红外遥控小车的设计(单片机)

I课程设计题目:红外遥控小车的设计学生赵俊林专业检测技术与应用指导教师何滔完成日期2012年11月25日II摘要本系统以设计题目的要求为目的，以STC12C5410AD单片机为核心来控制红外遥控小车,要求用红外线遥控器控制小车行进的方向,数码管显示方向档位，蜂鸣器发出换档提示。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。采用的技术主要有：（1）通过按键来控制小车的方向；（2）红外遥控的有效应用；（3）新型显示芯片的采用。关键词：STC12C5410AD单片机，红外遥控，电动小车，事件，编程、0目录摘要.............................................................II目录..............................................................0第1章绪论.......................................................11.1课题背景.....................................................11.2STC12C5410D的特点及优势....................................1第2章设计要求及原理分析............................................22.1设计任务.....................................................22.2基本要求.....................................................22.3原理分析.....................................................22.3.1电控系统分析............................................22.3.2机械系统分析............................................22.3.3红外接收器的设置与布局分析..............................3第3章硬件电路的设计................................................43.1红外接收器和总控电路的选型...................................43.1.1红外接收器的选型与工作方式..............................43.1.2总控电路的选型..........................................43.2最小系统的分析与比较.........................................53.3单片机STC12C5410AD最小系统电路设计..........................53.4红外遥控系统.................................................63.5显示模块.....................................................73.6电机驱动模块.................................................7第4章软件设计......................................错误!未定义书签。4.1主程序流程...................................错误!未定义书签。4.2红外遥控的编码和解码........................错误!未定义书签。4.3数码管显示...................................错误!未定义书签。4.4结论.......................................错误!未定义书签。致谢.............................................................10参考文献.........................................................111附录................................................................12第1章绪论1.1课题背景随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。本设计一个以STC12C5410AD单片机为核心红外遥控小车,要求用红外线遥控器控制小车行进的方向,数码管显示方向档位，蜂鸣器发出换档提示，并且测试开始到停止所用的时间。确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上、红外线、红外接收器，实现对电动车的方向、档位、运行状况的实时测控制，并将数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。1.2STC12C5410D的特点及优势这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。本设计采用STC12C5410AD单片机。以STC12C5410AD为控制核心，它的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。它是第三代单片机的代表。新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了良好的基础。本设计就采用了比较先进的STC12C5410AD为控制核心，STC12C5410AD采用CHOMS工艺，功耗很低。该设计具有实际意义，可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面。尤其是在足球机器人研究方面具有很好的发展前景；在考古方面也应用到了超声波传感器进行检测。所以本设计与实际相结合，现实意义很强。2第2章设计要求及原理分析2.1设计任务本系统采用输入电压为+5V，接上电源后指示灯亮，采用HS0038红外线一体化接收器和普通解码方式的红外线电视遥控器来控制小车的方向。本设计以STC12C5410AD单片机为核心红外遥控小车，除了能控制小车的方向外，还要有数码管显示方向档位，蜂鸣器发出换档提示。2.2基本要求1、遥控器控制小车行进的方向（前进、后退、左转和右转）；2、数码管显示档位（1前进或2后退）；3、蜂鸣器在换挡时发出提示。2.3原理分析2.3.1电控系统分析根据设计要求，我们认为此设计属于多输入量的复杂程序控制问题，并且输入量属于低速开关量，对于低速开关量复杂程序控制应用单片机技术比较合适，初步计划使用单片机作为核心器件来完成本设计。2.3.2机械系统分析根据题目，小车将完成红外遥控控制方向、数码管显示和蜂鸣器提示等要求，可以采用如下方案完成题目。小车选型：(1)小车选型方案一：选择履带式玩具车加以改造，特点是驱动能力强容易爬坡；方案二：选择直流电机独立制作。特点是驱动能力强；方案三：选择四轮驱动玩具车改造。特点是速度高。以上三种车都有利于刹车的特点，其中履带式小车和减速电机制作的小车速度相对低一些，在单项时间方面较弱，但是在爬坡上占有很大优势。本设计将选择履带式小车。经过论证方案三为设计方案。（2）小车方向控制：方案一：采用按键方式，控制小车运行姿态和端点控制；方案二：采用车无线通讯系统来控制，配上手持式遥控按键。该方案的成本比较贵，容易出现误差。方案三：采用HS0038红外线一体化接收器和普通解码方式的电视机遥控器来3控制小车的方向。优点准确性高，价格便宜。故采用方案三。2.3.3红外接收器的设置与布局分析通过对题目的分析我们得出如下几大需要检测的物理量：（1）控制四个方向；（2）数码管显示；（3）蜂鸣器提示。对HS0038红外线一体化接收器应安装在小车的最上面，容易接受信号。4第3章硬件电路的设计针对题目要求，我们设计了一种单片机控制的，电动小车，这台小车的车体选用现成的市售玩具车改装而成，对其结构，运动部件等部分作了改装。为完成题目要求，我们使用了很多传感器，这台小车上还安装了“大脑”——“单片机控制系统”。并且根据我们自己的需要而附加的功能，该电路的总体框图可分为几个基本的模块，框图如图3.1所示：图3.1总体框图3.1红外接收器和总控电路的选型3.1.1红外接收器的选型与工作方式红外接收器采用HS0038型号元件，HS0038信号电平：38kHz红外发射接收到时：OUT低电平输出；38kHz红外发射接收不到时：OUT高电平输出。3.1.2总控电路的选型针对本设计特点——多开关量输入的复杂程序控制系统，我们需要擅长处理多开关量的标准单片机，STC公司的STC12C5410AD，它支持在线编写调试，可擦写100000次以上。成本低，性能好，原有程序直接使用，硬件无须改动，5V工作电压可以使最小系统板最小最轻，耗能少，高速，高可靠强抗静电，强抗干扰。另外同时STC公司的STC12C5410AD是一款集成化很高的芯片，利于小车调试和装载。在设计过程中，我们巧妙运用单片机I/O口和特殊功能的中断口多的功能，尽可能少的去占用I/O口。53.2最小系统的分析与比较考虑到最小系统在电动小车的作用，有的最小系统可能无法胜任这一个工作有的可能I/O太少了，有的可能中断太少了无法达到想要的目的下面就价绍一下两块不同的最小系统的两个不同的方案。方案一:Atmel公司的AT89C52，它支持在线调试，这就大大减少了调试不断拔插芯片的烦恼，另外Atmel公司的AT89C52是一款集成化很高的芯片，利于小车调试和装载。不过就是这个心片要用的I/O和中断口太少了，无法在想要的过程中去实现别的功能。方案二：STMicroelectronics公司的UPSD3212，它支持在线调试，这就大大减少了调试不断拔插芯片的烦恼，但我们对UPSD3212的应用不是很了解。方案三：STC公司的STC12C5410ADAD，它支持在线编写调试，可擦写100000次以上。成本低，性能好，原有程序直接使用，硬件无须改动，3.3V工作电压可以使最小系统板最小最轻，耗能少，高速，高可靠强抗静电，强抗干扰。另外同时STC公司的STC12C5410ADAD是一款集成化很高的芯片，利于小车调试和装载。在设计过程中，我们巧妙运用单片机I/O口和特殊功能的中断口多的功能，尽可能少的去占用I/O口线。3.3单片机STC12C5410AD最小系统电路设计使CPU开始工作的方法就是给CPU一个复位信号，CPU收到复位信号后将内部特殊功能寄存器设置为规定值，并将程序计数器设置为“0000H”。复位信号结束后，CPU从程序存储器“0000H”处开始执行程序。STC12C5410AD为高电平复位，一般有3种复位方法。上电复位。接通电源时复位。手动复位。设置一个复位按钮，当操作者按下按钮时产生一个复位信号。自动复位。设计一个复位电路，当系统满足某一条件时自动产生一个复位信号。图3.2为最简单的上电复位和手动复位方法图3.2STC12C5410AD的复位电路整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保6持ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，STC12C5410AD设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。STC12C5410AD具