遥控车设计

遥控车的研究与设计

摘要

随着单片机集成功能的发展，其应用领域也逐渐的由传统的控制扩展为控制处理、数据处理以及DSP等领域，5功能集成芯片SCTX2B/SM6135W就是为此而设计的。SCTX2B／SM6135W是配套使用的无线遥控编解码集成电路，它们都有５个管脚，对应于５种编／解码功能。SCTX2B／SM6135W具有遥控车的完整控制功能，它们的工作电压为2.5Ｖ～6.0Ｖ，当无任何功能键按下时，芯片将自动断电，片上振荡器停止工作，从而减少工作电流。该编／解码器的使用十分简单，应用时只需很少的几个外部元件即可构成一个完整的实用电路。5功能集成芯片SCTX2B/SM6135W单片机为主的系统可以模拟出一部简单的可遥控车。

关键词：SCTX2B／SM6135W单片机，应用，性能，遥控

1研制背景及意义

单片机以其强大的控制能力已经被广泛应用于诸多领域，配以各种接口传感器可以实现系统的智能化。无论是在工业控制领域、医疗卫生领域、还是在国防军事领域、航天航空领域，微控制器都起着举足轻重的作用。从最初的8位控制器到现在的16位、32位控制器都还有很大的发展和应用空间。

在手动控制下，可以控制小车的前进、后退、左转、右转、停止、同时，在转弯或后退时相应的转向灯和倒车灯会闪烁发光，小车接收到一个按键命令后除了执行相应的动作外蜂

鸣器还会响一声，以告知操作者已收到了命令。

玩具遥控车采用的是伺服电机无线遥控技术。遥控电路设计的基本要求是高性能、低成本、运行平稳、控制灵活、线路简单、抗干扰能力强。通常玩具遥控车的驱动要用两个微型直流伺服电动机来实现玩具遥控车的前进、后退、左转、右转和加速等功能。玩具遥控车市场竞争的日趋激烈，对玩具遥控车的电气性能也提出了越来越高的要求。玩具遥控车的无线遥控控制电路设计决定着玩具遥控车的整体性能。本系统主要采用SCTX2B／SM6135W集成电路控制器来设计完成。

2总体设计方案

3.1 MCS-51单片机介绍

MCS51单片机的基本结构如图1.1所示，其基本结构包括：

●8位CPU；

●片内震荡器及时钟电路；

●32根I/O口线；

●外部存储器ROM和RAM寻址范围各为64KB；

●2个16位定时器/计数器；

●5个中断源，2个中断优先级；

●全双工串行口；

●布尔处理器。

8051单片机的存储器结构特点之一是程序存储器和数据存储器分开，并有各自的寻址机构和寻址方式。这种结构的单片机称为哈佛结构单片机。

8051单片机在物理上有四个存储空间：片内程序存储器和片外程序存储器；片内数据存储器和片外数据存储器。

8051单片机有4个8位的并行接口，记作P0，P1，P2和P3，共32根口线，实际上它们就是SFR中的4个。这4个接口特性上主要差别是P0，P2和P3都还有第二功能，而P1口只能用做I/O口。4个口的驱动能力也是不相同。P1，P2和P3都能驱动3个LS TTL门，并且不需外加上拉电阻就能驱动MOS电路。P0能驱动8个LS TTL门，但驱动MOS电路时，若作为地址/数据总线，则可以直接驱动；而作为I/O口时，需外接上拉电阻才能驱动MOS电路。

2.2 5功能集成芯片SCTX2B/SM6135W 的介绍

SCTX2B ／SM6135W 电路的极限参数如下： ·电源电压为2.4V ～6.0V ；

·输入输出电压上下浮动±0.3 V ； ·工作温度-10℃～+65℃；

·储存温度为-25℃～+125℃。制作时，不要超出极限参数中所列的数值范围，否则芯片可能会损坏。

（1） SCTX2B 的主要性能结构

编码电路的内部结构和外形封装分别如图1(ａ)和 (ｂ)所示。由图可见：该编码器的内部主要由输入电路、编码电路、振荡电路、时序产生器电路和输出电路组成。输入电路有５个输入管脚，分别与５个功能按键forward (前进)、backward (后退)、right-ward (向右)、left-ward (向左)和turbo (加速)相对应。芯片中的编码电路向ＳＯ和ＳＣ两个输出管脚发送数字码，数字码与定义的功能按键相对应，ＳＯ编码输出端用于无线遥控，而ＳＣ编码输出端则用于红外遥控。芯片内时序电路中的一个计数器可使SCTX2B 具有自动断电功能。其管脚ＰＣ输出端可用来控制外部工作电源的通、断状态。按下任何一个功能按键都会立即使芯片激活。编码器输出的编码格式和字格式分别如图2(ａ)和 (ｂ)所示。在编码格式中，Ｗ１表示功能码，Ｗ２表示开始码。SCTX2B 的管脚功能说明如表1所列。

图1 SCTX2B 内部结构图和外形引脚图

（a ） 编码电路结构

（b ） 外部引脚排列

解码集成电路的内部电路结构和外形封装分别如图3(ａ)和 (ｂ)所示。该解码集成电路比编码集成电路复杂得多，它内部主要由３组放大器、信号取样和误码检测、解码电路、控制逻辑电路、振荡器、时序产生器、锁存器、输出电路组成。SM6135W有５个输出管脚，分别具有５种功能。接收的信号由三级放大器放大后对其进行信号取样、误码检测和解码，以控制遥控车的动作。编码和解码两种芯片的振荡器工作频率之间的相对误差必须小于±2.5％。编码和解码时序图如图4所示。SM6135W的管脚功能说明如表2所列。

表2 SM6135W 的各管脚说明

图4 编码和解码时序图

（a ） 解码电路结构

（b ） 外部引脚排列

图3 SM6135W 内部结构图和外形引脚图

2.3 前轮转向的设计

前轮的机械结构如图3.6所示。通过步进电机来控制前轮转到一定的角度，并且采用了一个遮挡型的红外对管来检测转向的中点，以便在开机时能自动找到转向的中点。而且在一定程度上可以校准由步进电机的失步带来的角度误差。

2.4 前轮转向中点校准设计

如图3.7所示，在红外发射管和接收管之间无遮挡时，电压比较器输出低电平；当之间有遮挡时，电压比较器输出高电平。当前轮转到中点时，细杆正好能遮挡住红外对管，此时电压比较器输出一个高电平；当前轮偏离中点

时，输出低电平。

2.5 后轮驱动设计

本设计中只需控制后轮的正、反转，无需调速，所以后轮驱动模块的设计要比前轮转向模块简单很多，并且不建立后轮驱动任务也能实现，因为只需要在改变小车的行进状态的时候改变单片机和L298N 相连的I/O 口

图 3.6 遮挡校准方案

图3.7 红外对管检测电路