基于msp430的遙控小車設(shè)計(jì)

摘 要：本系統(tǒng)遙控小車，采用帶有直流減速電機(jī)的小車車架，以msp430f149單片機(jī)為控制核心，以nrf24l01無(wú)線數(shù)傳模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)單片機(jī)對(duì)發(fā)送與接收方的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與驗(yàn)證，驅(qū)動(dòng)小車進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，同時(shí)可以在控制端利用液晶監(jiān)測(cè)小車的運(yùn)動(dòng)方向。

關(guān)鍵詞：msp430單片機(jī)；無(wú)線通信；液晶監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 10-0000-01

隨著科技的進(jìn)步，遙控技術(shù)不斷發(fā)展，人力被很大的解放出來(lái)。未來(lái)世界，遙控技術(shù)會(huì)對(duì)人類社會(huì)有更大影響。遙控汽車的發(fā)展，在有朝一日可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛公交、無(wú)人駕駛輪船等交通方式上的變革，進(jìn)一步解放人力。

一、總體設(shè)計(jì)方案

整個(gè)系統(tǒng)都以單片機(jī)msp430作為系統(tǒng)的主控芯片，由電源供電模塊供電；遙控器端通過(guò)按鍵采集模擬小車控制信號(hào)，通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊nrf24l01發(fā)送對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)；小車部分以L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)直流減速電機(jī)，同樣通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊nrf24l01接收數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于發(fā)送端給出的按鍵信號(hào)，對(duì)小車的4個(gè)輪進(jìn)行有效的控制，以達(dá)到遙控小車的功能。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)中分為兩大部分——遙控器和被控小車，且分別對(duì)應(yīng)于發(fā)送端與接收端。

（一）單片機(jī)主控模塊

采用德州儀器公司的msp430f149單片機(jī)[3][4]作為主控制器。msp430是德州儀器公司的16位超低功耗處理器，從速度和管腳數(shù)量?jī)蓚€(gè)角度來(lái)看，可以達(dá)到本系統(tǒng)各個(gè)部分的要求。除此之外，msp430單片機(jī)的超低功耗的特性，也可以使發(fā)送與接收雙方的便攜式得以實(shí)現(xiàn)。

本系統(tǒng)中，遙控器部分使用單片機(jī)P6.2-P6.5與P1.3-P1.4與無(wú)線模塊nRF24L01的6個(gè)信號(hào)口分別相連，液晶12864的并行數(shù)據(jù)口與單片機(jī)P4.0-P4.7相連，RS、RW、EN分別連接至P3.0、P3.1、P3.2口，4個(gè)方向按鍵分別與單片機(jī)P2.0-P2.3相連；被控小車端使用單片機(jī)P6.2-P6.5與P1.3-P1.4與無(wú)線模塊nRF24L01的6個(gè)信號(hào)口分別相連，P2.0-P2.3與L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的4個(gè)控制管腳相連。

（二）無(wú)線模塊

無(wú)線數(shù)傳模塊nrf24l01[5]工作在2.4GHz到2.5GHz，具有功耗低、易編程等特點(diǎn)。無(wú)線模塊nrf24l01工作電壓為1.9V-3.6V之間，需要使用AMS1117-3.3三端穩(wěn)壓芯片提供3.3V的穩(wěn)壓，供給無(wú)線模塊進(jìn)行工作。本系統(tǒng)只使用了無(wú)線模塊的通道1，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線模塊數(shù)據(jù)傳輸特性的靈活應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了遙控器對(duì)小車運(yùn)動(dòng)方向的實(shí)時(shí)控制。

（三）液晶顯示模塊

本系統(tǒng)的液晶顯示采用12864模塊。該模塊接口方式簡(jiǎn)單，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。該模塊可以滿足遙控器對(duì)小車的控制顯示，對(duì)應(yīng)于小車前后左右移動(dòng)，分別在液晶屏幕上顯示“F”、“B”、“L”和“R”。

（四）電源供電模塊

根據(jù)該系統(tǒng)主控MCU以及nrf24l01無(wú)線模塊均采用3.3V供電，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊需要7.4V供電。所以采用高性能可充電鋰電池提供7.4V直流電驅(qū)動(dòng)電機(jī)，再經(jīng)三端穩(wěn)壓集成電路AMS1117-3.3V穩(wěn)壓，形成3.3V直流電供給單片機(jī)與無(wú)線模塊。

（五）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

以msp430f149為主控芯片，采用L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。當(dāng)被控小車端的無(wú)線模塊接收到數(shù)據(jù)為“F”對(duì)應(yīng)的數(shù)組時(shí)，單片機(jī)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊給出信號(hào)：1010，令兩側(cè)輪都向前旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)小車向前運(yùn)動(dòng)。同理，若單片機(jī)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊分別給出0101、0110、1001，分別標(biāo)志著小車向后、左、右運(yùn)動(dòng)。

二、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

（一）遙控器端

程序首先初始化無(wú)線模塊nRF24L01和液晶12864，軟件通過(guò)對(duì)于按鍵是否按下的循環(huán)掃描，如果有按鍵按下時(shí)，會(huì)通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送對(duì)應(yīng)按鍵被按下的數(shù)據(jù)，并通過(guò)液晶顯示出發(fā)送的數(shù)據(jù)。發(fā)送端軟件中數(shù)組標(biāo)志分別為F[]={0x01}、B[0x02]、L[0x03]、R[0x04]分別標(biāo)志前、后、左、右。

（二）被控小車端

程序初始化無(wú)線模塊nRF24L01和液晶12864完成后，接收端處于等待數(shù)據(jù)接收模式，一旦接收到數(shù)據(jù)，會(huì)判斷接收到的相應(yīng)數(shù)據(jù)標(biāo)志著小車的運(yùn)動(dòng)方向，對(duì)應(yīng)著向電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)小車做到要求的動(dòng)作。

（三）控制示例

以控制小車前進(jìn)為例，說(shuō)明程序控制的工作過(guò)程。發(fā)送端操作如下：1、按下按鍵F，使得發(fā)送端將要發(fā)送的數(shù)組TX[]=F[]={0x01}；2、NRF24L01模塊發(fā)送TX[]數(shù)組；3、12864液晶在第一排第一列位置顯示“F”；4、TX[]數(shù)組中的數(shù)字清零；5、返回等待按鍵掃描。接收端操作如下：1、等待接收數(shù)據(jù)；2、若未接收到數(shù)據(jù)，則始終保持等待接收狀態(tài)；3、接收到數(shù)據(jù)后，讀出接收數(shù)據(jù)的數(shù)組RX[]中的數(shù)值，在發(fā)送端發(fā)送的數(shù)組是F[]時(shí)，則此時(shí)RX[]中的數(shù)字會(huì)是0x01，即為前進(jìn)的標(biāo)志；4、接收端的單片機(jī)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊給出1010，驅(qū)動(dòng)小車的4個(gè)直流減速電機(jī)前進(jìn)。電平保持100ms；5輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電平重新清為0000，設(shè)置無(wú)線模塊為接收模式，再次等待接收。

三、結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)提出的一種遙控小車的實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)于無(wú)線模塊數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖褂靡约皩?duì)于直流減速電機(jī)的靈活操作，使得小車可以準(zhǔn)確的依照遙控端的給出信號(hào)，進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。該系統(tǒng)的研究和實(shí)際應(yīng)用也將為不斷發(fā)展的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，提供一種可用的解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]聶茹.基于STC89C52單片機(jī)的無(wú)線遙控小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2012（11）：91-95.

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[5]蔡向東.單片機(jī)軟件模擬SPI接口的解決方案[J].信息技術(shù)，2006（06）：134-136.