遥控小车控制系统设计Word版
三江学院
本科生毕业设计（论文）题目遥控小车控制系统设计
电气与自动化工程院（系）电气工程及其自动化专业指导教师熊老师职称副教授
起讫日期 2015年3月2日-2015年6月13日
摘要
当今社会，人们已经离不开遥控，研究遥控的对象越来越多，本文研究的红外遥控小车就是在这样的背景下提出的。
这款小车采用STC12C5A60S2作为控制核心，采用红外遥控原理将其应用到红外遥控小车上。遥控器通过单片机产生38kHz方波并编码进行红外发射，小车接收信号进行解码，经单片机对信号处理，判断地址码和指令码，进行相应的控制操作。采用PWM信号来产生不同的平均电压控制直流电机的转速。该小车可以进行红外遥控，实现前进、后退、左转和右转等功能。
经软硬件联合调试，所设计的遥控小车运行平稳、正确，具有一定的应用价值。关键词：红外遥控小车；STC12C5A60S2单片机；编码；解码
ABSTRACT
People are inseparable from the remote control in today's society, more and more remote control object is researched, this paper studies the infrared remote control car is put forward in the background.
The car uses STC12C5A60S2 as the core of the control, using the principle of infrared remote control was applied to the infrared remote control car. The remote control was encoded by MCU to produce 38 kHz square wave and infrared emission , The car decoding by MCU for signal processing after receiving signal, judging address code and order code, carries on the corresponding control operation. PWM signal is used to produce different average voltage control of DC motor speed. Was realized by the infrared remote control, the car can move forward, backward, turn left and turn right, and other functions.
The joint debugging of software and hardware, and the designed remote control car running smoothly and correctly.In the end ,the car has a certain application value.
Key words: infrared remote control car；STC12C5A60S2 MCU；Coding；decoding
目录
第一章绪论 (1)
1.1 课题的工程背景、目的和意义 (1)
1.2红外线 (1)
1.2.1红外线的简介 (1)
1.2.2红外线的应用 (2)
1.3 国内外研究现状 (2)
1.4 STC12C5A60S2单片机 (2)
1.4.1 STC12C5A60S2单片机的简介 (3)
1.4.2 STC12C5A60S2单片机的主要特点 (3)
1.4.3 STC12C5A60S2单片机的主要参数 (3)
1.5 论文的主要内容及章节安排 (3)
第二章方案设计 (4)
2.1 系统结构 (5)
2.2模块选择 (5)
2.2.1控制模块的选择 (5)
2.2.2车身的选择 (6)
2.2.3遥控控制模块的选择 (6)
2.2.4电机的选择 (6)
第三章硬件设计 (7)
3.1控制模块STC12C5A60S2单片机 (8)
3.2红外遥控发射模块 (9)
3.3驱动模块 (10)
3.4直流供电模块 (12)
第四章软件设计 (13)
4.1软件设计策略 (13)
4.2红外发射程序 (13)
4.3红外接收程序 (19)
第五章测试环境 (20)
5.1运行环境 (21)
5.2小车实物图 (21)
致谢 (22)
参考文献 (23)
第一章绪论
1.1 课题的工程背景、目的和意义
智能小车，也称轮式机器人，是以当今社会的汽车为研究对象，通过智能控制能够自动运行奔跑的机器人。
玩具遥控车是一种可以通过无线电遥控器远程控制的模型汽车。根据车身外型的不同，可以分为:普通的私家房车、越野车、货柜车、翻斗车等等。如现实生活中的越野车，不但可以在野外适应各种不同程度的路面状况，而且还能给人一种粗犷豪迈的驾驶优越感。然而，作为普通的小朋友、普通的游戏玩家来说，可以通过操作一般的遥控玩具车，从而达到一定程度上得"驾驶快感"。
随着汽车产业的迅速发展，对于汽车的研究也就越来越受人们关注。国内外每年都有对智能小车这方面研究的题目，全国各高校也都很重视对小车的研究。可见其研究意义很大。
单片机的体积小，以其低成本，性价比好的特点，已经被应用于工业、交通、移动设备、智能家电等领域。本设计就是在这样的背景下提出的。
21世纪是高速发展的社会,是技术现代化、智能化的社会。随着红外技术的发展，红外遥控已经成为人们最常用的近距离无线通信方式。红外遥控是通过将数字信号用红外线送出去的方式实现的。由于使用方便、功耗低、抗干扰能力强，所以在智能产品行业中越来越受到人们的重视，并在这几年来得到了迅猛发展;正是因为红外遥控有如此多的优点，所以本次设计是一种基于STC12C5A60S2的红外遥控控制。
1.2红外线
1.2.1红外线的简介
红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，波长在760纳米至1毫米之间,其波段处于微波和可见光之间。我们可以利用红外线的这种激发机制来烧烤食物，红外线波长较长，给人的感觉是热的感觉，产生的效应是热效应，红外线频率较低，能量不够，远远达不到原子、分子解体的效果。红外线只能穿透了原子分子的间隙中，而不能穿透到原子、分子的内部，由于红外线只能穿透到原子、分子的间隙，会使原子、分子的振动加快、间距拉大，即增加热运动能量。
1.2.2红外线的应用
红外线的应用，从日常生活到军工产品有1.红外线开关2.医疗保健3.遥控器4.红外接口5.防盗装置6.红外遥感7.红外侦察8.红外制导等。
主要的应用事例如下：
比如在夜间行走，夜视仪可以探测人体的热量，红外线成像;
测距仪可以测量距离，以红外线作为载波的一种测量距离的精密仪器；
理疗机在医疗方面使用，远红外线的热效应治疗；
热寻的导弹——跟踪飞机尾部热量的导弹，著名的美国响尾蛇。
当今红外技术的一个重要分支是红外通信技术的应用，这个应用的发展非常迅速，尤其是红外通信应用于计算机设备中，科技的进步，红外线遥控技术的成熟，红外也成为了一种被广泛应用的通信和遥控手段。
1.3 国内外研究现状
随着全球科技技术的飞速发展，人们对现场遥控以及红外通信的技术要求越来越高，尤其是在红外技术的巨大进步下背景下，大大加速了这个趋势。目前，国内外都开始研究和生产智能红外遥控系统，红外遥控已被广泛地应用到日常生活中及工业中，电视机遥控器、视频监控系统、电视演播系统、电视会议系统、微格教学系统、多媒体教学系统、工业智能控制等多种领域都有应用。
可以说，红外遥控是人们在近距离无线通信方式中常用的，是生活在各个方面都体现着现代化，方便、简单是红外遥控电子产品的重要优势，现在，玩具用遥控的方式不但实现了商品化，而且产品的质量也越来越高，形成了许多系列和品种，具有准确度高，速度快，既方便又实用等诸多优点，能满足不同层次的爱好者及不同模型的技术要求。
国内外遥控小车的发展最近几年有如下几个趋势：
（1）遥控小车性能不断提高，其速度不断提高，质量得到保证，维修起来越来越方便，而且小车里面的核心部分的单片机售价越来越低。
（2）由遥控到智能化，小车无需人工控制，自动识别方向运行，能够在外界不干预的情况下正确的处理好突发情况。
（3）其架构越来越小，以前一个模块就只能实现一个功能，而现在伺服电机、减速机和检测系统一体化后，整个小车看起来轻巧许多。
1.4 STC12C5A60S2单片机
1.4.1 STC12C5A60S2单片机的简介
STC12C5A60S2是一款完全兼容传统8051，速针对电机控制，强干扰场合，具有高速，低功耗，超强抗干扰的新一代8051单片机。该系列单片机包含了中央处理器，程序存储器，数据存储器，计数/定时器，I/O接口，高速A/D转换，SPI接口，PCA,看门狗，片内R/C振荡器，外部晶体震荡器等。几乎包含了采集和控制所需的所有单元模块，可以说是一个片上系统。STC12C5A60S2内部有一个 PCA模块，PCA 模块可实现软件定时器，捕获外部脉冲，高速输出，脉宽调制功能，而本设计就是运用了PCA的捕获功能实现了对编码器脉冲信号的捕获以及旋转方向的判断。
1.4.2 STC12C5A60S2单片机的主要特点
1、由于该单片机属于8051系列，所以片内自带4K的ROM/EPROM；
2、该单片机执行I/O口操作读外部状态是4个时钟；
3、有完整的P4口，未扩展外部INT2/INT3中断；
4、I/O口的驱动能力超强，驱动大电流时不容易烧坏；
5、单片机的看门口寄存器里增加了看门狗复位标志位；
6、外部时钟和内部时钟的结构上略有不同；
7、环境适应能力强。
1.4.3 STC12C5A60S2单片机的主要参数
工作电压：3.5V~5.5V
工作频率：0~35MHZ
型号：STC12C5A60S2
时钟/机械周期：1T
时钟源外部：高精度晶体/时钟内部R/C振荡器
R/C振荡器频率：11MHZ~17MHZ
通用I/O口个数：44个
A/D转换速度：250K/S
工作温度：-40~+85S（工业级）/0~75（商业级）
1.5 论文的主要内容及章节安排
小车控制系统以STC12C5A60S2单片机为控制器，采用红外遥控，控制小车实现“前进”、“后退”、“左转”、“右转”等功能，考虑单片机经过处理将信号送入脉宽调速专用集成电路L298芯片，芯片L298接收到脉冲信号，控制左右2个电机的驱动,从而实现小车迹行走、前进、转弯、停止等功能。进行小车结构设计制作，绘制控制电路原理图和PCB图，制作电路板；进行软硬件调试。成功后，探讨其在日常生活和工程中的应用。
本文从一开始介绍了遥控小车设计的目的意义，以及小车在国内外的现状。以及开展本课题研究的一些基本情况的绪论部分，本文还包括以下几个部分：第二章，进行了方案的设计，要做成一个红外遥控小车我们要从多方面考虑，控制模块的选择：选用的是STC12C5A60S2；车身的选择：选用的是市场上用于实验室的小车车架（有机玻璃成分），小车底盘采用5mm 厚有机玻璃经激光切割整体成形(同时提供金属底盘)，小车顶面采用激光切割的3mm有机玻璃，预留位置大，并在预留位置加工了多组安装孔，扩展能力强。利用小车的圆形底盘特性，在底面左右两边直流电机和放滑轮，后面二个万向轮起平衡小车作用；电机驱动模块的选择：选用的是L298，工作电压高，最高工作电压可达46V。输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A，内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器、线圈等感性负载；电池的选择：选用的是干电池，干电池易于购买，且符合此次设计的电压需求，6节干电池。
第三章，硬件设计主要介绍：STC12C5A60S2单片机、红外遥控发射模块、驱动模块、直流供电模块：9v的干电池作为整个系统的电源。
第四章，软件部分主要介绍：红外发射接收的原理和发射程序。运行的软件KeiluVision4软件是美国Keil Software公司推出的C语言程序开发软件。与汇编语言相比，C语言的主要优点是功能强大，可读性好，灵活方便，可移植性好。它吸收了高级语言的优点，有拥有低级语言的特点。KeiluVision开发环境集中了包括C编译器在内的许多功能。Keil软件需要运行在WIN98以上的操作系统
第二章方案设计