遥控小车说明书

遥控小车设计说明书
作品内容简介
本概要设计说明书是针对电子设计的课程要求而编写。

目的是对该项目进行总体设计，在明确系统需求的基础上划分系统的功能模块，进行系统开发的分工，明确各模块的接口，为进行后面的详细设计和实现做准备。

满足无线遥控爱好者对智能小车的设计要求，想通过这份概要设计给爱好者一个好的设计思路，设计方法进行参考。

本课题设计的遥控玩具车主要有三大模块组成：无线发射模块、无线接收模块和驱动模块。

我们的设计以mega16芯片为核心，无线遥控发射/接收模块为315模块，驱动芯片为L298N 。

驱动电动机正反转的电路连接无线遥控接收电路构成一个驱动模块驱动电动机的前进、后退、左转和右转和各种微调控制。

经过实践证明，我们的设计可以很好的实现题目给出的要求，并且在其要求上我们又进一步进行了完善，是设计具有更好的实用和参考价值。

关键字：mega16芯片, L298N 芯片, 315无线发射/接收模块, PT2262，PT2272
1、研制背景及意义
面向所有无线遥控爱好者，对智能小车感兴趣，想借此提高动手能力的用户。

随着电子技术、计算机技术和制造技术的飞速发展，数码相机、DVD 、洗衣机、汽车等消费产品越来越呈现光电机一体化、智能化、小型化等趋势。

各种智能化小车在市场玩具中也占一个很大的比例。

因此，遥控加职能的技术研究、应用都是非常有意义而且有很高的市场价值的。

只能小车，也称轮式机器人，是一种以汽车电子为背景，涵盖控制、模式识别、传感技术、电子、计算机、机械等多学科的科技创新性设计，一般主要由路径识别、速度采集、角度控制及车速控制等模块组成。

本次课题准备设计一种单片机电路实现小车具有前行、左转向、右转向、后退四个功能的只能小车。

2、设计方案
图1-1
3、工作原理与性能分析
（1）315发送接收模块模块
315发送接收模块性能：
工作频率：315MHz/433MHz。

调制方式: 调幅方式发射。

发射距离: 50－120 米（根据工作电压而定）。

工作电压: 3-12V 工作电压: 3-12V(发射模块）、3-6V（接收模块）
静态工作电流: 0mA、发射时工作电流：低于10mA（发射模块），接收模块工作电流：2.2mA
编码IC：发射可以选用2262 编码芯片,接收端和2272解码芯片配用
适用范围：用于数据传送及信号控制，工业控制防盗报警，无线摇控等。

图1-2 315发送模块（左）315接收模块（右）
（2）信号编码和译码
PT2262/PT2272 是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位
通用编解码电路，PT2262/PT2272 最多可有12 位(A0-A11) 三态地址端管脚(悬空, 接高电平, 接低电平),任意组合可提供531441地址码,PT2262 最多可有6 位(D0-D5) 数据端管脚, 设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。

编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。

当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17 脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz 的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17 脚为低平期间315MHz 的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262 的17脚输出的数字
信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK 调制）相当于调制度为100 ％的调幅。

图1-3 PT2262芯片图1-4 PT2272芯片
图1-5 控制模块
名称管脚说明
A0~A7 1—8 地址管脚，用于进行地址编码，可置为”0”，”1”，”f”(悬空) D0~D3 10—13 数据输入端，有一个为”1”即有编码发出，内部下拉
Vcc 18 电源正端（+）
Vss 9 电源负端（—）
TE 14 编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效（接地）OSC1 16 振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率
OSC2 15 振荡电阻振荡器输出端
Dout 17 编码输出端（正常时为低电平）
图1-6 接收模块
PT2262/PT2272 特点
l CMOS工艺制造，低功耗
l 外部元器件少
l RC振荡电阻
l 工作电压范围宽：2.6-15v
l 数据最多可达6 位
l 地址码最多可达531441种
名称管脚说明
A0~A7 1—8 地址管脚，用于进行地址编码，可置为”0”，”1”，”f”(悬空)，
必须与PT2262一致，否则不解码
D0~D5 10—13 数据管脚，只有在地址码与PT2262一致，数据管脚才能输出与PT2262数据端对应的高电平，否则输出为低电平，锁存型只有在接收到下一
数据才能转换
Vcc 18 电源正端（+）
Vss 9 电源负端（—）
DIN 14 数据信号输入端，来自接收模块输出端
OSC1 16 振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率
OSC2 15 振荡电阻器输出端
VT 17 解码有效确认输出端（常低），解码有效变成高电平（瞬态）
芯片电阻电阻电阻
PT2262 1.5M 3.3M 4.7M
PT2272 270K 680K 820K
PT2272解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6 之分，其中L 表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。

M 表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。

后缀的 6 和4 表示有几路并行的控制通道，当采用 4 路并行数据时在通常使用中，我们一般采用8 位地址码和4 位数据码，这时编码电路PT2262和解码。

PT2272的第1 ～8 脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：悬空、接正电源、接地三种状态，3 的8 次方为6561，所以地址编码不重复度为6561 组，只有发射端PT2262 和接收端PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用，遥控模块的生产厂家为了便于生产管理，出厂时遥控模块的PT2262 和PT2272的八位地址编码端全部悬空，这样用户可以很方便选择各种编码状态，用户如果想改变地址编码，只要将PT2262和PT2272的1 ～8 脚设置相同即可，例如将发射机的PT2262 的第1 脚接地第 5 脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的PT2272 只要也第1 脚接地第5 脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。

当两者地址编码完全一致时，接收机对应的D1～D4 端输出约4V互锁高电平控制信号，同时VT端也输出解码有效高电平信号。

（3）L298电机驱动模块
图1-7 L298芯片引脚图
图1-8 L298电机驱动模块电路图
L298N 能够提供高达2A 的电流，能够满足本系统中电机的功耗，图中D1~D8使用的二极管，作用是防止电机中因电磁感应产生的电流倒灌，烧坏L298N ，图中6脚和11脚位使能端，当输入高时，输入脚5,7,10,12才对输出脚2,3,13,14有控制作用，其中5脚、7脚和10脚、12脚分别可以控制电机B 和A 的正转、反转和停止，逻辑功能如下表:
ENA （ENB ）
IN1 (IN3)
IN2 (IN4)
电机运行 H H L 正转 H L H 反转 H 同IN2 (IN4)
同IN1 (IN3)
快速停止 L
X
X
停止
表1-4 L298引脚控制图
（4）单片机连接电路
74LS00作用：是一个又四个与非门的电路，通过这个芯片来拉低电平，实现操作，并且起到保护单片机的作用。

图1-10 74LS00结构图（内部有四个与非门）
（5）5V 稳压电路
Mega16 PD0 PA0 PD1 PA1 PD2 PA2 PD3 PA3 315接收模块 D0 D1 D2 D3 L298电机驱动 IN1 IN2 IN3 IN4 74LS00 （用于拉低电平） 1A(1B) 1Y 2A(2B) 2Y 3A(3B) 3Y 4A(4B) 4Y
图1-11 5V 稳压电路
5V 稳压电路给单片机和车上一些芯片供电。

由于电机驱动用的是9V 电压，所以要有一个5V 稳压电路把9V 电压转换为5V 给其他的芯片供电，保证芯片的正常工作。

4、机械部分设计
（1）两个电机和一个万向轮的安装位置：
图1-12 小车底部情况
小车底部选用较厚的万用板，能承受整个车身的重量，并且安装电机和万向轮都比较牢固，不容易松动。

先在后方底部加高，以保持车身的前后高度一致。

这里的做法是用一块万用板剪裁出两块大小一样的，垫在车身后方适当的位置上。

位置要不影响底板上面电路的焊接工作。

两个电机接上轮子，并用卡槽固定住两个电机，用螺丝和螺母固定着两个电机，位置在车的后方的两边。

左右两边分别用两个螺丝连同两块用来垫高的万用板一起固定在车的底部后方的位置。

左边电机
右边电机
万向轮（车头前部）
用于底部加高的两块板
固定万向轮的方法和固定电机的方法一样，但不用垫高，本身高度合适。

用四个螺丝和螺母就能很好的固定住。

固定住后检查万向轮的转动，确保没有影响到万向轮的转动。

图1-13 车身底板顶部结构图图1-14 车身顶层结构图Mega16单片机
电源，三卡槽电池槽安放在底部，重心低，车身比较平稳。

每个电池3.2V，总电压9.6V。

稳压电路位置
上下两层用铜柱支撑
L298电机驱动芯片PT2272—M6芯
片
315接收模块
图1-15 遥控器结构图
图1-16 最终小车的组合模型实物图
315发送模块
PT2262芯片
四按键控制，分别控制前进，后退，左转，右转
四卡槽电池槽，为遥控器供电。

每个电池1.2V ，总电压4.8V
5、程序系统框图
图1-17 程序流程图
程序如下：
#include<iom16v.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define B_CODE 0x0E //遥控器按键B按下
#define D_CODE 0x0D //遥控器按键D按下
#define A_CODE 0x0B //遥控器按键A按下
#define C_CODE 0x07 //遥控器按键C按下
#define C_A_CODE 0x03 //遥控器按键C和A按下#define C_B_CODE 0x06 //遥控器按键C和B按下void delay(uint ms) //系统延时函数
{
int i,j;
for(i=0;i<ms;i++)
{
for(j=0;j<1140;j++);
}
}
void car_drive(void) //初始化函数
{
DDRA|=0X0f;
PORTA|=0X0F;
DDRB=0X00;
PORTB=0XFF;
DDRC=0X00;
PORTC=0XFF;
DDRD=0X00;
PORTD = 0xFF;
}
void KeyProcess()//按键处理函数
{
if((PIND&0x0f)== A_CODE) //Car turn left
{
PORTA=0X04;
}
if((PIND&0x0f)== B_CODE)//Car turn right {
PORTA=0X01;
}
if((PIND&0x0f)== C_CODE)//Car go back
{
PORTA=0X0A;
}
if((PIND&0x0f)== D_CODE) // Car go straight {
PORTA=0X05;
}
if((PIND&0x0f)==C_A_CODE)//Car back righ t {
PORTA=0X02;
}
if((PIND&0x0f)==C_B_CODE)//Car back left
{
PORTA=0X08;
}
if((PIND&0x0f)==0X0F)//Car stop
{
PORTA=0X0F;
}
}
main()//主函数
{
car_drive();
delay(158);
while(1)
{
KeyProcess();//调用按键处理函数
}
}
6、设计制作中解决的关键技术问题
在设计制作中遇到的一个问题是：L298的焊接和设计问题。

在第一次焊接完L298，测试时出现了短路情况，我们组用万用表检测电路，发现了一个电源输入端出现了短路情况。

我们重焊了输入端的接口，并很好的解决了这个问题。

然后下一个问题就是L298驱动电机电压的问题，我们原先用5V的电压驱动电机，然后发现电机不会转动，刚开始我们判断是L298电路不成功，在确保电路没有错误的情况下，我们用了9V电源去测试，结果发现电机能转动。

最后我们也成功解决了这个问题。

最后一个问题就是PT2272的焊接问题。

因为焊接的原因，出现了短路，所以小车一直保持前进的状态，并且失去了控制，而且影响到了其他按键的功能。

后来发现前进的指示灯没有亮，之后重新焊接了那条电路，就很好地解决了这个问题。

小车的控制也变得稳定。

7、运行结果和性能分析
315发射接收模块的信号稳定，遥控距离也理想。

315模块的稳定工作是遥控下车的前提，所以小车能很好实行遥控的功能。

两个电机的扭力也足够拉动小车前进，车身平稳。

前进，后退，左转，右转都能平稳进行。

因为电机转动速度平稳，所以小车行驶以及在各种转向时的速度稳定，能很好的完成各种操控。

最后一个很重要的是系统的稳定。

各个模块组合起来构成一个完整的系统，而且能顺利，平稳的运行。

不会出现大的波动，这是一个比较理想的运行结果。

8、预计的应用前景
汽车消费产品越来越呈现光电机一体化、智能化、小型化等趋势。

各种智能化小车在市场玩具中也占一个很大的比例。

无线遥控小车的出现大大的缩减了人在危险环境中工作和对危害性任务的作业的直接参与，如在军事侦察、扫雷排险、防核化污染等这些危险与恶劣的环境中。

因此，无线遥控小车在这方面的领域中，特别是近些年，发展迅速，并利用这种思想，从遥控小车发展到实用车。

9、参考文献
（1）手把手教你学AVR单片机C语言程序设计周兴华主编北京航空航天大学出版社
（2）数字电路技术基础教程（第三版）余孟尝高等教育出版社
（3）模拟电子技术基础童诗白华成英高等教育出版社。