遙控玩具小汽車的設計

王 瑩,楊雙義,曹祿明,許洋洋

(鄭州華信學院,河南新鄭,451150）

0 引言

隨著電子技術的發展，電子產品越來越接近人們的生活，特別是集成電路的發展，使電子產品更容易進人們日常生活，因為集成電路具有功能完善，通用性強，使用方便等優點。專用集成電路的發展，使電子產品的設計和制作更為簡單和方便。隨著人們生活水平的提高，消費觀念也越來越科技化和健康化，尤其是兒童玩具在絕大多數家庭中越來越普遍。設計一個遙控玩具汽車既能適應人們的消費觀念而且對兒童的身心健康具有很大的意義。既安全又具有現代科技含量的玩具汽車顯然會具有很大的消費市場。

1 方案

本設計是為了做一個具有前進、后退、左轉、右轉、指示燈、路程數碼顯示、障礙物自動檢測等功能的玩具汽車，并且這些功能都要用紅外遙感控制單片機來進行控制。關鍵問題是對單片機進行編程和對紅外遙控的編碼進行統一處理，經過理論分析我們小組設計了如下方案：

此電路采用的是單片機控制，可以用程序控制遙控車的功能，可以擴展很多功能。電機的正反轉原理是通過控制不同的三極管的導通與截止，從而控制流過電機的電流的方向，達到控制正反轉的目的。障礙物的檢測是利用紅外光的反射原理進行判斷是否有障礙物，障礙物檢測電路分為兩路，為左障礙物檢測電路和右障礙物檢測電路。兩個紅外光發射管，兩個紅外光接收管。接收部分是通過電阻進行分壓，取接收管端電壓（因為接收管在有紅外光照后其電阻值變化很大，由無窮大到接近幾百歐，所以只要分壓電阻取值適當，在保證其可靠的讓與非門翻轉的同時亦可保證其檢測靈敏度的），直接控制與非門的翻轉，然后與非門輸出高低電平送給單片機P2.3/P2.6，由單片機內部程序對P2.3/P2.6進行檢測，判斷是否有障礙物。

聲控原理就是對聲音時間的長短進行判斷，例如掌聲，一個掌聲的時間大約在10到15毫秒之間，這是軟件原理；硬件原理主要是將一定頻率的聲音信號轉化為高低電平，送至單片機P2.4，由單片機程序對P2.4的高低電平進行檢測。

2 單片機控制電機驅動電路

電機正反轉驅動電路如下圖：

電機正反轉原理是通過不同的三極管的導通與截止，從而控制流過電機電流的方向，達到控制正反轉的目的。以控制電機前進與后退電路為例說明（左轉與右轉電路與之基本一致）：當靜態的時候（即停止的時候），P1.0、P1.1為低電平，Q3、Q4截止，因而Q7、Q8、Q11、Q12都截止，電機沒電流不轉而停止。當前進時，P1.0為高電平，P1.1為低電平，Q3導通，Q4截止，由于Q3的導通，Q7、Q11也導通了，同時由于Q4的截止，Q8、Q12處于截至狀態，所以此時電機的電流方向是從電源、Q7、電機、Q11、地，即是從電機的負端流向正端。當后退的時，P1.0為低電平，P1.1為高電平，Q3截止，Q4導通，由于Q4的導通，Q8、Q12也導通了，同時由于Q3的截至，Q7、Q11處于截止狀態，所以此時電機的電流方向是從電源、Q8、電機、Q12、地,即是從電機的正端流向負端。

3 障礙物檢測電路

障礙物的檢測是利用紅外光的反射原理進行判斷是否有障礙物，原理圖如下：

障礙物檢測電路分為兩路，為左障礙物檢測電路和右障礙物檢測電路。D9、D10為紅外光發射管，D11、D12為紅外光接收管。紅外光的發射是通過Q17進行控制其發射功率大小。接收部分是通過電阻分壓，取接收管端電壓（因為接收管在有紅外光照后其電阻值變化很大，由無窮大到接近幾百歐，所以只要分壓電阻取值適當，在保證其可靠的讓與非門翻轉的同時亦可保證其檢測靈敏度的），直接控制與非門的翻轉，然后與非門輸出高低電平送給單片機P2.3/P2.6，由單片機內部程序對P2.3/ P2.6進行檢測，判斷是否有障礙物。

4 聲控電路

聲控原理就是對聲音時間長短進行判斷，例如掌聲，一個掌聲的時間基本上是一致的大約在10到15毫秒之間，這是軟件原理；硬件原理主要是將一定頻率的聲音信號轉化為高低電平，送至單片機P2.4，由單片機程序對P2.4的高低電平進行檢測。

聲音信號由話筒轉化為電平信號通過C7控制靜態已經處于導通狀態的三極管Q18，然后通過C9濾波，主要慮除高頻諧波和高頻干擾脈沖，再將濾波后的高低電平信號送給兩級與非門，最后再送給單片機的P2.4腳。

在靜態時，即沒有聲音時，Q18處于導通狀態，U2B輸入低電平，U2C輸出低電平，即P2.4為發U2B翻轉，所以只要有聲音信號，即可保證U2B輸入高電平。然后U2C輸出高電平，即2.4為高電平。

由于聲音信號和一些干擾信號的頻率比較豐富，若這些信號直接串入到單片機，會對單片機干擾，令其死機。所以在此需要加一些濾波電路，C7,C8,C9都起到濾波作用。

5 遙控玩具汽車程序設計流程圖

本設計的遙控玩具汽車用單片機控制，主要依靠程序來控制,所以需要編寫大量程序。為了更加清晰、具體和方便的編寫程序我們定制了部分流程圖。

圖1 電機正反轉驅動電路

圖2 障礙物檢測電路

圖3 主程序圖

[1] 李廣弟.單片機基礎[M]北京 北京航空航天大學出板社2001

[2] 余孟嘗.數字電子技術基礎簡明教程[M]北京.高等教育出版社 1998.

[3] 楊素行.模擬電子技術基礎簡明教程[M]北京.高等教育出版社2006

[4] 陳杰 黃鴻 傳感器與檢測技術[M]北京.高等教育出版社2002