本系統(tǒng)以單片機AT89C51 為電動車的控制核心， 利用紅外遙控器配以紅外接收頭及直流電機的正反轉(zhuǎn)控制電路來實現(xiàn)電動車的運動控制。系統(tǒng)由紅外線遙控器， 紅外線接收模塊， 電動機驅(qū)動模塊， 顯示及聲光指示模塊， 方向控制模塊等幾部分組成。系統(tǒng)流程如圖1, 原理框圖如圖2.

圖1   原理流程圖

圖2   系統(tǒng)框圖

　　1   紅外遙控系統(tǒng)

　　通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成， 應(yīng)用編/ 解碼專用集成電路芯片來進行控制操作， 如圖3 所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED 紅外發(fā)送器； 接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。

圖3   紅外遙控系統(tǒng)框圖

　1. 1  遙控發(fā)射器及編碼

　　當發(fā)射器按鍵按下后， 即有遙控碼發(fā)出， 所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征：

　　采用脈寬調(diào)制的串行碼， 以脈寬為0. 565 ms、間隔0. 56 ms、周期為1. 125 ms 的組合表示二進制的"0"; 以脈寬為0. 565 ms、間隔1. 685 ms、周期為2. 25 ms 的組合表示二進制的" 1" , 其波形如圖4 所示：

圖4   遙控編碼的"0"和"1"

　　上述" 0"和"1"組成的32 位二進制碼經(jīng)38 kH 的載頻進行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率， 達到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。

　　1. 2  接收器及解碼

　　解碼的關(guān)鍵是如何識別"0"和"1" , 從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)" 0" 、"1"均以0. 56 ms 的低電平開始， 不同的是高電平的寬度不同，"0"為0. 56 ms, "1"為1. 68 ms, 所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別"0"和" 1" .如果從0. 56 ms 低電平過后， 開始延時， 0. 56 ms 以后， 若讀到的電平為低， 說明該位為"0" , 反之則為"1" , 為了可靠起見， 延時必須比0. 56 ms 長些， 但又不能超過1. 12 ms, 否則如果該位為"0" , 讀到的已是下一位的高電平， 因此?。?1. 12 ms+ 0. 56 ms） / 2= 0. 84 ms 最為可靠， 一般取0. 84 ms 左右均可。

　　根據(jù)碼的格式， 應(yīng)該等待9 ms 的起始碼和4. 5 ms 的結(jié)果碼完成后才能讀碼。單片機雙機通信 #e#

　　2   單片機雙機通信

　　AT89C51是一種帶4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS8 位微處理器， 俗稱單片機。

　　多個MCS- 51 單片機可利用串行口進行多機通信。在多機通信中， 要保證主機與所選擇的從機實現(xiàn)可靠的通信， 必須保證串行口具有識別功能。串行口控制寄存器SCON 中的SM2 就是為滿足這一要求而設(shè)置的多機通信控制位。其多機控制原理是在串行口以方式2（ 或方式3） 接收時， 若SM2= 1, 表示置多機通信功能， 這時出現(xiàn)可能情況： （ 1） 接收到的第9 位數(shù)據(jù)為1 時， 數(shù)據(jù)才裝入SBU F, 并置中斷標志RI= 1 向CPU 發(fā)送中斷請求； （ 2） 接收到的第9 位數(shù)據(jù)為0 時， 則不產(chǎn)生中斷標志， 信息將被拋棄。

　　若SM2= 0, 則接收的第9 位數(shù)據(jù)不論是0 還是1, 都產(chǎn)生中斷標志， 接收到的數(shù)據(jù)裝入SBUF 中。

　　雙機通信的工作過程如下: （ 1） U2 初始化程序允許串行口中斷， 將串行口變成為方式2 或方式3接收， 即9 位異步通信方式， 且置SM2 和REN 位為1, 使U2 只處于雙機通信且接收地址幀的狀態(tài)； （ 2）在U1 和U2 通信時， U1 發(fā)送地址信息的第9 位為1, 數(shù)據(jù)（ 包括命令） 信息的第9 位為0.U 2 的串行口接收到的第9 位信息RB8 為1, 且由于SM2= 1, 則置1 中斷標志位RI, U2 響應(yīng)中斷， 執(zhí)行中斷服務(wù)程序； （ 3）接著U 1 發(fā)送數(shù)據(jù)幀， U 2 接收數(shù)據(jù)幀， 然后進行處理。

　　3   電動機的驅(qū)動

　　L298N 是一款較常用的高電壓大電流全橋雙路電機驅(qū)動芯片， 用T TL 電平輸入控制信號即可實現(xiàn)對伺服電機、直流電機及步進電機等多種電機的控制。一片L298N 中包含了兩路控制放大電路，用它可以構(gòu)成兩個同類型的控制電路。

　　取其中的一路構(gòu)成的電機控制電路如圖5 所示。其中， 13、14 腳為電機控制輸出端， 直接接在電機的兩個輸入端； 10、11、12 腳為邏輯電路輸入端， 可以直接與單片機、PLC 等控制芯片相連； 9 腳VSS 接+ 5V 的邏輯電路電源， 4腳VS 接電機的電源， 電壓大小即電機額定輸入電壓； 8 腳接地。

　　只要通過控制電路對C、D 兩個輸入端輸入T TL 電平的0 或1 即可控制電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止。

　　當向C、D 兩端輸入同樣電平時， 可實現(xiàn)電機的快速停止。另外將使能端V en 置零也可以使電機停止。

　　4   電機的PWM 調(diào)速

　　在直流伺服系統(tǒng)中， 速度調(diào)節(jié)主要通過改變電樞電壓的大小來實現(xiàn)。 經(jīng)常采用晶閘管相控整流調(diào)速或大功率晶體管脈寬調(diào)制調(diào)速兩種方法， 后者簡稱PWM, 常見于中小功率系統(tǒng)。它采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)， 其工作原理是： 通過改變“接通脈沖”的寬度， 使直流電機電樞上的電壓的"占空比"改變， 從而改變電樞電壓的平均值， 控制電機的轉(zhuǎn)速。PWM 電路由四個大功率晶體管組成H 橋電路構(gòu)成， 四個晶體管分為兩組， 交替導(dǎo)通和截至， 用單片機控制達林頓管使之工作在開關(guān)狀態(tài)， 根據(jù)調(diào)整輸入控制脈沖的占空比， 精確調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速。這種電路由于管子只工作在飽和和截止狀態(tài)下， 效率非常高。H 型電路使實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制簡單化， 且電子開關(guān)的速度很快， 穩(wěn)定性也極強， 是一種廣泛采用的PWM 調(diào)速技術(shù)。

　　5   顯示電路

　　常用的數(shù)碼顯示器件主要有LED 數(shù)碼顯示器和LCD 液晶顯示器， 本系統(tǒng)采用LED 顯示器。它是用發(fā)光二極管（ 簡稱LED） 組成字形來顯示數(shù)字、文字（ 主要是拉丁字母） 和符號的。同一規(guī)格的數(shù)碼管一般都有共陽極和共陰極兩種類型。本設(shè)計采用共陰型。其電路圖如圖6 所示。其中74LS247 為譯碼器， 引腳如圖7 所示。

 　　6   結(jié)語

　　本文用紅外遙控器來實現(xiàn)電動車的運動狀態(tài)控制， 利用紅外遙控器發(fā)送指令， 指令信號經(jīng)紅外接收頭接收、處理后轉(zhuǎn)換為脈沖信號， 然后發(fā)送到單片機進行譯碼。單片機譯碼后， 根據(jù)預(yù)先編寫好的程序， 輸出相應(yīng)的指令， 通過電動機的控制電路， 從而控制電動機的運動， 實現(xiàn)對電動車的運動控制的目的。如把設(shè)計中的直流電動機換成伺服電機， 再配合單片機可以精確的控制伺服電機的動作， 凡是需要以單片機控制想要拉動或是做簡易的機械式傳動的機構(gòu)設(shè)計都可以應(yīng)用這種設(shè)計。