基于無(wú)線傳輸?shù)莫M小環(huán)境生命探測(cè)小車(chē)設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于無(wú)線傳輸?shù)莫M小環(huán)境生命探測(cè)小車(chē)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，地震頻發(fā)，目前人類(lèi)尚不能對(duì)地震的發(fā)生做出準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，地震發(fā)生后第一時(shí)間的救援行動(dòng)就顯得尤為重要。如何有效發(fā)現(xiàn)幸存者就是這其中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。</p><p>　　該無(wú)線生命探測(cè)小車(chē)以AT89S52單片機(jī)

2、為控制核心，通過(guò)433MHz無(wú)線發(fā)射和接收器接收遙控器的控制信號(hào)，并對(duì)信號(hào)快速處理，轉(zhuǎn)換成PWM信號(hào)來(lái)產(chǎn)生不同的直流電壓控制直流電機(jī)；通過(guò)液晶，無(wú)線數(shù)據(jù)通信及溫度檢測(cè)電路，將小車(chē)所處環(huán)境的溫度經(jīng)無(wú)線數(shù)據(jù)通信顯示在遙控器的液晶顯示屏上，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的無(wú)線數(shù)據(jù)采集。雖尚不能做到生命探測(cè)，只作為一種生命救援，環(huán)境探測(cè)的探索。該無(wú)線遙控小車(chē)的功能如下：在有障礙物的情況下實(shí)現(xiàn)20米內(nèi)的無(wú)線遙控；實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、加速、減速、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)以及對(duì)速度檔的

3、選擇；對(duì)小車(chē)所處環(huán)境的溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；實(shí)現(xiàn)車(chē)載移動(dòng)系統(tǒng)和無(wú)線遙控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信；液晶顯示器顯示小車(chē)當(dāng)前的運(yùn)行狀況和車(chē)載移動(dòng)系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：無(wú)線遙控，單片機(jī)，PWM，無(wú)線數(shù)據(jù)采集</p><p>　　A life detection car based on the wireless transmission of narrow environment<

4、;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Since this centery, earthquakes have been taking place frequently. At precent, people could not make an accurate forecast of the earthquake. So the em

5、ergency rescue is particularly important. And how to find survivors effectively is one of the most important parts.</p><p>　　The wireless remote control car used car frame to the core for the control of sing

6、le-chip AT89S52， through the launch and 433MHz wireless receiver to receive commands， instructions and fast processing， converted into PWM signals to produce a different DC voltage control of DC motor; through LCD， wirel

7、ess data communication and the temperature and humidity detection circuit， the car's temperature and humidity environment of wireless data communications by the remote control displayed on the LCD s</p><p&

8、gt;　　Keywords： Wireless remote control; single-chip microcomputer; PWM; Wireless Data Acquisition．</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　Abstr

9、actII</p><p><b>　　1緒論 1</b></p><p>　　1.1 課題背景和意義1</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p><b>　　2設(shè)計(jì)說(shuō)明 3</b></p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)3</p&g

10、t;<p>　　2.2 原理描述3</p><p>　　2.2.1 總體方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.2.2 系統(tǒng)原理3</p><p>　　2.3 方案設(shè)計(jì)與論證4</p><p>　　2.3.1 車(chē)體的設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.3.2 控制器模塊4</p>

11、;<p>　　2.3.3 遙控模塊5</p><p>　　2.3.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊5</p><p>　　2.3.5 顯示模塊5</p><p>　　2.3.6 溫度檢測(cè)模塊6</p><p>　　2.3.7 無(wú)線通信模塊6</p><p>　　2.3.8 電源模塊6</p&

12、gt;<p><b>　　3車(chē)載模塊設(shè)計(jì)7</b></p><p>　　3.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制電路設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1.1 主控芯片AT89S527</p><p>　　3.1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N11</p><p>　　3.2無(wú)線遙控接收電路設(shè)計(jì)13</p>

13、;<p>　　3.2.1 RF無(wú)線接收模塊J04V13</p><p>　　3.2.2　解碼芯片PT227215</p><p>　　3.3 無(wú)線數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.3.1 溫度傳感器DS18B2018</p><p>　　3.3.2 NRF905單片無(wú)線收發(fā)器20</p>

14、<p>　　3.3.3 無(wú)線數(shù)據(jù)采集電路22</p><p>　　4遙控器模塊設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.1 無(wú)線遙控發(fā)送電路設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.1.1 無(wú)線發(fā)射頭F05V23</p><p>　　4.1.2 PT2262 編碼解碼芯片24</p><p>　　4.1

15、.3 無(wú)線遙控發(fā)射電路27</p><p>　　4.2 數(shù)據(jù)顯示模塊設(shè)計(jì)28</p><p>　　4.2.1 液晶顯示器MS12864R28</p><p>　　4.2.2 液晶顯示模塊電路30</p><p><b>　　5軟件設(shè)計(jì)31</b></p><p>　　5.1 主程

16、序設(shè)計(jì)31</p><p>　　5.2　鍵盤(pán)組合鍵的子程序設(shè)計(jì)31</p><p>　　5.3 電機(jī)控制子程序設(shè)計(jì)33</p><p>　　4.3 液晶顯示子程序設(shè)計(jì)34</p><p><b>　　結(jié) 論37</b></p><p><b>　　致 謝38</b&

17、gt;</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)39</b></p><p><b>　　附錄Ⅰ40</b></p><p><b>　　附錄Ⅱ41</b></p><p><b>　　附錄Ⅲ42</b></p><p><

18、;b>　　緒 論</b></p><p>　　1.1 課題背景和意義</p><p>　　進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)全球已發(fā)生過(guò)多次強(qiáng)烈地震，特別是2004年12月26日印尼9.0級(jí)地震和2008年5月12日我國(guó)汶川8級(jí)地震，這次智利又發(fā)生了8.8級(jí)地震。強(qiáng)地震帶來(lái)的破壞往往是毀滅性的，房屋倒塌，橋梁道路斷裂，很多人被埋在廢墟下等待救援。目前人類(lèi)尚不能對(duì)地震的發(fā)生做出準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，地震

19、發(fā)生后第一時(shí)間的救援行動(dòng)就顯得尤為重要。如何有效發(fā)現(xiàn)幸存者就是這其中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。</p><p>　　現(xiàn)如今，人類(lèi)已經(jīng)有了生命探測(cè)儀，熱紅外生命探測(cè)儀等先進(jìn)工具。雖然這些儀器能有效搜尋到幸存者，但是這些儀器不能直接地接觸到幸存者。如何能夠深入到狹小的復(fù)雜環(huán)境中，在發(fā)現(xiàn)生命的同時(shí)給生者帶去生的希望，就引出了本課題的探索——基于無(wú)線傳輸?shù)莫M小環(huán)境生命探測(cè)小車(chē)設(shè)計(jì)。</p><p>　　

20、無(wú)線遙控小車(chē)具有體積小、成本低、生存能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn)。由于其應(yīng)用場(chǎng)合特殊，所以特別要求這類(lèi)小車(chē)重量輕、體積小、能耗低、實(shí)時(shí)性好、操作使用可靠。需要說(shuō)明的是，由于專(zhuān)業(yè)限制，本課題對(duì)小車(chē)的通過(guò)能力不做深入研究[1]。</p><p>　　本設(shè)計(jì)以單片機(jī)作為控制部分的核心部件，選用廉價(jià)的遙控編碼解碼集成電路(PT2262/PT2272)，采用L298N專(zhuān)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)PWM脈沖調(diào)速，遙控器安裝了矩陣

21、鍵盤(pán)及液晶顯示器，通過(guò)NRF905實(shí)現(xiàn)車(chē)載系統(tǒng)和遙控系統(tǒng)的通信，實(shí)時(shí)顯示小車(chē)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)和所處的環(huán)境狀況，從而實(shí)現(xiàn)了小車(chē)的無(wú)線智能遙控，使整個(gè)系統(tǒng)功能全面。無(wú)線遙控小車(chē)的控制系統(tǒng)將硬件系統(tǒng)，傳感器，驅(qū)動(dòng)控制以及遙控操作等綜合起來(lái)，集成驅(qū)動(dòng)、控制、傳感和能源等于一體[2]。首先要求具有小型化、輕量化的特點(diǎn)，因此要求控制系統(tǒng)尺寸小、重量輕、能耗低、能集成在小車(chē)體內(nèi)；其次，實(shí)時(shí)性是對(duì)控制系統(tǒng)的另一個(gè)基本要求，對(duì)于不確定環(huán)境下的信息采集，處理

22、對(duì)小車(chē)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性提出了更高的要求。另外，要求實(shí)現(xiàn)一個(gè)無(wú)線遙控小車(chē)的運(yùn)動(dòng)控制將有諸多工程和技術(shù)方面的實(shí)際困難。遙控工作方式是目前普遍采用的最實(shí)用的控制方式，是解決小車(chē)智能發(fā)展水平與復(fù)雜任務(wù)要求之間的矛盾的一條有效途徑。為了在復(fù)雜環(huán)境中獲取有效的信息，小車(chē)必須配置各種類(lèi)型的傳感器。所以，針對(duì)無(wú)線遙控小車(chē)系統(tǒng)的作業(yè)性能要求，配備合適的傳感器系統(tǒng)作為移動(dòng)無(wú)線遙控小車(chē)的感知系統(tǒng)是非常重</p><p>　　依據(jù)無(wú)線遙

23、控小車(chē)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，整個(gè)小車(chē)系統(tǒng)由移動(dòng)平臺(tái) 、車(chē)載控制系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)和傳感檢測(cè)四大部分組成。操作人員在遙控作業(yè)端根據(jù)作業(yè)任務(wù)的要求，通過(guò)遙控操作平臺(tái)的人機(jī)交互接口，借助反饋信息控制小車(chē)完成特定的作業(yè)任務(wù)。操作人員依據(jù)終端反饋的信息，根據(jù)特定作業(yè)任務(wù)的要求發(fā)送操作與控制指令信息，控制無(wú)線遙控小車(chē)的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、加速和減速。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>

24、　　工業(yè)無(wú)線遙控小車(chē)起源于美國(guó)。由于政府對(duì)無(wú)線遙控小車(chē)研發(fā)的資助以及相關(guān)技術(shù)的推動(dòng)作用，日本、美國(guó)、德國(guó)等工業(yè)大國(guó)在智能無(wú)線遙控小車(chē)技術(shù)上占據(jù)著明顯優(yōu)勢(shì)，新近崛起的韓國(guó)在無(wú)線遙控小車(chē)研發(fā)方面也逐漸走向前沿[3]。</p><p>　　我國(guó)的無(wú)線遙控小車(chē)研究開(kāi)發(fā)工作始于2 0世紀(jì)70年代末，在國(guó)家“863”、“973”、“九五攻關(guān)”等高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃的重點(diǎn)支持下，取得了重大發(fā)展。從上世紀(jì)80年代開(kāi)始，國(guó)內(nèi)已開(kāi)始大范圍

25、地進(jìn)行有關(guān)無(wú)線遙控小車(chē)的研究[4]。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)在應(yīng)用、研究方面已經(jīng)發(fā)展得比較好。但是，跟發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在一定的差距。</p><p>　　(1)以清華大學(xué)、上海交通大學(xué)，中國(guó)科學(xué)院等科研院所為代表，重點(diǎn)對(duì)無(wú)線遙控小車(chē)基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)行研究，諸如無(wú)線遙控小車(chē)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析與綜合，無(wú)線遙控小車(chē)運(yùn)動(dòng)的控制算法，多傳感器控制系統(tǒng)，遙控操作技術(shù)等均取得長(zhǎng)足進(jìn)展。</p><p>

26、;　　(2)大批專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)無(wú)線遙控小車(chē)以及自動(dòng)化設(shè)備的公司相繼成立，推動(dòng)了無(wú)線遙控小車(chē)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。</p><p>　　(3)從應(yīng)用方面來(lái)說(shuō)，差距會(huì)相對(duì)大一些。像日本，無(wú)線遙控小車(chē)技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，一般的工廠已經(jīng)用無(wú)線遙控小車(chē)進(jìn)行生產(chǎn)。而在國(guó)內(nèi)，一般的工廠還不是用得很多，只有比較先進(jìn)的工廠或者是外資企業(yè)使用無(wú)線遙控小車(chē)。</p><p>　　(4)從研究的角度來(lái)說(shuō)，差距較應(yīng)用方面小一

27、些。國(guó)際上目前研究的課題，國(guó)內(nèi)的研究人員也有涉及，甚至在某些方面還比國(guó)外超前。</p><p>　　國(guó)外無(wú)線遙控小車(chē)領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢(shì)：</p><p>　　(1)工業(yè)無(wú)線遙控小車(chē)性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從91年的10.3萬(wàn)美元降至97年的6.5萬(wàn)美元。</p><p>　　(2)機(jī)械結(jié)構(gòu)向

28、模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造無(wú)線遙控小車(chē)整機(jī)；國(guó)外已有模塊化裝配無(wú)線遙控小車(chē)產(chǎn)品問(wèn)市。</p><p>　　(3)工業(yè)無(wú)線遙控小車(chē)控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制器日見(jiàn)小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維護(hù)性。</p><p>　　

29、(4)無(wú)線遙控小車(chē)中的傳感器的作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接無(wú)線遙控小車(chē)還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，而無(wú)線遙控小車(chē)則采用視覺(jué)、聲覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)說(shuō)明</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)

30、計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的無(wú)線遙控小車(chē)，用單片機(jī)作為主控芯片，通過(guò)無(wú)線遙控系統(tǒng)對(duì)小車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)性控制，利用無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將車(chē)載移動(dòng)平臺(tái)采集到的數(shù)據(jù)信息傳送到無(wú)線遙控系統(tǒng)的遙控器，通過(guò)無(wú)線遙控器的液晶顯示器顯示車(chē)載移動(dòng)平臺(tái)采集到的數(shù)據(jù)信息和小車(chē)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　設(shè)計(jì)的主要要求如下：</p><p>　　在有

31、障礙物的情況下實(shí)現(xiàn)20米內(nèi)的無(wú)線遙控；</p><p>　　實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、加速、減速、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)以及對(duì)速度檔的選擇；</p><p>　　對(duì)小車(chē)所處環(huán)境的溫度等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；</p><p>　　實(shí)現(xiàn)車(chē)載移動(dòng)系統(tǒng)和無(wú)線遙控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通行；</p><p>　　液晶顯示器顯示小車(chē)當(dāng)前的運(yùn)行狀況和車(chē)載移動(dòng)系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)。</p>

32、<p><b>　　2.2 原理描述</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制模塊、無(wú)線遙控模塊、無(wú)線數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊幾部分組成。</p><p>　　2.2.1 總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　總體方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖2-1如下：</p><p>　　圖2-1 總體方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖&l

33、t;/p><p>　　2.2.2 系統(tǒng)原理</p><p>　　系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)作為主控芯片，利用T0定時(shí)器中斷產(chǎn)生精確的PWM(脈寬調(diào)試)脈沖波，通過(guò)專(zhuān)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向；無(wú)線遙控模塊采用編碼解碼芯片PT2262、PT2272實(shí)現(xiàn)無(wú)線發(fā)送、接收操作指令，車(chē)載移動(dòng)平臺(tái)上的單片機(jī)接收到操作指令后改變相應(yīng)電機(jī)的PWM脈沖波，從而調(diào)節(jié)小車(chē)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)；無(wú)線

34、數(shù)據(jù)采集模塊由單片射頻發(fā)射器芯片NRF905、溫度傳感器DS18B20組成，單片射頻發(fā)射器芯片NRF905將傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給遙控器的射頻接受收芯片，實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)顯示模塊采用液晶顯示器12864，實(shí)時(shí)顯示小車(chē)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和無(wú)線數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)據(jù)。</p><p>　　2.3 方案設(shè)計(jì)與論證</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制模塊、無(wú)線遙控模

35、塊、無(wú)線數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊幾部分組成。</p><p>　　為了較好的實(shí)現(xiàn)各模塊的功能，分別設(shè)計(jì)了幾種方案并分別進(jìn)行了論證。</p><p>　　2.3.1 車(chē)體的設(shè)計(jì)</p><p>　　方案1：購(gòu)買(mǎi)玩具電動(dòng)車(chē)。購(gòu)買(mǎi)的玩具電動(dòng)車(chē)具有組裝完整的車(chē)架車(chē)輪、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路。但是一般的說(shuō)來(lái)，玩具電動(dòng)車(chē)具有如下優(yōu)點(diǎn)：首先，這種玩具電動(dòng)車(chē)由于裝配緊湊，運(yùn)行狀態(tài)比較

36、好。其次，這種電動(dòng)車(chē)一般都是前輪轉(zhuǎn)向后輪驅(qū)動(dòng)，能夠方便的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速、小車(chē)的直線前進(jìn)與后退。再次，玩具電動(dòng)車(chē)的電機(jī)多為直流電機(jī)，容易控制及調(diào)速，而且這種玩具車(chē)架一般都價(jià)格便宜。</p><p>　　方案2：自己制作電動(dòng)車(chē)。經(jīng)過(guò)反復(fù)考慮論證，采用左右兩輪分別驅(qū)動(dòng)，方向輪轉(zhuǎn)向的方案。即左右輪分別用兩個(gè)轉(zhuǎn)速和力矩基本完全相同的直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，車(chē)體尾部裝一個(gè)方向輪。此方案是雙輪驅(qū)動(dòng)，并不能很好的實(shí)現(xiàn)直線前進(jìn)與后退，而且制作

37、周期長(zhǎng)，電機(jī)價(jià)格比較昂貴。</p><p>　　綜上所述：采用方案1。</p><p>　　2.3.2 控制器模塊</p><p>　　方案1：采用可編程邏輯器件CPLD作為控制器。CPLD可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能、規(guī)模大、密度高、體積小、穩(wěn)定性高、I/O資源豐富、易于進(jìn)行功能擴(kuò)展。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心。

38、但本系統(tǒng)不需要復(fù)雜的邏輯功能，對(duì)數(shù)據(jù)的處理速度的要求也不是非常高。</p><p>　　方案2：采用凌陽(yáng)公司的16位單片機(jī)，它是16位控制器，具有體積小、驅(qū)動(dòng)能力高、集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、中斷處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)[5]。處理速度高，尤其適用于語(yǔ)音處理和識(shí)別等領(lǐng)域。但是當(dāng)凌陽(yáng)單片機(jī)應(yīng)用語(yǔ)音處理和辨識(shí)時(shí)，由于其占用的CPU資源較多而使得凌陽(yáng)單片機(jī)同時(shí)處理其它任務(wù)的速度和能力降低。 </p&g

39、t;<p>　　方案3：采用AT公司的AT89S52單片機(jī)作為主控制器。AT89S52是一個(gè)低功耗，高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)含32k空間的可反復(fù)擦寫(xiě)100，000次的Flash只讀存儲(chǔ)器，具有2Kbytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，32個(gè)IO口，3個(gè)8位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器。且AT89S系列的單片機(jī)可以在線編程、調(diào)試，方便地實(shí)現(xiàn)程序的下載與整機(jī)的調(diào)試。</p><p>　　綜上所述，采用方案3。&

40、lt;/p><p>　　2.3.3 遙控模塊</p><p>　　方案1：采用紅外發(fā)射、接收頭，以及編碼芯片PT2262、解碼芯片PT2272組成紅外的遙控模塊，但是此紅外遙控模塊發(fā)射和接收之間的距離短，而且不能在有障礙物的情況下實(shí)現(xiàn)遙控，遙控性能差，但是此無(wú)線遙控小車(chē)運(yùn)行速度快，運(yùn)動(dòng)靈活，要求能夠在遠(yuǎn)距離有障礙物的情況下實(shí)現(xiàn)遙控，而此紅外遙控模塊不能達(dá)到要求。</p><

41、;p>　　方案2：采用RF無(wú)線發(fā)射模塊F05V、RF無(wú)線接收模塊J04V，以及編碼芯片PT2262解碼芯片PT2272組成的無(wú)線遙控模塊，此遙控模塊在開(kāi)闊地參考距離大于150米，而且能夠在有障礙物的情況下實(shí)現(xiàn)遙控，能夠達(dá)到此無(wú)線遙控小車(chē)的性能要求[6]。</p><p>　　綜上所述，所以采用方案2。</p><p>　　2.3.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊</p><p&

42、gt;　　方案1：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)或關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)開(kāi)關(guān)的切換對(duì)小車(chē)的速度進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)速度慢，機(jī)械結(jié)構(gòu)易損壞，壽命短，可靠性差。 </p><p>　　方案2：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動(dòng)機(jī)的分壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的。但是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，而數(shù)字電阻元件價(jià)格昂貴，主要問(wèn)題是一般電動(dòng)機(jī)的電阻很小，但電流很大；分壓不僅會(huì)降低效率，而且實(shí)現(xiàn)很困難。 <

43、;/p><p>　　方案3：采用ST公司的L298N電機(jī)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片。工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器、線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作；有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作[7]。<

44、;/p><p>　　綜上所述，采用方案3。</p><p>　　2.3.5 顯示模塊</p><p>　　方案1：采用LED數(shù)碼管顯示無(wú)線遙控小車(chē)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)和車(chē)載系統(tǒng)上檢測(cè)到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，在本系統(tǒng)中主要用到10只LED數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示即可達(dá)到所需要求。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，壽命長(zhǎng)；缺點(diǎn)是只能顯示0～9的數(shù)字和一些簡(jiǎn)單的字符，電路設(shè)計(jì)繁鎖，且占用空間比較大。</p

45、><p>　　方案2：采用LCD(12864)液晶顯示，其優(yōu)點(diǎn)是能顯示更多的字符，工作電流比LED小，故其功耗低，且可以有良好的人機(jī)界面，直觀，顯示效果漂亮，體積小。</p><p>　　綜上所述，采用方案2。</p><p>　　2.3.6 溫度檢測(cè)模塊</p><p>　　方案1：采用熱電阻式的鉑電阻溫度傳感器和濕敏電阻式的濕度傳感器，其優(yōu)

46、點(diǎn)是價(jià)格便宜壽命長(zhǎng)；缺點(diǎn)是外圍電路相互獨(dú)立而且相對(duì)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)精度不高。</p><p>　　方案2：采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，DS18B20數(shù)字溫度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。</p><p>　　綜上所述，采用方案2。</p><p>　　2.

47、3.7 無(wú)線通信模塊</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，為了使遙控小車(chē)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以及將車(chē)載系統(tǒng)檢測(cè)到當(dāng)前的環(huán)境參數(shù)傳送到遙控平臺(tái)的顯示接口，就必須使用無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)通訊模塊。我們采用NRF905，該模塊與單片機(jī)接口比較簡(jiǎn)單，但價(jià)格比較貴[8]。</p><p>　　2.3.8 電源模塊</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，電機(jī)、車(chē)載系統(tǒng)、遙控器獨(dú)立供電。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電

48、源采用四節(jié)五號(hào)干電池供電；車(chē)載系統(tǒng)采用5V電壓供電；無(wú)線發(fā)射接受頭F05V、J04V以及單片射頻發(fā)射器芯片NRF905是3V電源供電，遙控器同樣采用5V電壓供電。</p><p>　　綜上所述，采用7805穩(wěn)壓芯片，3V穩(wěn)壓管。</p><p><b>　　車(chē)載模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　車(chē)載模塊是無(wú)線遙控小車(chē)的核心。它完成的主要工作

49、包括：接收遙控器的控制命令并解析；控制一臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和一臺(tái)轉(zhuǎn)向電機(jī)；采集小車(chē)當(dāng)前環(huán)境的溫度；將小車(chē)當(dāng)前運(yùn)行的狀態(tài)和采集到的溫度數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)通信傳輸給遙控器。車(chē)載模塊主要有以下部分電路構(gòu)成：電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制電路、無(wú)線遙控接收電路和無(wú)線數(shù)據(jù)采集電路。下面將對(duì)整個(gè)車(chē)載模塊進(jìn)行詳細(xì)介紹。</p><p>　　3.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制電路由主控芯片AT89

50、S52單片機(jī)、74LS08、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N組成，主控芯片AT89S52的T0定時(shí)器產(chǎn)生占空比可變的PWM信號(hào)，產(chǎn)生不同的直流電壓控制運(yùn)動(dòng)電機(jī)的速度、轉(zhuǎn)向電機(jī)的轉(zhuǎn)向。</p><p>　　3.1.1 主控芯片AT89S52</p><p>　　AT89S52是由美國(guó)Atmel公司生產(chǎn)的至今為止世界上最新型的高性能8位單片機(jī)。該芯片采用FLASH存儲(chǔ)技術(shù)，內(nèi)部具有2KB字節(jié)快閃存存儲(chǔ)

51、器，采用DIP封裝，是目前在中小系統(tǒng)中應(yīng)用最為普及的單片機(jī)[9]。</p><p>　　3.1.1.1 AT89S52的特點(diǎn)</p><p>　　AT89S52具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：</p><p>　　AT89S52與AT89S52系列的單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容；</p><p>　　片內(nèi)有4k字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫(xiě)程序存儲(chǔ)器；&l

52、t;/p><p>　　全靜態(tài)工作，工作范圍：0Hz～24MHz；</p><p>　　三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密；</p><p>　　128×8位內(nèi)部RAM；</p><p>　　32位雙向輸入輸出線；</p><p>　　兩個(gè)十六位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；</p><p>　　五個(gè)中斷源，兩級(jí)中斷優(yōu)先

53、級(jí)；</p><p>　　一個(gè)全雙工的異步串行口；</p><p>　　3.1.1.2 AT89S52的功能描述</p><p>　　AT89S52是一種低損耗、高性能、CMOS8位微處理器，片內(nèi)有4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫(xiě)入程序的存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫(xiě)入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。它與MCA-51系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全

54、代替AT89S52系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多AT89S52系列產(chǎn)品沒(méi)有的功能。</p><p>　　AT89S52可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程序長(zhǎng)度小于4K，四個(gè)I/O口全部提供給用戶。可用5V電壓編程，而且擦寫(xiě)時(shí)間僅需10ms，僅為8751/87C51的擦除時(shí)間的百分之一，與8751/87C51的12V電壓擦寫(xiě)相比，不易損壞器件，沒(méi)有兩種電源的要求

55、，改寫(xiě)時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬(2.7V～6V)，全靜態(tài)工作，工作頻率寬在0Hz～24MHz之間。AT89S52芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。P0口是三態(tài)雙向口，統(tǒng)稱數(shù)據(jù)總線口，因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀/寫(xiě)操作[10]。</p><p>　　3.1.1.3 AT89S52引腳功能</p><

56、;p>　　AT89S52單片機(jī)為40引腳芯片如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 AT89S52引腳分布圖</p><p>　　(1)口線：P1、P3共2個(gè)八位口。</p><p>　　P1口是專(zhuān)門(mén)供用戶使用的I/O口，是準(zhǔn)雙向口，其中P1.0和P1.1除作為普通I/O用外，還可作為電壓比較器輸入端。</p><p>　　P

57、3口是雙功能口，該口的每一位均可獨(dú)立地定義為第一I/O功能或第二I/O功能。作為第一功能使用時(shí)操作同P1口。</p><p><b>　　表3-1 引腳介紹</b></p><p>　　(2)控制口線：PSEN(片外選取控制)、ALE(地址鎖存控制)、EA(片外存儲(chǔ)器選擇)、RESET(復(fù)位控制);</p><p>　　(3)電源及時(shí)鐘：VCC

58、、VSS、XTAL1、XTAL2　操作方法。</p><p>　　(4)總結(jié)其主要的功能特性如下表3-2所示：</p><p>　　表3-2 AT89S52的主要功能特性</p><p>　　3.1.1.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路</p><p>　　圖3-2為單片機(jī)最小系統(tǒng)電路</p><p>　　圖3-2 單片機(jī)最

59、小系統(tǒng)電路</p><p>　　AT89S52單片機(jī)最小控制系統(tǒng)電路主要包括：復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、直流電源。</p><p>　　單片機(jī)復(fù)位采用按鍵高電平復(fù)位，復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需給AT89S52的復(fù)位引腳RST加上大于2個(gè)機(jī)器周期(即24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期)的高電平就可使AT89S52復(fù)位。復(fù)位時(shí)，PC初始化位0000H，使AT89S52單片機(jī)從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。 &

60、lt;/p><p>　　除了進(jìn)入系統(tǒng)的初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為擺脫死鎖狀態(tài)，也需要按復(fù)位鍵使RST引腳為高電平使AT89S52重新啟動(dòng)；除PC之外，復(fù)位操作還對(duì)其它一些寄存器有影響，復(fù)位時(shí)堆棧指針SP=07H[3]，而4個(gè)I/O端口P0~P3的引腳均為高電平，這在某些控制應(yīng)用中，要考慮P0~P3引腳的高電平對(duì)接在這些引腳上的外部電路的影響[11]。</p><

61、p>　　AT89S52單片機(jī)各功能部件運(yùn)行都是以時(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)的穩(wěn)定性。常用的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種是外部時(shí)鐘方式。此電路采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。</p><p>　　AT89S52單片機(jī)整個(gè)程序存儲(chǔ)空間可以分為片外和片內(nèi)兩部分，CPU訪問(wèn)片內(nèi)和片外程序存儲(chǔ)器，可由EA引腳上所接的電平來(lái)確

62、定。EA引腳接高電平時(shí)，程序?qū)钠瑑?nèi)程序存儲(chǔ)器開(kāi)始執(zhí)行，即訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器；當(dāng)PC值超過(guò)片內(nèi)ROM的容量時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外程序存儲(chǔ)器空間執(zhí)行程序。此主控制器最小系統(tǒng)電路EA端接高電平，程序?qū)钠瑑?nèi)程序存儲(chǔ)器開(kāi)始執(zhí)行。</p><p>　　3.1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N</p><p>　　電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用L298N，L298N是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見(jiàn)的是15腳Multiwatt

63、</p><p>　　封裝的L298N，內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路?？梢苑奖愕尿?qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)[12]。</p><p>　　3.1.2.1 L298N工作原理</p><p>　　L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)VSS，VSS可接4.5～7 V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為＋2.5～46 V。輸出電流可達(dá)2.5 A，

64、可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。EnA，EnB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。In3，In4的邏輯圖與表1相同。由表1可知EnA為低電平時(shí)，輸入電平對(duì)電機(jī)控制起作用，當(dāng)EnA為高電平，輸入電平為一高一低，電機(jī)

65、正或反轉(zhuǎn)。同為低電平電機(jī)停止，同為高電平電機(jī)剎停。</p><p>　　3.1.2.2 L298N引腳及定義</p><p>　　圖3-3為L(zhǎng)298N引腳圖</p><p>　　圖3-3 L298N引腳圖</p><p>　　表3-3是L298N引腳說(shuō)明</p><p>　　表3-3：L298N引腳說(shuō)明</p&

66、gt;<p>　　3.1.2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制電路</p><p>　　電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用L298N，L298N是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見(jiàn)的是15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路?？梢苑奖愕尿?qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。</p><p>　　圖3-4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路</p><p>　　AT89S52的

67、I/O口P2.0 、P2.1作為PWM脈沖波的輸出口，經(jīng)74LS08四路與門(mén)后成為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的輸入信號(hào)，L298比較常見(jiàn)的是15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路?？梢苑奖愕尿?qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。L298N芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，輸出電壓最高可以達(dá)到50V，可以直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的I/O口提供信號(hào)；而且電路簡(jiǎn)單，使用比較方便。L298N可

68、接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)VSS，VSS可接4.5～7 V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為＋2.5～46 V。輸出電流可達(dá)2.5 A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。EnA，EnB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。可知EnA為低電

69、平時(shí)，輸入電平對(duì)電機(jī)控制起作用，當(dāng)EnA為高電平，輸入電平為一高一低，電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。同為低電平電機(jī)停止，</p><p>　　3.2無(wú)線遙控接收電路設(shè)計(jì)</p><p>　　無(wú)線遙控接收電路由解碼芯片PT2272、RF無(wú)線接收模塊J04V組成，RF無(wú)線接收模塊J04V將接收到信號(hào)傳送給解碼芯片PT2272，解碼芯片 PT2272 接收到信號(hào)，將其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)之后，VT 腳才輸出高

70、電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平。</p><p>　　3.2.1 RF無(wú)線接收模塊J04V</p><p>　　J04V是一款低功耗小體積超再生接收模塊，采用SMT工藝，性能穩(wěn)定具有較好的靈敏度及性價(jià)比。是電池供電產(chǎn)品的理想選擇?？梢詮V泛應(yīng)用于需要長(zhǎng)期處于接收狀態(tài)的遙控報(bào)警及單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)[13]。</p><p>　　3.3.2.1 主要特點(diǎn)<

71、;/p><p>　　輸出無(wú)噪聲干擾(零電平)；</p><p>　　極低功耗(工作狀態(tài) 3V/0.2 mA)；</p><p>　　特小體積(不需要外接天線)；</p><p>　　3.3.2.2 性能參數(shù)</p><p>　　接收頻率：315MHz、433MHz；</p><p>　　工作電壓：

72、DC3V(2.6～3.5V)；</p><p>　　工作電流：0.15～0.3mA；</p><p><b>　　調(diào)制帶寬：10K；</b></p><p>　　輸出電平：TTL電平；</p><p>　　接收靈敏度：﹣90dBm；</p><p>　　電路結(jié)構(gòu) ：超再生；</p>

73、<p>　　外形尺寸：10×23×5mm (寬×長(zhǎng)×厚)；</p><p>　　工作溫度：﹣40℃～+60℃；</p><p>　　3.3.2.3 引腳定義</p><p>　　圖3-5為J04V引腳圖</p><p>　　圖3-5 J04V</p><p><

74、;b>　　外接天線；</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)輸出端；</b></p><p><b>　　數(shù)據(jù)反向輸出端；</b></p><p>　　工廠測(cè)試端(懸空)；</p><p><b>　　地；</b></p><p>　

75、　正電源(DC+3V)；</p><p>　　3.3.2.4應(yīng)用說(shuō)明</p><p>　　J04V工作頻率為315MHz～433MHz ，可以定做300～470MHz之間與聲表面波諧振器對(duì)應(yīng)的頻率。</p><p>　　J04V性能與J04P及J04E基本相同，是J04P及J04E的改進(jìn)型低功耗產(chǎn)品，但引腳不兼容。J04V與J04T性能有區(qū)別但引腳兼容可直接替換。為

76、方便后級(jí)電路的電平接口J04V 、J04T增加了數(shù)據(jù)反相輸出端，無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)2腳輸出為零電平， 3腳為高電平，可輸出2mA的驅(qū)動(dòng)電流。若驅(qū)動(dòng)低阻抗負(fù)載會(huì)引起J04V及J04 T工作電壓的不穩(wěn)定。</p><p>　　J04V工作電壓范圍： 2.6～3.5V； 2.6V時(shí)工作電流在0.15mA； 3V時(shí)約 0.2mA； 3.5V時(shí)約在0.3mA。</p><p>　　J04V適合電池或線性電源，

77、可采用3.7K～4.7K電阻從5V取得3～3.5V，再加220UF電解電容濾波，電解電容的接地點(diǎn)必須靠近J04V的地， J04V輸出能力可驅(qū)動(dòng)一支發(fā)光二極管。如果從6V以上的電壓用電阻降壓會(huì)引起工作電壓的不穩(wěn)定。也可以從220V用電容降壓整流濾波后用7805取得5V再用3.7K～4.7K電阻降壓濾波取得3.3V。不適合用穩(wěn)壓管串聯(lián)分壓。接收模塊的電源直接影響到接收電路的穩(wěn)定性，也是接收電路的主要干擾源， J04V不適合開(kāi)關(guān)電源也不適合用

78、實(shí)驗(yàn)室大整流電源做試驗(yàn)。J04V不適合與發(fā)射用同一電源做試驗(yàn)。</p><p>　　J04V頂部鍍銀電感不要碰壓，否則會(huì)引起頻率偏移距離變近。J04V內(nèi)部具有放大整形電路，只適合數(shù)據(jù)信號(hào)的接收而不適合模擬信號(hào)。</p><p>　　J04V在A處點(diǎn)可根據(jù)需要接一支470K～1M的電阻可使J04V輸出更干凈，但接收靈敏度會(huì)降低。</p><p>　　J04V應(yīng)安裝在印

79、板邊部并離開(kāi)周?chē)骷?mm以上，要垂直于線路板，否則會(huì)引起頻率偏移。如果器件較多還必須注意地線布局合理，如果有晶振或其他信號(hào)源必須遠(yuǎn)離J04V，否則會(huì)引起很多無(wú)法排除的干擾致使接收電路無(wú)法正常工作。J04V可外接天線提高接收靈敏度，天線長(zhǎng)度不限。</p><p>　　3.2.2　解碼芯片PT2272</p><p>　　解碼芯片PT2272是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種 CMOS工藝制造的低功耗

80、低價(jià)位通用編解碼電路，PT2272 最多可有 12 位(A0～A11)三態(tài)地址端管腳(懸空，接高電平，接低電平)，任意組合可提供531441 地址碼，PT2272 最多可有 6 位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳，接收到的信號(hào)從14腳串行輸入，可用于無(wú)線遙控接收電路[14]。 </p><p>　　解碼芯片PT2272接收的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼以及同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片 PT2272 接收到信號(hào)后，其地

81、址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)后，VT 腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平。 </p><p>　　3.2.2.1 PT2272 特點(diǎn) </p><p>　　CMOS工藝制造，低功耗；</p><p><b>　　外部元器件少； </b></p><p><b>　　RC 振蕩電阻； </b>

82、</p><p>　　工作電壓范圍寬：2.6-15V； </p><p><b>　　數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位；</b></p><p>　　地址碼最多可達(dá)531441種；</p><p>　　3.2.2.2 PT2272 應(yīng)用范圍 </p><p><b>　　車(chē)輛防盜系統(tǒng)； </b&

83、gt;</p><p><b>　　家庭防盜系統(tǒng)； </b></p><p><b>　　遙控玩具； </b></p><p><b>　　其他電器遙控； </b></p><p>　　3.2.2.3 PT2272 引腳圖及管腳說(shuō)明：</p><p>

84、　　解碼芯片PT2272的引腳圖如圖所示：</p><p>　　圖3-6 解碼芯片PT2272引腳圖</p><p>　　解碼芯片PT2272管腳說(shuō)明如表3-4所示：</p><p>　　表3-4 PT2272 管腳說(shuō)明</p><p>　　在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀

85、的時(shí)間越長(zhǎng)。</p><p>　　解碼芯片PT2272有不同的后綴，表示不同的功能，有 L4/M4/L6/M6 之分，其中 L表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。M 表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng)，可以用于類(lèi)似點(diǎn)動(dòng)的控制。后綴的 6 和4 表示有幾路并行的控制通道，當(dāng)采用 4 路并行數(shù)據(jù)時(shí)(PT2272-M4)，對(duì)應(yīng)的地址編

86、碼應(yīng)該是 8 位，如果采用 6 路的并行數(shù)據(jù)時(shí)(PT2272-M6)，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 6 位。</p><p>　　3.2.3無(wú)線遙控接收電路</p><p>　　圖3-7 無(wú)線遙控接收電路</p><p>　　此無(wú)線遙控接收電路主要包括：解碼芯片PT2272，無(wú)線接收模塊F05V。</p><p>　　接收芯片PT2272的數(shù)據(jù)輸出位

87、根據(jù)其后綴不同而不同，數(shù)據(jù)輸出具有“暫存”和“鎖存”兩種方式，方便用戶使用。后綴為“M”為“暫存型”，后綴為“L”為“鎖存型”，其數(shù)據(jù)輸出又分為0、2、4、6不同的輸出，例如：PT2272-M4則表示數(shù)據(jù)輸出為4位的暫存型無(wú)線遙控接收芯片。PT2272的暫存功能是指當(dāng)發(fā)射信號(hào)消失時(shí)，PT2272的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)輸出位即變?yōu)榈碗娖?。而鎖存功能是指，當(dāng)發(fā)射信號(hào)消失時(shí)，PT2272的數(shù)據(jù)輸出端仍保持原來(lái)的狀態(tài)，直到下次接收到新的信號(hào)輸入[15]。&

88、lt;/p><p>　　解碼芯片 PT2272 接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)后，VT 腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平。</p><p>　　J04V工作頻率為315MHz～433MHz 。J04V性能與J04P及J04E基本相同，是J04P及J04E的改進(jìn)型低功耗產(chǎn)品，但引腳不兼容。J04V與J04T性能有區(qū)別但引腳兼容可直接替換。為方便后級(jí)電路的電平接口J04V

89、、J04T 增加了數(shù)據(jù)反相輸出端，無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)2腳輸出為零電平， 3腳為高電平 ， 可輸出2mA的驅(qū)動(dòng)電流。若驅(qū)動(dòng)低阻抗負(fù)載會(huì)引起J04V及J04T工作電壓的不穩(wěn)定。J04V工作電壓范圍： 2.6～3.6V ； 2.6V時(shí)工作電流在0.15mA ； 3V時(shí)約0.2mA； 3.5V時(shí)約在0.3mA。J04V適合電池或線性電源，可采用3.7K～4.7K電阻從5V取得 3～3.5V，再加220UF電解電容濾波，電解電容的接地點(diǎn)必須靠近J04V的地

90、， J04V輸出能力可驅(qū)動(dòng)一支發(fā)光二極管。如果從6V 以上的電壓用電阻降壓會(huì)引起工作電壓的不穩(wěn)定。也可以從220V用電容降壓整流濾波后用7805取得5V再用3.7K～4.7K電阻降壓濾波取得3V。不適合用穩(wěn)壓管串聯(lián)分壓。接收模塊的電源直接影響到接收電路的穩(wěn)定性，也是接收電路的主要干擾源，J04V不適合開(kāi)關(guān)電源也不適合用實(shí)驗(yàn)室大整流</p><p>　　由于J04V是低功耗低電壓超再生接收模塊，只消耗0.2mA的電

91、流，采用4.7K電阻從5V取得3.2V再220UF電解電容濾波給J04V供電，雖然J04V具有較寬的工作電壓范圍但電壓在3～3.2V時(shí)才具有最佳的經(jīng)受靈敏度。圖中電路J04V和PT2272都是低功耗低電壓器件當(dāng)然也可以直接采用二節(jié)1.5V電池供電。PT2272的D0-D3可以直接與單片機(jī)連接。也可以去掉PT2272，由單片機(jī)直接解碼。接收電路不適合使用紋波系數(shù)大與50mV的開(kāi)關(guān)電源，因?yàn)榻邮漳K對(duì)電源的紋波很敏感。電源直接影響到接收電

92、路的穩(wěn)定性，不干凈的電源就是接收電路的主要干擾源。 J04V應(yīng)按裝在印板邊部并離開(kāi)周?chē)骷?mm以上 ，要垂直焊在線路板上，否則會(huì)引起頻率偏移。220UF電解電容要靠近J04V的地。如果采用電池供電，電源線要盡可能短。做測(cè)試收發(fā)不可以使用同一電源也不適合用試驗(yàn)室直流電源。收發(fā)要離開(kāi)一米以上做測(cè)試。地線布局要合理，否則會(huì)引起很多無(wú)法排除的干擾致使接收電路無(wú)法正常工作。</p><p>　　3.3 無(wú)線數(shù)據(jù)采集電路

93、設(shè)計(jì)</p><p>　　無(wú)線數(shù)據(jù)采集電路由NRF905單片無(wú)線收發(fā)器、溫度傳感器DS18B20組成，溫度傳感器DS18B20小車(chē)當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境中的溫度，NRF905單片無(wú)線收發(fā)器將溫度傳感器DS18B20采集到的溫度數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸給遙控器。</p><p>　　3.3.1 溫度傳感器DS18B20</p><p>　　3.3.1.1 DS18B20產(chǎn)品概述 <

94、;/p><p>　　DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO－92小體積封裝形式。測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出。其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路[16]。</p><p>　　DS18B20支持“

95、一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為 -55°C～+125°C，在-10～+85°C范圍內(nèi)，精度為±0.5°C。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類(lèi)消費(fèi)電子產(chǎn)品等。</p><p>　　3.3.1.2 DS18B20引腳圖及說(shuō)明</p><p>　

96、　DS18B20引腳圖如圖3-8所示：</p><p>　　圖3-8 DS18B20引腳圖</p><p>　　DS18B20的引腳說(shuō)明如表所示：</p><p>　　表3-5 DS18B20引腳說(shuō)明</p><p>　　3.3.1.3 DS18B20的接口設(shè)計(jì) </p><p>　　DS1820 依靠一個(gè)單線端口通

97、訊。在單線端口條件下，必須先建立 ROM操作協(xié)議，才能進(jìn)行存儲(chǔ)器和控制操作。因此，控制器必須首先提供下面 5 個(gè)ROM 操作命令之一：①讀ROM；②匹配ROM；③搜索ROM；④跳過(guò)ROM；⑤報(bào)警搜索。這些命令對(duì)每個(gè)器件的激光ROM部分進(jìn)行操作，在單線總線上掛有多個(gè)器件時(shí)，可以區(qū)分出單個(gè)器件，同時(shí)可以向總線控制器指明有多少器件或是什么型號(hào)的器件。成功執(zhí)行完一條 ROM操作序列后，即可進(jìn)行存儲(chǔ)器和控制操作，控制器可以提供 6 條存儲(chǔ)器和控制

98、操作指令中的任一條。一條控制操作命令指示DS1820 完成一次溫度測(cè)量。測(cè)量結(jié)果放在 DS1820的暫存器里，用一條讀暫存器內(nèi)容的存儲(chǔ)器操作命令可以把暫存器中數(shù)據(jù)讀出。 </p><p>　　溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL各由一個(gè) EEPROM字節(jié)構(gòu)成。如果沒(méi)有對(duì)DS1820使用報(bào)警搜索命令，這些寄存器可以做為一般用途的用戶存儲(chǔ)器使用。可以用一條存儲(chǔ)器操作命令對(duì) TH 和 TL進(jìn)行寫(xiě)入，對(duì)這些寄存器的讀出需要通

99、過(guò)暫存器。所有數(shù)據(jù)都是以最低有效位在前的方式進(jìn)行讀寫(xiě)。</p><p>　　3.3.2 NRF905單片無(wú)線收發(fā)器</p><p>　　3.3.2.1 NRF905單片無(wú)線收發(fā)器的功能特點(diǎn)概述 </p><p>　　NRF905單片無(wú)線收發(fā)器工作在433/868/915MHZ的ISM頻段由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器一個(gè)帶解調(diào)器的接收器、一個(gè)功率放大器、一個(gè)晶體震蕩

100、器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成ShockBurst工作模式的特點(diǎn)是自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC可以很容易通過(guò)SPI接口進(jìn)行編程，配置電流消耗很低，在發(fā)射功率為-10dBm時(shí)發(fā)射電流為11mA，接收電流為12.5mA，進(jìn)入POWERDOWN模式可以很容易實(shí)現(xiàn)節(jié)電。</p><p>　　3.3.2.2 NRF905模塊介紹</p><p>　　433MHz開(kāi)放ISM頻段免許可證使用；</p>&

101、lt;p>　　最高工作速率50kbps，高效GFSK調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場(chǎng)合； </p><p>　　125頻道，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要；</p><p>　　內(nèi)置硬件CRC檢錯(cuò)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信地址控制；</p><p>　　低功耗1.9～3.6V工作，待機(jī)模式下?tīng)顟B(tài)僅為2.5uA；</p><p>　　收發(fā)模式切換時(shí)

102、間<650us；</p><p>　　模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機(jī)地址時(shí)才會(huì)輸出數(shù)據(jù)(提供中斷指示)，可直接接各種單片機(jī)使用，軟件編程非常方便；</p><p>　　TX Mode：在+10dBm情況下，電流為30mA；RX Mode：12.2Ma；</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)DIP間距接口，便于嵌入式應(yīng)用；</p><p>　　RFM

103、odule-Quick-DEV快速開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，含開(kāi)發(fā)板；</p><p>　　3.3.2.3 NRF905引腳及功能說(shuō)明</p><p>　　圖3-9為NRF905模塊管腳圖：</p><p>　　圖3-9 nRF905模塊管腳圖</p><p>　　表3-6為NRF905引腳說(shuō)明： </p><p>　

104、　表3-6 NRF905引腳說(shuō)明</p><p><b>　　說(shuō)明：</b></p><p>　　VCC腳接電壓范圍為3V～3.6V之間，不能在這個(gè)區(qū)間之外，超過(guò)3.6V將會(huì)燒毀模塊。推薦電壓3.3V左右。</p><p>　　除電源VCC和接地端，其余腳都可以直接和普通的5V單片機(jī)IO口直接相連，無(wú)需電平轉(zhuǎn)換。當(dāng)然對(duì)3V左右的單片機(jī)更加適用

105、了。</p><p>　　硬件上面沒(méi)有SPI的單片機(jī)也可以控制本模塊，用普通單片機(jī)IO口模擬SPI不需要單片機(jī)SPI模塊介入，只需添加代碼模擬SPI時(shí)序即可。</p><p>　　13腳、14腳為接地腳，需要和母板的邏輯地連接起來(lái)。</p><p>　　排針間距為100mil，標(biāo)準(zhǔn)DIP插針，如果需要其他封裝接口，比如密腳插針，或者其他形式的接口。</p>

106、;<p>　　與51系列單片機(jī)P0口連接時(shí)候，需要加10K的上拉電阻，與其余口連接不需要。</p><p>　　3.3.3 無(wú)線數(shù)據(jù)采集電路</p><p>　　圖3-10 無(wú)線數(shù)據(jù)采集電路</p><p>　　溫度數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸主要是基于低功耗射頻傳輸單元nRF905芯片。nRF905是挪威Nordic VLSI公司推出的單片射頻收發(fā)器，工作電壓為

107、1.9～3.6V，32引腳QFN封裝(5×5mm)，工作于433/868/915MHz三個(gè)ISM(工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué))頻道，頻道之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間小于650μs。nRF905由頻率合成器、接收解調(diào)器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器組成，不需外加聲表濾波器，ShockBurstTM工作模式，自動(dòng)處理字頭和CRC(循環(huán)冗余碼校驗(yàn))，使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便。此外，其功耗非常低，以-10dBm的輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有11

108、mA，工作于接收模式時(shí)的電流為12.5mA，內(nèi)建空閑模式與關(guān)機(jī)模式，易于實(shí)現(xiàn)節(jié)能。nRF905片內(nèi)集成了電源管理、晶體振蕩器、低噪聲放大器、頻率合成器功率放大器等模塊。</p><p><b>　　遙控器模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　遙控器模塊是無(wú)線遙控小車(chē)的人機(jī)接口部分。它完成的主要工作包括：鍵盤(pán)發(fā)送小車(chē)運(yùn)行狀態(tài)的控制命令；接收無(wú)線數(shù)據(jù)采集到的數(shù)據(jù)；液晶顯示

109、器顯示無(wú)線數(shù)據(jù)采集采集到的數(shù)據(jù)和小車(chē)當(dāng)前運(yùn)行的狀態(tài)。遙控器模塊主要由以下部分電路構(gòu)成：無(wú)線遙控發(fā)送電路；無(wú)線通信接收電路；液晶顯示電路。下面將對(duì)整個(gè)遙控器模塊進(jìn)行詳細(xì)介紹。</p><p>　　4.1 無(wú)線遙控發(fā)送電路設(shè)計(jì)</p><p>　　無(wú)線遙控電路由編碼芯片PT2262和無(wú)線發(fā)射頭F05組成，編碼芯片PT2262將鍵盤(pán)輸入的控制信號(hào)進(jìn)行編碼之后，由F05V進(jìn)行ASK調(diào)制，通過(guò)外接

110、天線發(fā)送信號(hào)。此遙控模塊在開(kāi)闊地發(fā)射接收距離大于150米，而且能夠在有障礙物的情況下實(shí)現(xiàn)遙控。</p><p>　　4.1.1 無(wú)線發(fā)射頭F05V</p><p>　　F05V是一款小體積、微功率RF無(wú)線發(fā)射模塊；采用SMT工藝，聲表穩(wěn)頻，性能穩(wěn)定，特別適合低電壓電池供電，無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)休眠并符合FCC認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　4.1.1.1　主要特點(diǎn)：</

111、p><p>　　超小體積，厚度<3mm；</p><p><b>　　低電壓、低功耗；</b></p><p><b>　　無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)休眠； </b></p><p>　　符合FCC認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)；</p><p>　　4.1.1.2 性能參數(shù)：</p><p

112、>　　發(fā)射頻率：315MHz 433MHz；</p><p>　　工作電壓：DC3V(2.1～3.5V)；</p><p>　　發(fā)射電流：10mA/3V (連發(fā))；</p><p>　　發(fā)射功率：8dBm；</p><p>　　傳輸速率：1～10k；</p><p>　　頻率穩(wěn)定度：10～5(聲表穩(wěn)頻)；<