-基于单片机的步进电机控制系统的设计.doc
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1、 - .本科毕业设计遥控小车控制系统的设计摘 要智能作为现代的新创造,是以后的开展方向,它可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探等等的用途。智能电动车就是其中的一个表达。智能遥控技术是指实现对被控目标的遥远控制,在工业控制、航空航天、家电领域应用广泛。而红外遥控也是一种无线、非接触控制技术,但是由于它具有抗干扰能力强,信息传输可靠,功耗低,本钱低,易实现等显著优点,因此被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用,并越来越多的应用到计算机系统中。本文介绍了基于红外遥控技术的遥控小车控制系统,以STC89C52RC单片机为核心,利用红外遥控器来控制小车的运行方向
2、和速度。系统的硬件局部主要由单片机最小系统模块、红外发射端的独立式键盘电路、红外发射电路、红外接收端的红外接收电路、控制电路等组成。软件局部使用C语言编程,由红外发射端的主程序、键盘扫描子程序、红外编码子程序、红外接收端的主程序、红外解码子程序、小车控制子程序等组成。当独立式键盘有按键按下时,单片机扫描并确认是哪一个键按下,并将键对应的操作编码后通过红外发射电路发射出去,红外接收电路接收到操作码后,单片机对其进展解码,并将码对应的操作交予控制电路,电机、指示灯开场工作,从而实现对小车的控制。关键词:STC89C52RC单片机 红外发射 红外接收Design of the Control Sys
3、tem of Remote Control CarChen YouchaoCollege of Engineering,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,ChinaAbstract:The intelligent is a direction of developing in the future that as a new modern invent. It can follow the automatic operation in an environment with the pre-set pattern, man
4、agement without anybody; also can be applied to the use of scientific expiration. Intelligent car is one reflect of its features. Intelligent remote control technology means charged with the target remote control, it widely used in industrial control, aerospace, home appliances field. However the in
5、frared remote control is also a wireless, non-contact control technology, but it has a strong anti-interference ability, reliable information transmission, low power consumption, cheaper easy to implement and other significant advantages. So it widely used in many electronic devices which especially
6、 household appliances and more and more applications used into the puter system.This paper introduces the remote control car control system based on infrared remote control technology, with STC89C52RC single-chip microputer as the core, the use of infrared remote control to control the direction and
7、 speed of the car. The hardware part of the system is mainly posed of single chip microputer minimum system module, infrared launch the independent type keyboard circuit, infrared emission circuit, infrared, infrared receiving circuit, control circuit at the receiving end, etc. Used C language progr
8、amming software part, the infrared emission is the main program, keyboard scanning subroutine, the infrared coding subroutine, ir main program at the receiving end, the infrared decoding subroutine, the car control subroutine, etc. When independent type keyboard has a key press, single chip microput
9、er scan and confirm which keys are pressed, and the key corresponding to the coding operation after launch out by infrared emission circuit, infrared receiving circuit to receive after the operation code, single chip microputer to decode, and code corresponding operation to control circuits, motors,
10、 lights began to work, so as to realize the control of the car.Keyword:STC89C52RC single-chip microputerinfrared emissioninfrared receive- . 可修编.目 录1 前言11.1 设计背景11.2 设计内容及意义11.3 单片机概述11.4 红外技术概述21.4.1 红外简介21.4.2 红外遥控22 方案确定及原理分析32.1 设计原理32.2 红外发射端原理32.3 红外接收端原理33 系统设计43.1 单片机最小系统设计43.1.1 STC89C52RC单
11、片机简介43.1.2时钟电路设计63.1.3复位电路设计63.1.4 稳压电路设计73.2 红外发射端设计83.2.1 独立式键盘电路设计83.2.2 红外发射电路设计83.3 红外接收端设计93.3.1 红外接收芯片介绍93.3.2 红外接收电路设计103.3.3 电机驱动芯片介绍103.3.4 电机驱动电路设计113.3.5 指示灯电路设计123.4软件设计123.4.1红外编码介绍133.4.2 红外发射端软件设计143.4.3 红外接收端软件设计154 系统测试174.1 硬件测试174.2 软件测试175 结语18参考文献19附录A 电路原理图20附录B 主要程序代码21致谢36华南
12、农业大学本科生毕业设计成绩评定表- . 可修编.1 前言1.1 设计背景遥控小车是上世纪提出的一种新型小车,是一种智能小车。从小的方面说,遥控小车可以开发幼儿的智力,提高小孩子左右手的协调能力;从大的方面来说,遥控小汽车可以在军事侦察、反恐、防污染等各种高污染高危险的环境代替人的工作,因此它有广阔的应用前景。而且,遥控小车具有本钱低,体积小,以及生存能力强等特点。本设计基于单片机控制和无线数据传输技术的设计思想。目前单片机已经渗透到我们生活中的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机网络通信与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛
13、使用的各种IC卡,民用豪华轿车的平安保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程序控制玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。无线数据传输技术也迅猛开展并已被广泛应用在各个领域, 如:无线RS485、无线PLC, 电力线无线报警, 工业遥控、遥测, 石油钻井X力无线监测, 安防设备无线监控等。1.2 设计内容及意义本设计基于单片机控制和无线数据传输技术的设计思想,以STC89C52RC单片机为核心来控制小车,利用红外线遥控器来控制小车的运行方向前进、后退、左转、右转和速度加速、减速。共分为两个模块,红外接收模块和红外发
14、射模块。红外接收模块主要由单片机最小系统、红外接收电路、控制电路组成;红外发射模块主要有单片机最小系统、红外发送电路、独立式键盘电路组成。通过此课题的研究学习,可以将单片机课程所学的知识应用到实际中,了解单片机的控制方法及无线数据传输技术的运用。此外,通过本次设计,更可以提高自己的动手能力,积累实践的经历。1.3 单片机概述单片机又称为“微控制器MCU,是把中央处理器CPUCentral Processing Unit、存储器Memory、定时器Timer、I/OInput/Output接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。中文“单片机是由英文“Single
15、Chip Microputer直接翻译而来的。王卫星,2021单片机主要特点如下:1集成度高、体积小、可靠性高。单片机把各功能部件集成在一块芯片上,内部采用总线构造,减少了各芯片之间的连线,许多信号的通道均在一个芯片内,大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。另外,由于其体积小,对于强磁场环境易于采取屏蔽措施,适合在恶劣环境下工作。系统软件如:程序指令、常数、表格固化在ROM中,不易受病毒破坏,故运作时系统稳定可靠。2控制能力强。为了满足工业控制的要求,一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。3便于扩展。单片机片内具有计算机正常运行所必需的部件,片外有很多供
16、扩展用的管脚总线,并行和串行的输入/输出,很容易组成一定规模的计算机应用系统。外部总线增加了I2CInter-Integrated Circuit及SPISerial Peripheral Interface等串行总线方式,进一步缩小了体积,简化了构造。4功能强,有着丰富的内置资源。5实用性好。低功耗、低电压,便于生产便携式产品。1.4 红外技术概述1.4.1 红外简介从光学的角度而言,红外是频率低于红色光的不可见光,在无线光谱的整个频率中占有很小一个频率段,波长为0.75100微秒之间,其中0.753微秒之间的红外光称为近红外,330微秒之间的红外光称为中红外,30100微秒之间的称为远红外
17、。红外光就其性质而言很简单,与普通光线的频率特性没有很大的区别,但是,由于任何有热量的物体均有能量产生,所以红外的利用非常广泛,而且不可取代,能否检测红外、能测到多少红外或者红外检测的技术是否可以应用于任何自然的或想象的场合是红外应用技术的关键。李湘闽,唐宏,葛继,2004当今红外技术的一个重要分支是红外通信技术的应用,这个应用的开展非常迅速,尤其是红外通信应用于计算机设备中,近几年的开展已经表现出其非常成熟的特性。李洪明,20001.4.2 红外遥控无线遥控方式可分为无线电波式、声控式、超声波式和红外线式。由于无线电容易对其它电视机和无线电通讯设备造成干扰,而且,系统本身的抗干扰性能也很差,
18、误动作多,所以未能大量使用。超声波式频带较窄,易受噪声干扰,系统抗干扰能力差以及声控式识别正确率低,难度大而未能大量采用。红外遥控方式是以红外线作为载体来传送控制信息的,同时随着电子技术的开展,单片机的出现,催生了数字编码方式的红外遥控系统的快速开展。另外,红外遥控具有很多的优点,例如红外线发射装置采用红外发光二极管,遥控发射器易于小型化且价格低廉;采用数字信号编码和二次调制方式,不仅可以实现多路信息的控制,增加遥控功能,提高信号传输的抗干扰性,减少误动作,而且功率消耗低;红外线不会向室外泄露,不会产生信号串扰;反响速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。所以现在很多无线遥控方式都采用红外遥控方式
19、。戴峻峰,付丽辉,20022 方案确定及原理分析2.1 设计原理目前市场上一般采用的遥控编码及解码集成电路。此方案具有制作简单、容易等特点,但由于功能键数及功能受到特定的限制,只适合用某一专用电器产品的应用,应用X围受到限制。而采用单片机进展遥控系统的应用设计,具有编程灵活多样、操作码个数可随意设定等优点。李光飞,楼然苗,胡佳文等,2004本单片机遥控应用系统采用红外线发射频率的不同,来识别不同的遥控功能。当我们按下某一个按键的时候,由单片机识别出该按键后,由CPU向接有红外发射管的端口发射一定频率的脉冲,该脉冲与38KHz左右的载波脉冲进展调制,然后将已调制的脉冲进展缓冲放大,鼓励红外发光二
20、极管将电能转化为光能,使得红外发光二极管发射出一定频率的红外线,当接收控制系统接收到该红外光后,由单片机内定时/计数器得到该红外光的频率,然后将该频率送往CPU,由CPU对该信号进展反编码,识别出控制信号,从而对控制电路实施控制功能,完成整个遥控功能。杨恢先,王子菡,杨穗等,20042.2 红外发射端原理红外遥控发射端主要由单片机、单片机最小系统包括时钟电路、复位电路、电源、独立式键盘以及红外发射电路等组成。当独立式键盘有按键按下时,发射端单片机扫描并确认是哪一个键按下,并将键对应的操作编码后通过红外发射电路发射出去,这样便完成了一次红外数据的发射。其原理图如图1所示。2.3 红外接收端原理红
21、外遥控接收端主要有单片机、单片机最小系统包括时钟电路、复位电路、电源、红外接收电路以及控制电路包括电机驱动电路、指示灯电路等组成。红外接收模块接收到红外数据后,接收端单片机对红外数据进展解码,并将码对应的操作交予控制电路,电机、指示灯开场工作,从而实现对小车的控制。其原理图如图2所示。图1 红外发射端原理框图图2 红外接收端原理框图3 系统设计3.1 单片机最小系统设计单片机最小系统通常由单片机、时钟电路、复位电路、电源以及扩展局部组成。3.1.1 STC89C52RC单片机简介STC89C52RC 单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机,主要特性如下:1增强型8051单
22、片机,6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择,指令代码完全兼容传统8051。2工作电压:5.5V3.3V5V单片机/3.8V2.0V3V单片机。3工作频率X围:040MHz,相当于普通8051的080MHz,实际工作频率可达48MHz。4用户应用程序空间为8K字节。5片上集成512字节RAM。6 通用I/O口32个,复位后为:P0/P1/P2/P3是准双向口/弱上拉, P0口是漏极开路输出,作为总线扩展用时,不用加上拉电阻,作为I/O口用时,需加上拉电阻。7ISP在系统可编程/IAP在应用可编程,无需专用编程器,无 需专用仿真器,可通过串口RxD/P3.0,TxD/P3.1直接下载用
23、户程序,数秒即可完成一片。8 具有EEPROM功能。9具有看门狗功能。10 共3个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2。11外部中断4路,下降沿中断或低电平触发电路,Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。12 通用异步串行口UART,还可用定时器软件实现多个UART。13工作温度X围:-40+85工业级/075商业级。14 PDIP 封装。图3 STC89C52RC单片机引脚图3.1.2 时钟电路设计时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。在STC89C52RC单片机芯片内部有一个高增益反相放大器,其输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为引脚XTAL2.而在芯
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