............................................. 5</p><p>　　第3章 電機驅動電路設計......................................................................................... 7</p><p&

18、gt;　　3.1電機的選擇 .................................................. 7</p><p>　　3.2功率驅動電路的選擇 .......................................... 7</p><p>　　第4章 硬件電路設計 .......................................

19、...................................................... 10</p><p>　　4.1鍵盤電路設計 ............................................... 10</p><p>　　4.1.1 鍵盤工作原理 ........................................ 10&

20、lt;/p><p>　　4.1.2 鍵盤接口電路 ........................................ 10</p><p>　　4.2 LED顯示電路設計 ........................................... 11</p><p>　　4.2.1 LED顯示器的結構與原理 .................

21、.............. 11</p><p>　　4.2.2 LED顯示器接口電路 ................................... 12</p><p>　　第5章 通信電路設計 ..........................................................................................

22、... 13</p><p>　　5.1 RS232通訊電路設計 .........................................13</p><p>　　5.2紅外線通訊電路設計 ........................................ 13</p><p>　　5.2.1 紅外線通訊技術簡介 ..............

23、................... 13</p><p>　　5.2.2 紅外線發(fā)射和接收電路 ............................... 14</p><p>　　第6章 電路圖設計...........................................................................................

24、........ 15</p><p>　　第7章 結束語........................................................................................................... 19</p><p>　　參考文獻 ........................................

25、............................................................................ 20</p><p>　　答謝詞 ..................................................................................................................

26、...... 21</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設計主要完成遙控玩具車控制系統(tǒng)硬件電路設計，控制系統(tǒng)的硬件電路部分主要由控制器、紅外通訊電路、電機驅動電路、鍵盤電路、LED顯示電路、232通訊電路等組成，直流電機作為小車的驅動電機。單片機是整個玩具車控制系統(tǒng)的核心，控制所有模塊，本設計采用AT89C51單片機，它有著體積小、功效低、

27、功能強、性能價格比高、易于推廣應用等顯著優(yōu)點。采用L298N芯片同時驅動兩臺直流電機，使系統(tǒng)的控制電路簡潔，且可靠性高。該設計系統(tǒng)中采用脈沖寬度調制技術（PWM）實現(xiàn)對直流電動機的準確與靈活調速。電機驅動利用軟件產生不同占空比的PWM波來控制直流電機的轉向和轉速。設計中采用軟件生成PWM驅動方式，解決了驅動電流的的不可控性問題。采用LED顯示，其特點是亮度大，視覺效果好。通過軟件編程控制小車實現(xiàn)左轉、右轉、前進、后退、加速、減速等功能。

28、</p><p>　　關鍵詞：遙控玩具車，51單片機，PWM調制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The design completed hardware design of toy car control system, and the control system hardware consist

29、s of the major controller, infrared communication 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

30、 the car control system to control all the modules. This design uses the AT89C51 microcontroller and it has significant advantages of small size, low efficiency, and strong func</p><p>　　Keywords：Remote cont

31、rol toy car, 51MCU, PWM modulation </p><p><b>　　第1章 前言</b></p><p>　　智能化玩具車控制系統(tǒng)包括了計算機、控制技術、傳感技術、機械和人工智能等多方面的知識，是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)。它是一種以汽車電子為背景，涵蓋多學科的科技創(chuàng)新性設計，通過開展智能

32、化玩具車的制作活動，能夠全面培養(yǎng)我們的動手能力、創(chuàng)造能力、團隊合作能力和進取精神。</p><p>　　目前，玩具小車的控制方式主要有：基于單片機的，基于光學傳感器的，語音控制等。本設計主要完成玩具車控制系統(tǒng)硬件電路設計，控制系統(tǒng)的硬件電路部分主要包括控制器、紅外通訊電路、電機驅動電路、鍵盤電路、LED顯示電路等，直流電機作為小車的驅動電機。電機驅動利用軟件產生不同占空比的PWM波來控制直流電機的轉向和轉速。設計

33、中采用軟件生成PWM驅動方式，解決了驅動電流的的不可控性問題。單片機是整個小車系統(tǒng)的核心，控制所有模塊，本系統(tǒng)采用AT89C51單片機。通過軟件編程控制小車實現(xiàn)左轉、右轉、前進、后退、加速和減速等功能。</p><p>　　第2章 遙控玩具車控制系統(tǒng)設計</p><p>　　2.1 控制方案選擇</p><p>　　2.1.1采用紅外遙控控制</p>

34、<p>　　紅外通訊技術利用紅外線來傳遞數(shù)據(jù)，是無線通訊技術的一種，不需要實體連線，簡單易用且實現(xiàn)成本較低，因而廣泛應用于小型移動設備互換數(shù)據(jù)和電器設備的控制中。</p><p>　　紅外通信是利用紅外技術實現(xiàn)兩點間的近距離保密通信和信息轉發(fā)。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對一個紅外輻射源進行調制后發(fā)射紅外信號，而接收系統(tǒng)用光學裝置和紅外探測器進行接收，就構成紅外通信系統(tǒng)。</p&

35、gt;<p>　　本次設計中，遙控玩具車帶有紅外遙控的接收裝置，當紅外發(fā)射器發(fā)射信號時，遙控玩具車接收信號，單片機對接收信號處理，實現(xiàn)玩具車的遠距離控制，方便快捷，并準確的滿足使用者的要求。</p><p>　　由于紅外線的直射特性，紅外通訊技術不適合傳輸障礙較多的地方，這種場合下一般選用無線電通訊技術或藍牙技術。紅外通訊技術多數(shù)情況下傳輸距離短、傳輸速率不高，所以玩具小車可通過遙控器自身攜帶的一些

36、按鍵，通過編程使玩具車完成加速、減速、轉向、前進和后退等遙控任務，實現(xiàn)更加人性化的便捷操控。</p><p>　　紅外通訊技術的特點如下：</p><p>　　1、它是目前在世界范圍內被廣泛使用的一種無線連接技術，被眾多的硬件和軟件平臺所支持；</p><p>　　2、通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉換實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)收發(fā)；</p><p>

37、;　　3、主要用來取代點對點的線纜連接；</p><p>　　4、功能單一，擴展性差；</p><p>　　5、通訊距離短，通訊過程中不能移動，遇障礙物通訊中斷。</p><p>　　2.1.2采用車身自帶按鍵控制</p><p>　　鍵盤由六個獨立按鈕（S1、S2、S3、S4、S5、S6）組成，分別和單片機的P2口（P2.5、P2.4、P2

38、.3、P2.2、P2.1、P2.0）相連。它是單片機系統(tǒng)中最常用的輸入設備，用戶能通過鍵盤向計算機輸入指令、地址和數(shù)據(jù)。一般單片機系統(tǒng)中采用非編碼鍵盤，非編碼鍵盤是由軟件來識別鍵盤上的閉合鍵，它具有結構簡單，使用靈活等特點，因此被廣泛應用于單片機系統(tǒng)。</p><p>　　這種控制方法不需用紅外技術，控制方法簡單，容易實現(xiàn)。只需要在車身上佩帶按鍵，按鍵以一定的電路與單片機相連，通過編程即可實現(xiàn)小車的左轉、右轉、前

39、進、后退、加速和減速等功能。</p><p><b>　　2.2控制系統(tǒng)設計</b></p><p>　　2.2.1控制系統(tǒng)硬件電路結構</p><p>　　控制系統(tǒng)的作用是能根據(jù)設計程序控制小車按照我們事先設定的方式行駛，控制系統(tǒng)硬件設計框圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1控制系統(tǒng)硬件設計框圖</p

40、><p>　　該控制系統(tǒng)以AT89C51單片機為核心，通過鍵盤或遙控器實現(xiàn)小車的左轉、右轉、前進、后退、加速、減速和車燈閃爍等功能。232通訊電路是連接小車電路板和計算機的橋梁，通過它把程序下載到電路板上，通過程序控制小車的運動。LED顯示模塊顯示小車加速、減速的過程。LED顯示燈完成車燈閃爍功能，當小車左轉時左車燈閃爍，當小車右轉時右車燈閃爍。電機驅動電路主要有直流電機驅動芯片L298N組成，通過編程對輸入端輸入高

41、低電平的變化，來控制直流電機的正反轉，從而實現(xiàn)小車前進、后退，左轉、右轉的功能。</p><p>　　2.2.2單片機的選擇</p><p>　　AT89C51是低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內含4k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器(PEROM) 和128 bytes的隨機存取存儲器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)

42、，片內置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元，功能強大。</p><p><b>　　引腳功能說明:</b></p><p>　　P3口：P3口是一組帶內部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅動4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口，作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。</p&g

43、t;<p>　　P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表2-1所示：</p><p>　　表2-1 P3口的第二功能</p><p>　　P3口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。</p><p>　　EA/

44、Vpp：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H—FFFFH），/EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復位時內部會鎖存EA 端狀態(tài)。</p><p>　　如 EA 端為高電平（接 VCC 端），CPU 則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上+12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vp

45、p。</p><p>　　XTAL1：振蕩器反相放大器的及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　　XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p><b>　　2.2.3時鐘電路</b></p><p>　　AT89C5l中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該

46、放大器的輸入端和輸出端。在XTAL1和 XTAL2引腳上外接定時元件，內部振蕩電路就產生自激振蕩。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器，振蕩電路參見圖2-2。</p><p><b>　　圖2-2 時鐘電路</b></p><p>　　外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容沒有十分嚴格的要求

47、，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，電容使用5pF-30Pf。</p><p><b>　　2.2.4復位電路</b></p><p>　　單片機在啟動時都需要復位，從而使CPU和系統(tǒng)各模塊處于固定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。51系列單片機的復位信號是從RST引腳輸入到芯片的觸發(fā)器中，當系統(tǒng)處

48、于正常的工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后如果RST引腳上有一個高電平持續(xù)兩個振蕩周期以上，則CPU就可以響應并將系統(tǒng)復位。單片機復位方式常用的有兩種：第一種為手動按鈕復位，第二種為上電復位。本設計中采用的是第一種方式：手動按鈕復位。</p><p><b>　　手動按鈕復位電路</b></p><p>　　手動按鈕復位需要人為在復位輸入端RST上加高電平（如圖2-3所示）。

49、通常采用的方法是在RST端口和電源Vcc之間接一個開關按鈕，當按下按鈕時，Vcc的+5V電壓直接加到RST復位端口，使系統(tǒng)復位。</p><p>　　圖2-3 手動按鈕復位電路</p><p><b>　　上電復位</b></p><p>　　AT89C51的上電復位電路如圖2-4所示，只要在RST復位輸入端口接入一個電容至Vcc端，另接入一個

50、電阻至GND端即可。對于AT89C51型單片機，由于在RST端內部有一個下拉電阻，所以可將外部電阻去除，外接電容減小至1uF。上電復位的工作過程是在上電時，復位電路通過電容加給RST端口一個短暫的高電平信號，該高電平信號隨著Vcc對電容的充電過程逐漸降低，也即RST端的高電平的持續(xù)時間取決于電容的充電時間。</p><p>　　圖2-4 上電復位電路</p><p>　　為了保證系統(tǒng)可以準

51、確的復位，RST端的高電平信號持續(xù)時間必須足夠長。上電時，Vcc的上升時間約為10ms，而振蕩器的震蕩時間取決于振蕩頻率。晶振頻率為10MHz，則起振時間為1ms；晶振頻率為1MHz，則起振時間為10ms。在上圖的復位電路中當Vcc斷電時，致使RST端電壓迅速下降到0V以下，由于內部電路的限制作用，該負電壓不會對器件造成損害。此外，在復位期間，端口引腳處于隨機狀態(tài)，復位后，系統(tǒng)將端口置為全“1”狀態(tài)。如果單片機系統(tǒng)在上電時得不到有效的復

52、位，那么程序計數(shù)器就得不到一個合適的初始值，因此CPU可能會從一個尚未被定義的位置開始執(zhí)行程序。</p><p>　　2.2.5 電源電路</p><p>　　如圖2-5所示的直流穩(wěn)壓電源電路，輸出為+5V的直流電壓，該電路由整流二極管D1，濾波電容C1、C2，防自激電容C3和一只固定式三端穩(wěn)壓器（LM7805）構成的簡易電源電路，發(fā)光二極管DS1顯示電路的通斷狀態(tài)。</p>

53、<p><b>　　圖2-5 電源電路</b></p><p>　　此電路中將220V交流電經變壓器轉變?yōu)榻涣鞯蛪海诮涍^整流二極管D1的整流以及濾波電容C1的濾波后，在三端穩(wěn)壓器的Vin和GND兩端口間形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓。該直流電壓經過LM7805的穩(wěn)壓和C2的濾波，在穩(wěn)壓電源的輸出端輸出一個精確度高，穩(wěn)定度好的直流電壓，該穩(wěn)壓電源可作為TTL電路或單片機電路的電源

54、。三端穩(wěn)壓器是一種標準化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其穩(wěn)壓精度高、外圍電路簡單、容易設計和制作、體積小、重量輕、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷方便等特點，成為目前穩(wěn)壓電源中應用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。</p><p>　　第3章 電機驅動電路</p><p><b>　　3.1電機的選擇</b></p><p>　　

55、電機是將電能轉換成機械能的一種機器。它是驅動小車運動必不可少的一種器件。直流電機的結構包括定子和轉子兩部分，定子和轉子之間有空氣隙分開。定子的作用是產生主磁場和在機械上支撐電機，它的組成部分有主磁極、換向極機座、端蓋和軸承等，電刷也用電刷座固定在定子上。轉子的作用是產生感應電勢或產生機械轉矩以實現(xiàn)能量的轉換，它的組成部分有電樞鐵心、電樞繞組、換向器、軸、風扇等。</p><p>　　直流電動機雖不及交流電動機結構

56、簡單、制造容易、維護方便、運行可靠，但由于長期以來交流電動機的調速問題未能得到滿意的解決，在此之前，直流電動機具有交流電動機所不能比擬的良好的啟動性能和調速性能。到目前為止，雖然交流電動機的調速問題已將解決，但是在速度調節(jié)要求較高，正、反轉和啟、制動頻繁或多單元同步協(xié)調運轉的生產機械上，仍采用直流電動機拖動。</p><p>　　直流電機的調速采用調壓調速。改變電樞電壓可以對直流電動機進行速度控制，調壓的方法很多

57、，其中應用最廣泛的是脈寬調制(PWM)調速的方法。所謂脈寬調制(PWM)，就是使功率放大器中的大功率晶體管工作在開關狀態(tài)下，開關頻率與加在晶體管上的輸入電壓保持恒定，根據(jù)控制信號的大小來改變每一周期內“接通”和“斷開”的時間長短，即改變“接通”脈寬，使晶體管輸出到電動機電樞上電壓的占空比改變，從而改變電動機電樞上的平均電壓，完成電動機轉速的控制。</p><p><b>　　PWM的優(yōu)點有：</b

58、></p><p>　　1、避開與機械的共振。由于PWM調速系統(tǒng)開關工作頻率高（約為2kHz），遠高于轉子所能跟隨的頻率，避開了機械共振區(qū)。</p><p>　　2、電樞電流脈沖小。PWM調速系統(tǒng)的開關工作頻率高，僅靠電樞繞組本身的電感濾波即可獲得脈動很小的電樞電流，因此低速工作非常平滑、穩(wěn)定，調速可達1：10000或更高。</p><p>　　3、動態(tài)特性好

59、。PWM調速系統(tǒng)反應速度很快，具有很寬的頻帶。它具有極快的定位速度和很高的定位精度，抗負載擾動的能力強。</p><p>　　4、PWM的另一個優(yōu)點是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進行數(shù)模轉換。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。PWM調速系統(tǒng)的主要缺點是不能承載高的過載電流，功率還不能做的很大，故在小功率的驅動裝置中，大多采用性能優(yōu)異的PWM調速系統(tǒng)。</p><p>

60、　　總結：由于小車的功率不大，直流電機的調速簡單且容易實現(xiàn)，PWM調速易于實現(xiàn)，因此本設計采用兩個直流電機分別驅動小車的前輪和后輪，用PWM調速。</p><p>　　3.2功率驅動電路的選擇</p><p>　　在直流電機驅動電路的設計中，主要考慮以下幾點：</p><p>　　功能：電機是單向還是雙向轉動？是否需要調速？如果是單向的電機驅動，只要用一個大功率三極

61、管或場效應管或繼電器直接帶動電機即可，如果電機需要雙向轉動，可以使用由4個功率元件組成的H橋電路或者使用一個雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調速，只要使用繼電器即可；但如果需要調速，可以使用三極管，場效應管等開關元件實現(xiàn)PWM（脈沖寬度調制）調速。</p><p>　　性能：對于PWM調速的電機驅動電路，主要有以下性能指標。</p><p>　　1、輸出電流和電壓范圍，它決定著電路能驅動多大功

62、率的電機。</p><p>　　2、由于PWM調速系統(tǒng)的開關頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運行平穩(wěn)，調速范圍較寬，可達1：10000左右。由于電流波形比V-M系統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電動機的損耗和發(fā)熱都比較小，裝置效率較高。</p><p>　　3、功率電路對其輸入端應有良好的信號隔離，防止有高電壓大電流進入主控電路，這可以用

63、高的輸入阻抗或者光電耦合器實現(xiàn)隔離。同樣由于開關頻率高，若與快速響應的電機相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應性能好，動態(tài)抗擾能力強。</p><p>　　4、電機驅動電路應做到，加上何種控制信號，何種無源負載，電路都安全。</p><p>　　5、對電源的影響。共態(tài)導通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染；大的電流可能導致地線電位浮動。</p><p&g

64、t;　　小車電機的驅動系統(tǒng)的性能在很大程度上決定了小車的整體運行性能，在小車電動機的選擇上，我們選用性價比高、控制簡單的直流電機。直流電機的驅動方法很多，本設計采用集成橋式電機專用驅動芯片L298N。這一設計方案可令系統(tǒng)的控制電路簡潔，且可靠性高。</p><p>　　L298N是ST公司生產的一種高電壓、大電流電機驅動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達46V；輸出電流大，瞬間峰

65、值電流可達3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W；轉速可調，抗干擾能力強，具有過電壓和過電流保護；可單獨控制兩臺直流電機，PWM脈寬平滑調速，可實現(xiàn)正反轉。內含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅動器，可以用來驅動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電

66、路。其引腳圖如圖3-1所示。L298N控制電機表如表3-1所示。</p><p>　　圖3-1 L298N芯片引腳圖</p><p>　　驅動的兩臺直流電機，分別為M1和M2。引腳A，B可用于輸入PWM脈寬調制信號對電機進行調速控制。實現(xiàn)電機正反轉就更容易了，輸入信號端IN1接高電平輸入端IN2接低電平，電機M1正轉。（如果信號端IN1接低電平， IN2接高電平，電機M1反轉。）控制另一臺

67、電機是同樣的方式，輸入信號端IN3接高電平，輸入端IN4接低電平，電機M2正轉。（反之則反轉），PWM信號端控制M1調速，PWM信號端B控制M2調速。可參考表3-1。</p><p>　　表3-1 L298N控制電機表</p><p>　　用L298N驅動電機的電路如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 L298N驅動電路</p><p&

68、gt;　　總結：本設計采用驅動芯片L298N驅動兩臺電機。控制端IN1、IN2、IN3、IN4分別與P1口的P1.1、P1.2、P1.3、P1.4相連。通過程序控制電機M1、M2的正反轉。OUT1、OUT2接電機M1，OUT3、OUT4接電機M2。PWM信號端ENA、ENB分別接單片機的P3.4、P3.5口，控制電機M1、M2的速度。</p><p>　　第4章 硬件電路設計</p><p&g

69、t;<b>　　4.1鍵盤電路設計</b></p><p>　　鍵盤是由若干按鈕組成的開關矩陣，它是單片機系統(tǒng)中最常用的輸入設備，用戶能通過鍵盤向計算機輸入指令、地址和數(shù)據(jù)。鍵盤按其結構形式可分為編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤。一般單片機系統(tǒng)中采用非編碼鍵盤，非編碼鍵盤是由軟件來識別鍵盤上的閉合鍵，它具有結構簡單，使用靈活等特點，因此被廣泛應用于單片機系統(tǒng)。</p><p>

70、;　　4.1.1 鍵盤工作原理</p><p>　　組成鍵盤的按鈕有觸點式和非觸點式兩種，單片機中應用的一般是由機械觸點組成的。當開關S未被按下時，輸入為高電平，S閉合后，輸入為低電平。由于按鈕是機械觸點，當機械觸點斷開、閉合時，會有抖動動。這種抖動對于人來說是感覺不到的，但對計算機來說，則是完全能感應到的，因為計算機處理的速度是在微秒級，而機械抖動的時間至少是毫秒級，對計算機而言，這已是一個“漫長”的時間了。&

71、lt;/p><p>　　為使CPU能正確地讀出輸入口的狀態(tài)，對每一次按鈕只作一次響應，就必須考慮如何去除抖動，常用的去抖動的辦法有兩種：硬件辦法和軟件辦法。單片機中常用軟件法，因此，對于硬件辦法我們不介紹。軟件法其實很簡單，就是在單片機獲得輸入口為低的信息后，不是立即認定S已被按下，而是延時10毫秒或更長一些時間后再次檢測輸入口，如果仍為低，說明S的確按下了，這實際上是避開了按鈕按下時的抖動時間。而在檢測到按鈕釋放后

72、，再延時5-10個毫秒，消除后沿的抖動，然后再對鍵值處理。不過一般情況下，我們常常不對按鈕釋放的后沿進行處理，實踐證明，也能滿足要求。</p><p>　　4.1.2 鍵盤接口電路</p><p>　　鍵盤與單片機控制系統(tǒng)的連接如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 鍵盤的連接</p><p>　　將每個按鈕的一端接到單片機的I/O口

73、，另一端接地，這是最簡單的辦法，如圖3-3所示是電路板上按鈕的接法，六個按鈕S1、S2、S3、S4、S5、S6分別接到P2.5、P2.4、P2.3、P2.2、P2.1、P2.0口上。 各鍵功能如下：</p><p>　　S1：當S1按下時小車左轉；</p><p>　　S2：當S2按下時小車右轉；</p><p>　　S3：當S3按下時小車加速行駛；</p&g

74、t;<p>　　S4：當S4按下時小車減速行駛；</p><p>　　S5：當按S5鍵時小車前進；</p><p>　　S6：當按S6鍵時小車后退；</p><p>　　4.2 LED顯示電路設計</p><p>　　LED顯示器集微電子技術、計算機技術、信息處理于一體，以其色彩鮮艷、動態(tài)范圍廣、亮度高、壽命長、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)

75、點，成為最具優(yōu)勢的新一代顯示媒體，目前，LED顯示器已廣泛應用于大型廣場、商業(yè)廣告、體育場館、信息傳播、新聞發(fā)布、證券交易等，可以滿足不同環(huán)境的需要。小車上的顯示器用來顯示加減速的脈沖數(shù)。LED顯示器，是一種通過控制半導體發(fā)光二極管的顯示方式，LCD顯示器相比，LED在亮度、功耗、可視角度和刷新速率等方面，都更具優(yōu)勢。LED與LCD的功耗比大約為1:10，可以顯示各種文字、數(shù)字。有機LED顯示屏的單個元素反應速度是LCD液晶屏的1000

76、倍，在強光下也可以照看不誤，比LCD更薄、更亮、更清晰的顯示器，擁有廣泛的應用前景。</p><p>　　4.2.1 LED顯示器的結構與原理</p><p>　　LED顯示器有七條發(fā)光二極管組成用以顯示字段，并帶有一個小數(shù)點dp。共陽極接法就是將LED的所有陽極并聯(lián)接入+5V電壓，當某一字段為“0”時，對應字段就點亮。將七段發(fā)光二極管陰極連接在一起，稱為共陰極法，當某個字段的陽極為高電平

77、時，對應的字段就點亮。</p><p>　　點亮LED顯示器有兩種方式，分為靜態(tài)點亮和動態(tài)點亮。</p><p>　　動態(tài)顯示，就是一位一位的輪流點亮各位顯示器。對于每一位顯示器而言，每隔一段時間點亮一次，顯示位的亮度主要由導通電流、點亮時間與間隔時間的比例決定。動態(tài)顯示因為其硬件成本較低，所以在多位顯示時得到廣泛的使用。</p><p>　　靜態(tài)顯示，就是顯示某一

78、字符時，相應的發(fā)光二極管恒定的導通或截止，每一位顯示都需要一個八位的輸出端口控制，占用的硬件較多，一般多用于顯示位數(shù)較少的場合使用。</p><p>　　為了顯示字符，要為LED顯示器提供顯示段碼，組成一個“8”字形的七段，再加上一個小數(shù)點位，共計八段，因此提供LED顯示器的顯示段碼為1個字節(jié)。各段碼位的對應關系如下表4-1。</p><p>　　表4-1 LED顯示器各段碼位</p

79、><p>　　用LED顯示器顯示十六進制數(shù)的顯示段碼，如表4-2。</p><p>　　表4-2 LED顯示器的顯示段碼</p><p>　　4.2.2 LED顯示器接口電路</p><p>　　圖4-2為LED顯示器接口電路，P0口作為段數(shù)據(jù)口，接LED顯示器的各段輸出相應位的顯示數(shù)據(jù)的段數(shù)據(jù)，使某一位顯示出一個字符。P1口作為掃描口，接顯示器

80、的公共端，選擇顯示器。依次改變P1口輸出的高電平及P0口輸出對應的段數(shù)據(jù)，顯示器就顯示出相應的字符。</p><p>　　圖4-2 LED顯示器接口電路</p><p>　　圖6-2 原理圖（2）</p><p>　　圖6-3 原理圖（3）</p><p>　　原理圖繪制完成，檢查無誤后，最后根據(jù)原理圖生成的網絡表，進行PCB板圖的繪制，對于

81、PCB進行合理的布局，有助于PCB板制作的實惠性和可用性。布好線的PCB圖如圖6-4。</p><p><b>　　圖6-4 PCB圖</b></p><p><b>　　第7章 結束語</b></p><p>　　本設計實現(xiàn)了玩具小車的前進、后退，左、轉、右轉、加速、減速等功能。通過鍵盤和遙控兩種方式實現(xiàn)了小車的控制，

82、紅外線遙控器具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，同時該方法能實現(xiàn)玩具車的遠距離控制，方便快捷。采用L298N芯片同時驅動兩臺直流電機，使系統(tǒng)的控制電路簡潔，且可靠性高。電機驅動利用軟件產生不同占空比的PWM波來控制直流電機的轉向和轉速，速度可靈活控制，解決了驅動電流的不可控性問題。同時LED顯示器可顯示小車加速和減速的過程。</p><p>　　本設計方案是建立在遙控玩具車基礎上的，它的轉向、行駛時間雖然控

83、制靈活，但是其智能化程度還遠遠不夠。紅外遙控雖然控制方便，但通訊距離段，通訊過程中移動、遇障礙物信號易中斷。本設計中還有很多不完善的地方，這有待于我們在今后的工作中繼續(xù)努力，進一步完善。隨著人工智能技術的不斷研究和深入，智能玩具小車的發(fā)展前景將會越來越廣闊。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 吳青萍.電子技術與項目訓練Ⅰ.中國人

84、民大學出版社.2011． </p><p>　　[2] 張濤，王永成.Protel99SE原理圖與PCB設計教程（第3版）.電子工業(yè)出版社.2011． </p><p>　　[3] 余錫存，曹國華.單片機原理及接口技術（第二版）.西安電子科技大學出版社.2007．<

85、;/p><p>　　[4] 馮浩，王建新，趙書尚.機電一體化系統(tǒng)設計.華中科技大學出版社.2009．</p><p>　　[5] 樓然苗，李光飛.51系列單片機設計實例（第二版）.北京航空航天大學出版社.2006．</p><p>　　[6] 趙建領.51系列單片機開發(fā)寶典.電子工業(yè)出版社.2007．</p><p>　　[7] 元增民、張文希.

86、單片機原理與應用基礎.國防大學出版社.2006．</p><p><b>　　答謝辭</b></p><p>　　畢業(yè)論文（設計）已經接近尾聲了，大學時光也即將就此和我們說再見了，走上工作的崗位，離開這生活了兩年多的**學院，離開我那些可愛的老師，我最親愛的同學們。在此我想向我的父母、我的老師和同學們表達我由衷的謝意。 感謝我的家人對我大學三年學習的默默支持；感謝母校

87、的老師和同學們這些日子以來的關心和鼓勵。所有這些都讓我的三年充滿了感動。 </p><p>　　這次畢業(yè)論文設計我得到了很多老師和同學的幫助，其中我的論文指導老師**老師對我的關心和支持尤為重要。每次遇到難題，我們最先做的就是向*老師尋求幫助，*老師平日里工作繁多，但我們做畢業(yè)設計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我們悉心的指導。這些日子以來，*老師

88、不僅在學業(yè)上給我們以精心指導，同時還在思想給我們以無微不至的關懷，在此謹向*老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 同時，感謝在整個畢業(yè)設計期間和我密切合作的同學，和曾經在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭儯诖?，我再一次真誠地向幫助過我的老師和同學表示感謝，謝謝你們!</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）成績評定表</p><p>　　一、指導教師評分表（總分為70分）</p><