基于89C52單片機的遙控電動小車控制系統設計

文/曾曉敏

1 控制系統方案

首先從遙控電動小車控制系統的設計上來看，是基于無線遙控器可實現各個方向的運動，小車距離遙控器的距離需要保持在五米范圍內。在無線遙控器的操作下小車可由a 點達到b 點，要求盡量縮短小車到達目的地的時間，且誤差需要控制在10%。用戶手持遙控器可以在一定范圍內顯示小車的坐標，并將小車目前所處的坐標位置傳輸到無線遙控器中，要求需要將定位誤差控制在10%的范圍內，同時其刷新間隔時間為0.5 秒。

根據設計要求為能夠使小車基于無線遙控器下實現多個方向運動的功能，并將坐標實時傳輸到無線遙控器中，可采用單片機和步進電機構成的電路圖，完成控制系統的設計。

2 控制系統的硬件設計

單片機最小系統。該系統是由電源，時鐘電路，復位電路共同構成的，其中復位電路包括自動上電復位以及手動復位情況，而按鍵復位包括脈沖和電平兩種方式，其中按鍵電平是通過復位端經過與電源電阻聯通實現的。按鍵脈沖復位利用微分電路產生的脈沖來實現功能，自動上電復位是在對計算機加電過程中，在RST 中出現高于兩個周期的正脈沖。

步進電機的驅動電路。在整個遙控電動小車控制系統中步進電機是將電脈沖轉為角位移的執行系統，當驅動器接收到信號之后，能夠驅動電機按照預計方向轉動一定角度，其旋轉是以固定角度慢慢運行實現的，通過對脈沖個數的控制以用于角位移量的有效控制，進而達到準確定位。在小車控制系統中所采用的步進電機型號為L298n，其內部包括通道邏輯電路，該電路是四相二相電機的驅動器，又包含了兩個h 橋，高電壓，大電流驅動器能夠接收電平信號，驅動2A，46V 電機。

藍牙無線通信。利用藍牙無線通信其工作原理是全雙工模式進行信號傳輸，具有較強的抗干擾性能，可達到超過十米的信號傳輸距離。除此之外，利用藍牙無線通信還可實現快速的信息傳輸，進一步能夠確保小車控制系統的可靠性。

顯示器。在本系統設計中我們所選擇的液晶模塊型號為1602，利用這種LCD 的顯示屏能夠顯示較為豐富的信息，正確區分漢字和英文字符所使用的I/O 接口，資源較少，不需要進行多次掃描，能夠節約程序，消耗電量較低，具有良好的人機交互界面，進而能夠為用戶提供高質量的界面顯示。

從電源設計上來看在整個系統中采取的是干電池供電的方式，使用穩壓塊能夠將其降為5V 電源，實現供電穩壓供電，需要消耗較大的功率且存在一定的損耗，而且電路設計來說比較繁瑣可增加小車本身的重量，因此需要采取四節干電池用于供電，通過二極管降壓的方式為整個電路實現供電，這種情況下功率消耗較低，而且從電路設計上來看也是比較便利的。在無線電控制設計方面，該系統采取無線電信號，外殼對無線信號具有一定的屏蔽效應。此外該信號也很容易受到外界干擾，因此需要采取紅外光信號的方式進行小車運動控制，該控制系統既有較強的抗干擾性能，而且設備設計較為簡單，造價低，具有良好的方向性。本系統在設計過程中采用了紅外接收頭用于接收信號，而該無線遙控是利用紅外線進行信息傳遞的系統，紅外遙控具有一定的抗干擾性而且電路設計簡便，很容易解碼，能量消耗低，造價低。在超聲檢測上采用的是DYPME007V2，通過設計編程用于實現超聲波，超聲波的距離時間計算知道速度可達到每秒340 米，那么可以計算一微秒可發出的距離為0.034cm，再次返回時間乘上其發射速度乘以二，就可獲取最終所需的距離。在本小車控制系統中采用的是平Proteus 的仿真系統，是由美國開發的電路分析和實物仿真軟件，能夠利用該軟件用于多種模擬器件和電路集成，在該仿真系統下可實現電路連接，利用計算機軟件先生成文檔之后導入仿真程序后，按照軟件頁面啟動仿真軟件。此外在PCB 展板中其設計需要遵循均勻性分布的原則，實現重新平衡，需要做到與版面美觀的標準實現布局優化，使結構相同的電路部分實現對稱布局，而對于同種功能的元器件盡量使其排列在同一方向上，便于調試。

3 控制系統的軟件設計

在遙控電動小車控制系統中軟件設計主要是為實現小車智能方向轉動的重要環節，軟件包括主程序，定時程序，顯示程序的主程序，能夠用于完成系統的初始化操作，按鍵檢測，調用程序等多種功能。定時電路程序能夠完成十毫秒的定時操作，進一步實施顯示小車的位置信息，遙控器和小車的控制器通信等多種功能，顯示程序能夠用于無線遙控器LCD 界面的實時顯示。

4 小車系統的功能檢測

在本研究中，從整體上來看能夠通過模塊來完成小車的功能測試，具體為以下步驟：首先需要對小車電源的工作狀況進行檢測，確定各模塊是否能夠實現良好的供電功能，單機片能否完成正常的程序寫入，所編寫的程序能夠用于小車運行狀態的控制，包括小車前進，后退，旋轉等多種轉向功能。通過對各參數進行反復測試，調整參數之后，分析這些參數變化可能會對小車產生的影響，找出最優的配置參數信息。在小車運行中對可能突發的情況進行預測，及時發現小車運行中存在的問題，并提出有效的解決措施，最后需要對所收集的信息進行整理不斷優化軟件和硬件程序設計。經過多次參數調整之后，無線遙控電動小車控制系統能夠滿足相應的設計要求，使小車能夠按照預定路線沿著平穩的路面較快完成行駛。

5 小結

總而言之，在本研究中我們針對遙控電動汽車的控制系統，其核心控制器為單片機，包括電機驅動，主控制器，LCD 顯示屏，鍵盤測距，藍牙通信電源等多種模塊，并可通過藍牙通信實現在無線遙控器下對于電動小車的轉向控制，使小車能夠進行準確定位和精確轉彎，這種智能化的電動小車系統具有較高的準確度和靈敏性，而且操作相對簡便。