無線遙控車的設計和生產(chǎn) (2).doc

簡易無線遙控小車 遙控小車的設計和制作學 院：濰坊科技學院系 部：機電工程學院專 業(yè)：電氣自動化技術班 級：09級一班姓 名：馬海龍學 號：200902410038指導教師：張建明完成日期：2012-02-18摘 要 隨著社會的發(fā)展，人們對科學技術的要求越來越高，在我們的身邊隨處都可見一些高科技的產(chǎn)物，這是是時代的產(chǎn)物。本設計采用單片機，根據(jù)單片機的原理來控制實驗小車的啟步和停止以及根據(jù)人得操作做出相應的動作。信息社會的支柱之一是通信技術，它是信息社會化的基礎，也是實現(xiàn)信息社會化的手段。而近年來，信息通信領域中，發(fā)展最快，應用最廣的就是無線通信技術。我們此次借遙控小車為載體，為大家展示下無線通信技術的基本原理。本設計雖然結(jié)構簡單，較容易實現(xiàn)，但它涉及到了通信技術的各個方面：編碼解碼、調(diào)制解調(diào)、高頻放大、無線傳輸、混頻功放等。在一定程度上體現(xiàn)了無線通信原理。 目錄1.摘要：-12.目錄：-23.設計任務：-34.方案比較和選擇：-45.調(diào)制發(fā)射模塊：-56.接收解調(diào)模塊：-57.解碼驅(qū)動模塊：-68.電機驅(qū)動方案選擇：-89.顯示模塊：-910.小車功能及實現(xiàn)：-911.小車流程框圖：-1011.最小系統(tǒng)圖：-1112.參考文獻：-111. 設計任務：設計并制作了一個無線遙控小車，當人在遠處向它發(fā)出指令時，其能夠?qū)崿F(xiàn)基本的前進、后退、左拐、右拐等動作。1.1 要求：設計并制作無線電遙控發(fā)射機和接收機。1無線電遙控發(fā)射機2無線電遙控接收機1.2 要求1基本要求（1）接收機距離發(fā)射機不小于10m。（2）調(diào)制方式：AM、FM或FSK任選一種。（3）輸出功率：不大于20mW（在標準75假負載上）。（4）遙控對象：小車，被控設備用簡易小車代替，小車的前進、后退、左拐、右拐分別表示不同信號工作。2發(fā)揮部分（1）小車左拐、右拐及后退時有LED燈指示、并用數(shù)碼管顯示當前信息。（2）在一定發(fā)射功率下（不大于20mW），盡量增大接收距離。（3）增加信道抗干擾措施。（4）盡量降低電源功耗。2. 方案比較和選擇：根據(jù)設計任務要求，并且根據(jù)我們自己的需要而附加的功能，該電路的總體框圖可分為幾個基本的模塊，框圖如（圖3）所示：控制編碼模塊調(diào)制發(fā)射模塊接收解調(diào)模塊解碼驅(qū)動模塊顯示模塊（圖3）2.1 控制編碼模塊：經(jīng)四處尋求，我們最終確定用PT2262/2272作為我們系統(tǒng)的編碼、解碼芯片下面是PT2262的功能介紹及實現(xiàn)。編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后，VT腳才輸出高電平，和此同時相應的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。PT2262特點：CMOS工藝制造，低功耗，外部元器件少，RC振蕩電阻，工作電壓范圍寬：2.615v ，數(shù)據(jù)最多可達6位，地址碼最多可達531441種?？刂凭幋a原理圖接線如上圖所示，按下相應的開關就可以發(fā)射相應的路數(shù)的控制信號。2.2調(diào)制發(fā)射模塊：當發(fā)射機沒有按鍵按下時，其17腳為低電平，所以315MHz的高頻發(fā)射電路不工作，當有按鍵按下時，其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號，當17腳為高電平期間315MHz的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號，當17腳為低平期間315MHz的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全受控于PT2262的17腳輸出的數(shù)字信號，從而對高頻電路完成幅度鍵控（ASK調(diào)制）相當于調(diào)制度為100的調(diào)幅。數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的工作頻率：315MHZ ，頻率穩(wěn)定度：75KHZ ，發(fā)射功率：500MW ，靜態(tài)電流：0.1UA ，發(fā)射電流：350MA 7，工作電壓：DC 312VDF。采用聲表諧振器SAW穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高，特別適合多發(fā)一收無線遙控及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。調(diào)制發(fā)射模塊增加了一只數(shù)據(jù)調(diào)制三極管Q2,這種結(jié)構使得它可以方便地和其它固定編碼電路、滾動碼電路及單片機接口，而不必考慮編碼電路的工作電壓和輸出幅度信號值的大小。2.3接收解調(diào)模塊：方案：超再生接收機這是超再生接收機等效電路圖 1、天線輸入端有選頻電路，而不依賴1/4波長天線的選頻作用，控制距離較近時可以剪短甚至去掉外接天線2、接收電路自身輻射極小，、可以減少自身振蕩的泄漏和外界干擾信號的侵入。2.4 解碼驅(qū)動模塊：采用和PT2262配套的PT2272解碼,D0、D1、D2、D3是解碼芯片PT2272集成電路的四位數(shù)據(jù)輸出端，有信號時能輸出5V左右的高電平，驅(qū)動電流約2mA，和發(fā)射器上的四為個按鍵一一相對應。PT2272解碼芯片有不同的后綴，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應的電平狀態(tài)，直到下次遙控數(shù)據(jù)發(fā)生變化時改變。M表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對應，可以用于類似點動的控制。我們采用PT2272M4芯片以實現(xiàn)對小車的實時控制。我們用的是凌陽小車，小車采用雙電機控制的運動，一個電機控制小車的兩個左輪，另一個控制小車的兩個右輪。對于小車的驅(qū)動模塊，有兩種方案： 直接將PT2272M4的四位數(shù)據(jù)輸出端接至兩個電機的四個端，按相應的鍵來控制小車的運動； 利用凌陽單片機來實現(xiàn)對小車的運動。 經(jīng)實踐,發(fā)現(xiàn)采用方案必須同時按相應的兩個鍵才可實現(xiàn)小車的運動（如同時按下控制左輪前進和控制右輪前進兩個鍵，才能實現(xiàn)小車前進），不方便，而且易出現(xiàn)同時按下控制左（右）輪前進和控制左（右）輪后退的鍵，導致控制小車電機的H橋的四個三級管都導通，可能導致燒毀H橋；而且采用方案不易實現(xiàn)小車的指示電路。我們采用凌陽單片機來實現(xiàn)最后小車的轉(zhuǎn)向、顯示等工作。因采用單片機可彌補方案中的不足。下圖為SPCE061A最小系統(tǒng)原理圖：電機驅(qū)動方案選擇：方案1：使用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機。線性型驅(qū)動的電路結(jié)構和原理簡單，成本低，加速能力強，但功率損耗大，特別是低速大轉(zhuǎn)距運行時，通過電阻R的電流大，發(fā)熱厲害，損耗大，對于小車的長時間運行不利。方案2：采用繼電器對電動機的開或關進行控制,通過開關的切換對小車的速度進行調(diào)整.此方案的優(yōu)點是電路較為簡單,缺點是繼電器的響應時間慢,易損壞,壽命較短,可靠性不高。方案3：采用由雙極性管組成的H橋電路。用單片機控制晶體管使之工作在占空比可調(diào)的開關狀態(tài)，精確調(diào)整電機轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H橋電路保證了可以簡單地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關的速度很快，穩(wěn)定性也很高，是一種廣泛采用的調(diào)速技術。綜合3種方案的優(yōu)缺點，決定選擇方案3，其電路原理圖如（圖6）所示：（圖6）2.5顯示模塊：顯示電路如上圖所示，小車的前、左、右、后動作分別有前、左、右、后LED指示燈指示，和數(shù)碼管的1、2、3、4指示。3、 小車功能及實現(xiàn)：通過前、后、左、右鍵的控制，可實現(xiàn)小車的前后左右運動，并伴有LED指示燈指示和數(shù)碼管指示。 4、小車流程框圖：前左右后PT2262編碼調(diào)制發(fā)射接收解調(diào)PT2272解碼SPCE061A數(shù)碼管控制LED燈控制小