无线遥控数据采集小车报告.

无线遥控

数据采集小车

申报人：蒋松

队员1：蒋松男2010级51100218

电子科学与工程学院电子信息科学与技术专业队员2：辛晓华男2010级51100223

电子科学与工程学院电子信息科学与技术专业队员3：俞彬男2010级51100205

电子科学与工程学院电子信息科学与技术专业作品类别：基本电子技术应用类

引言

传感器是科技领域的一个重要课题。“勇气号”是远程传感测控的一大经典和前沿典范。传感器主要用于防火防水，湿度温度等。但是这些都是固定的传感设施，如若遇到恶劣的环境，操作人员无法进入如此恶劣的环境进行操作安装，这时，如果能够有机器小车等协助，通过无线传输，就能又快又准的测量出各个所需要的科学数据了。

本设计就是基于这样的想法，设计一辆无线遥控小车，在车上安装各类传感设施，由于因素限制，本设计以温度，超声波测控为例，进行遥控数据采集小车的模拟。本设计以51系列单片机STC89C54RD+为核心，实现无线按键遥控，温度数据，物体方位数据采集，数据反馈显示等基本功能。在系统设计时，为了更好采用模块化设计法，分步设计了各个单元模块，系统硬件部分可分为最小系统模块，L298N电机驱动模块，18B20温度测控模块，nrf2401无线遥控模块，1602液晶模块，遥控按键模块，超声波模块。如若需要，还可以加上各种所需的传感器以达到数据采集的目的，拓展其应用。

一：方案设计

1.1方案选择与确定

1.1.1遥控方案的选择

方案一：声音遥控控制

声控就是用声音去控制对象动作，一般采用驻极体话筒或压电陶瓷片作为传感元件来拾取声音，通过电路放大驱动后级电子开关动作。为防止外界音频干扰，可以采用超声波控制，但也有故意选用声频来进行控制的，比如用小孩发出的声音频率去控制声控玩具娃娃的哭笑动作等。但声音控制有空间范围的局限性，而且要求有很高的声音辨识率。对于小车的控制不是很方便，使小车的行进范围大大缩小。

方案二：红外遥控控制

红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令的，波长为

0.76um~1.5um。用近红外作为遥控光源，是因为目前红外发射器件（红外发光管）与红外接收器件（光敏二极管、三极管及光电池）的发光

与受光峰值波长一般为0.8um~0.94um，在近红外光波段内，二者的光谱正好重合，能够很好地匹配，可以获得较高的传输效率及较高的可靠性。但由于红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控对象的能力，使小车的灵敏度降低，限制了小车的测量范围，从而影响了小车的预置功能的实现。

方案三：无线遥控控制

无线遥控是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的技术。这些信号被远方的接收设备接收后，可以指令或驱动其它各种相应的机械，去完成各种操作，如闭合电路、移动手柄、开动电机，之

后，再由这些机械进行需要的操作。所以，各个控制的信号在频率和延续的时间上都彼此不同，对于控制船舶、飞机、导弹等海空行体的应用上极为广泛。由于无线电遥控具有传输距离远、抗干扰能力强、无方向性等优点，广泛的应用于很多领域。如图1所示为无线模块的硬件框图和软件流程。

方案确定：

综合以上三种方案，声音控制有空间范围的局限性，而且要求

有很高的声音辨识率。对于小车的控制不是很方便，使小车的行进范围大大缩小。由于红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控对象的能力，使小车的灵敏度降低，限制了小车的测量范围，从而影响了小车的预置功能的实现。无线电遥控具有传输距离远、抗干扰能力强、无方向性等优点，广泛的应用于很多领域。方案三的特点更符合我们设计小车实现相关功能所需的条件，因此我们选择无线遥控系统，作为小车的控制部分。

1.1.2温度测量模块的选择

方案一：铂热电阻。铂热电阻是利用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一基本原理设计和制作的，按0℃时的电阻值R(℃)的大小分为10欧姆（分度号为Pt10）和100欧姆（分度号为Pt100）等，测温范围均为-200~850℃.10欧姆铂热电阻的感温原件是用较粗的铂丝绕制而成，耐温性能明显优于100欧姆的铂热电阻，只要用于650℃以上的温区：100欧姆铂热电阻主要用于650℃以下的温区，虽也可用于650℃以上温区，但在650℃以上温区不允许有A级误差。100

欧姆铂热电阻的的分辨率比10欧姆铂热电阻的分辨率大10倍，对二次仪表的要求相应地一个数量级，因此在650℃以下温区测温应尽量选用100欧姆铂热电阻。铂热电阻具有精度高，稳定性好，温度线性好，性能可靠，测温范围大（-200～800℃）等优点。但是铂热电阻价格昂贵，不适合普通实验使用。

方案二：模拟温度传感器

模拟温度传感器有多种输出形式（绝对温度、摄氏温度和华氏温度）以及电压偏移值。后者让组件在使用单电源的情形下就能对负温度值进行监测。模拟温度传感器的输出还可以送到比较器来产生超温指示信号，或直接送到模拟数字转换器的输入，用来现实实时温度

数据。模拟温度传感器适合需要低成本、小体积和低功耗的应用。

方案三：数字温度传感器

数字式温度传感器就是能把温度物理量，通过温度敏感元件和相应电路转换成方便计算机、plc、智能仪表等数据采集设备直接读取得数字量的传感器。DS18B20是DALLAS公司专利产品，在－55℃～＋125℃范围内精度为0.5℃，由于是实验用，所以灵敏度不需要太高，耐磨耐碰，体积小，使用方便。

方案确定：环

境

温

度

数

字

温

度

传

感

单

片

机

系

统

LED

显

示

综合以上三种方案，铂热电阻具有精度高，稳定性好，温度线性好，性能可靠，测温范围大（-200～800℃）等优点。但是铂热电阻价格昂贵，不适合普通实验使用。模拟温度传感器具有低成本、小体积和低功耗的特点，但是模拟温度传感器应用时，要经过A/D转换等步骤，过程过于繁琐。数字温度传感器具有体积小、测量精度高、无需A/D转换、直接输出数字信号等特点，与我们设计功能更贴切，因此，我们决定选用方案三。

1.1.3电机模块选择：

方案一：直流电机

直流电机的控制方法比较简单，只需给电机的两根控制线加上适当的电压即可使电机转动起来，电压越高则电机转速越高。对于直流电机的速度调节，可以采用改变电压的方法，也可采用PWM调速方法。PWM调速就是使加在直流电机两端的电压为方波形式，通过改变方波的占空比实现对电机转速的调节。

方案二：舵机舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置，引脚为三端VCC,CTRL,GND,使用单片机可直接驱动。可配一字型、圆型转盘，标准脉冲输入。但使用起来不够方便。

方案三：步进电机

采用步进电机作为该系统的驱动电机。由于其转过的角度可以精