遙控智能小車機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

李軍　戴智鑫　龔小麗　徐永健　李可成

摘 要：本系統(tǒng)是利用ATMEGA89S52單片機(jī)設(shè)計(jì)的一款遙控智能小車系統(tǒng)，其中包括由LM2576T搭建的電源模塊、CPU控制器、PT2262/PT2272無線遙控模塊、L298搭建的驅(qū)動模塊。本系統(tǒng)主要介紹了系統(tǒng)組成設(shè)計(jì)，并通過4個按鍵遠(yuǎn)程遙控實(shí)現(xiàn)機(jī)器人前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎和后退。

關(guān)鍵詞：LM2576T；PT2262/PT2272；L298驅(qū)動

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在人們的生活和工業(yè)發(fā)展中的各個角落，在國家提出了工業(yè)4.0發(fā)展之后，也為遙控機(jī)器人技術(shù)發(fā)展指引了更好的政策導(dǎo)向，遙控技術(shù)更是社會進(jìn)步發(fā)展不可缺少的組成，它通常用在車庫卷簾門、玩具、電視、空調(diào)、投影儀、無限飛行和無線空間探測等眾多領(lǐng)域。它可以間接或者直接代替人類完成在特定環(huán)境甚至是危險(xiǎn)環(huán)境下的作業(yè)，遙控機(jī)器人運(yùn)行穩(wěn)定可靠、安全系數(shù)高。

一、系統(tǒng)硬件單元設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及組成

智能遙控小車底盤使用輕質(zhì)紙塑板切割制作而成，采用雙直流電機(jī)控制作為兩個后輪的驅(qū)動，車體與輪胎的連接為內(nèi)孔尺寸6mm的聯(lián)軸器，車身前體安裝有一個萬向輪，總體呈現(xiàn)出穩(wěn)定的三角結(jié)構(gòu)，對小車行進(jìn)起到了有力的支撐作用，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

（二）電源控制模塊

根據(jù)遙控小車系統(tǒng)電源的需求，本系統(tǒng)利用開關(guān)型集成穩(wěn)壓芯片LM2576和少部分外圍器件提供整個電路的電源，該電路可提供3A的輸出電流和穩(wěn)定的輸出電壓，完全滿足該控制系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)可輸出+12V和+5V的電源，電源原理圖如圖2所示。

（三）無線遙控模塊

該模塊由PT2262無線發(fā)射器和PT2272接收器兩部分模塊所組成，在遙控端采用四按鍵控制開關(guān)智能遙控小車；發(fā)射器模塊主要由電池、315M調(diào)制器、編碼芯片、功率放大器及按鍵等組成，具體如圖3所示；接收器模塊主要由外控電源、放大器、解調(diào)器等組成。工作電源電壓均為DC5V，發(fā)射器采用調(diào)幅（OOK）的調(diào)制方式具體如圖4所示。

由于發(fā)射器組成中有315M解調(diào)器，所以它對應(yīng)的工作標(biāo)準(zhǔn)頻率段是315M（226MHz～433MHz頻率段可選）；采用固定碼焊盤編碼的編碼方式，采用PT2272作為系統(tǒng)的接收器，PT2272為4位的暫存型接收芯片，它有8個數(shù)據(jù)端口，其中電源為+5V，“ D0、D1、D2、D3”為4個數(shù)據(jù)輸出端口，“ANT”表示接無線發(fā)射天線端口。當(dāng)按下發(fā)射器PT2262上的某一點(diǎn)動按鍵時，對應(yīng)的PT2272譯碼器將其譯碼，譯碼結(jié)果輸出的端口連接單片機(jī)P0^4～P0^7，無線發(fā)射、接收模塊原理圖分別如圖5、圖6所示。4個端口控制直接控制驅(qū)動器的4個端口，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控的方向和改變。

（四）L298驅(qū)動電路

L298具有大電流的輸出特點(diǎn)，在此電路設(shè)計(jì)中連接單片機(jī)P2^0至P2^3連端口，再通過控制TLP521-4光耦隔離器改變輸出控制L298的輸入端口。光耦隔離器與L298驅(qū)動原理圖如圖7所示。

二、系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)

此遙控智能小車的整個軟件系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)包含主程序與遙控子程序兩部分，根據(jù)發(fā)射器調(diào)制發(fā)射的數(shù)據(jù)，接收器接收解碼將數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)端口，根據(jù)每次端口接收數(shù)據(jù)的改變，遙控機(jī)器人將實(shí)現(xiàn)如前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、停止等動作。外部按鍵不同發(fā)射的請求，CPU接收到的數(shù)據(jù)也會做出相應(yīng)判斷輸出，調(diào)用相應(yīng)的子函數(shù)。控制程序流程圖如圖8所示。

結(jié)語

遙控技術(shù)的發(fā)展是目前社會快速發(fā)展所需要的，無論在是天空中飛翔的偵探監(jiān)控器、還是在陸地遠(yuǎn)距離操控的控制執(zhí)行器，很多場合都需要遙控技術(shù)來解決實(shí)際面對的困難。此遙控智能小車的制作可以提高初學(xué)者對遙控技術(shù)的了解，對初學(xué)者培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣、技術(shù)創(chuàng)新及成長成才有很大的幫助。

參考文獻(xiàn)

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