基于89C52单片机的遥控电动小车控制系统设计

文/曾晓敏

1 控制系统方案

首先从遥控电动小车控制系统的设计上来看，是基于无线遥控器可实现各个方向的运动，小车距离遥控器的距离需要保持在五米范围内。在无线遥控器的操作下小车可由a 点达到b 点，要求尽量缩短小车到达目的地的时间，且误差需要控制在10%。用户手持遥控器可以在一定范围内显示小车的坐标，并将小车目前所处的坐标位置传输到无线遥控器中，要求需要将定位误差控制在10%的范围内，同时其刷新间隔时间为0.5 秒。

根据设计要求为能够使小车基于无线遥控器下实现多个方向运动的功能，并将坐标实时传输到无线遥控器中，可采用单片机和步进电机构成的电路图，完成控制系统的设计。

2 控制系统的硬件设计

单片机最小系统。该系统是由电源，时钟电路，复位电路共同构成的，其中复位电路包括自动上电复位以及手动复位情况，而按键复位包括脉冲和电平两种方式，其中按键电平是通过复位端经过与电源电阻联通实现的。按键脉冲复位利用微分电路产生的脉冲来实现功能，自动上电复位是在对计算机加电过程中，在RST 中出现高于两个周期的正脉冲。

步进电机的驱动电路。在整个遥控电动小车控制系统中步进电机是将电脉冲转为角位移的执行系统，当驱动器接收到信号之后，能够驱动电机按照预计方向转动一定角度，其旋转是以固定角度慢慢运行实现的，通过对脉冲个数的控制以用于角位移量的有效控制，进而达到准确定位。在小车控制系统中所采用的步进电机型号为L298n，其内部包括通道逻辑电路，该电路是四相二相电机的驱动器，又包含了两个h 桥，高电压，大电流驱动器能够接收电平信号，驱动2A，46V 电机。

蓝牙无线通信。利用蓝牙无线通信其工作原理是全双工模式进行信号传输，具有较强的抗干扰性能，可达到超过十米的信号传输距离。除此之外，利用蓝牙无线通信还可实现快速的信息传输，进一步能够确保小车控制系统的可靠性。

显示器。在本系统设计中我们所选择的液晶模块型号为1602，利用这种LCD 的显示屏能够显示较为丰富的信息，正确区分汉字和英文字符所使用的I/O 接口，资源较少，不需要进行多次扫描，能够节约程序，消耗电量较低，具有良好的人机交互界面，进而能够为用户提供高质量的界面显示。

从电源设计上来看在整个系统中采取的是干电池供电的方式，使用稳压块能够将其降为5V 电源，实现供电稳压供电，需要消耗较大的功率且存在一定的损耗，而且电路设计来说比较繁琐可增加小车本身的重量，因此需要采取四节干电池用于供电，通过二极管降压的方式为整个电路实现供电，这种情况下功率消耗较低，而且从电路设计上来看也是比较便利的。在无线电控制设计方面，该系统采取无线电信号，外壳对无线信号具有一定的屏蔽效应。此外该信号也很容易受到外界干扰，因此需要采取红外光信号的方式进行小车运动控制，该控制系统既有较强的抗干扰性能，而且设备设计较为简单，造价低，具有良好的方向性。本系统在设计过程中采用了红外接收头用于接收信号，而该无线遥控是利用红外线进行信息传递的系统，红外遥控具有一定的抗干扰性而且电路设计简便，很容易解码，能量消耗低，造价低。在超声检测上采用的是DYPME007V2，通过设计编程用于实现超声波，超声波的距离时间计算知道速度可达到每秒340 米，那么可以计算一微秒可发出的距离为0.034cm，再次返回时间乘上其发射速度乘以二，就可获取最终所需的距离。在本小车控制系统中采用的是平Proteus 的仿真系统，是由美国开发的电路分析和实物仿真软件，能够利用该软件用于多种模拟器件和电路集成，在该仿真系统下可实现电路连接，利用计算机软件先生成文档之后导入仿真程序后，按照软件页面启动仿真软件。此外在PCB 展板中其设计需要遵循均匀性分布的原则，实现重新平衡，需要做到与版面美观的标准实现布局优化，使结构相同的电路部分实现对称布局，而对于同种功能的元器件尽量使其排列在同一方向上，便于调试。

3 控制系统的软件设计

在遥控电动小车控制系统中软件设计主要是为实现小车智能方向转动的重要环节，软件包括主程序，定时程序，显示程序的主程序，能够用于完成系统的初始化操作，按键检测，调用程序等多种功能。定时电路程序能够完成十毫秒的定时操作，进一步实施显示小车的位置信息，遥控器和小车的控制器通信等多种功能，显示程序能够用于无线遥控器LCD 界面的实时显示。

4 小车系统的功能检测

在本研究中，从整体上来看能够通过模块来完成小车的功能测试，具体为以下步骤：首先需要对小车电源的工作状况进行检测，确定各模块是否能够实现良好的供电功能，单机片能否完成正常的程序写入，所编写的程序能够用于小车运行状态的控制，包括小车前进，后退，旋转等多种转向功能。通过对各参数进行反复测试，调整参数之后，分析这些参数变化可能会对小车产生的影响，找出最优的配置参数信息。在小车运行中对可能突发的情况进行预测，及时发现小车运行中存在的问题，并提出有效的解决措施，最后需要对所收集的信息进行整理不断优化软件和硬件程序设计。经过多次参数调整之后，无线遥控电动小车控制系统能够满足相应的设计要求，使小车能够按照预定路线沿着平稳的路面较快完成行驶。

5 小结

总而言之，在本研究中我们针对遥控电动汽车的控制系统，其核心控制器为单片机，包括电机驱动，主控制器，LCD 显示屏，键盘测距，蓝牙通信电源等多种模块，并可通过蓝牙通信实现在无线遥控器下对于电动小车的转向控制，使小车能够进行准确定位和精确转弯，这种智能化的电动小车系统具有较高的准确度和灵敏性，而且操作相对简便。