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基于单片机的无线遥控智能小车设计

摘要:本设计基于STC89C52RC单片机设计了一种遥控智能小车。小车具有自动、遥控两种模式。遥控模式下小车可在1公里范围遥控到达指定位置。遥控采用APC220无线射频模块，并在手持设备上显示小车位置坐标。自动模式下在封闭环境输入任意坐标，小车可自动运行到该位置。设计结构简单，可靠性高。本文详细介绍了系统的硬件原理和软件设计。
关键词:无线遥控，单片机，传感器，液晶显示，电机驱动

1引言
本设计采用STC89C52单片机作为小车的的核心器件，直流电机模块采用专用电机驱动电路，遥控模式下，采用APC220无线模块，来完成手持设备和车体间的通信。
论文以智能小车的设计为主线，包括小车的构架设计、软硬件设计，以及控制算法研究等，共分为五部分。其中，第一部分为引言部分；第二部分主要介绍了小车的总体方案的选取，对单片机资源的分配作了说明。第三部分对小车的硬件设计进行了详细的介绍，主要介绍了电路的设计；第四部分描述了小车的软件设计和相关算法。第五部分中叙述了在设计过程中遇到的问题和解决方法。
2系统组成
无线遥控智能小车分为手持设备和小车车体两部分。手持设备由单片机模块、TFT彩屏显示模块、无线模块、供电电路、晶振电路、复位电路组成，系统组成框图如图1所示
TFT显示和按键输入模块

单片机
最小系统

无线发射/接受模块

图1手持设备组成框图
车体部分由单片机模块、电子指南针模块、超声波测距模块、供电模块、无线模块，电机驱动接口模块组成、车体部分框图如图2所示
单片机最小
系统模块
电子指南
针模块
无线发射/接收模块
超声波测距模块
电机控制电路接口

图2车体部分组成框图
3硬件电路设计
根据图1所示组成框图，手持设备选择STC89C52单片机作为控制器，TFT彩屏作为按键输入和显示小车所处的X轴和Y轴位置坐标信息。供电电路负责给整个系统供电，无线模块采用APC220。
根据图2所示组成框图，车体部分采用STC89C52单片机作为控制器，无线模块采用APC220，电子
指南针模块采用GY-26电子指南针模块，电机驱动采用专用电机驱动电路。
3.1超声波测距电路
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2这就是所谓的时间差测距法。超声波传感器结构如图3所示。

图3超声波传感器结构
由于自己用分立元器件焊接比较麻烦，所以本设计采用现成的US－100超声波模块，US-100超声波测距模块可实现0-4.5m的非接触测距功能，拥有2.4-5.5V的宽电压输入范围，静态功耗低于2mA，自带温度传感器对测距结果进行校正，同时具有GPIO，串口等多种通信方式，内带看门狗，工作稳定可靠。US-100模块如图4所示。

US-100正面图US-100背面图
图4超声波实物图
超声波探测模块US-100的使用方法为：IO口触发，给Trig口至少10us的高电平，启动测量；块自动发送8个40Khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO口Echo输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间，测试距离=（高电平时间*340）/2，单位为m。

图5超声波检测原理
超声波模块接口电路如图6所示：
图6超声波模块接口
3.2TFT显示/触摸按键输入电路设计
图7TFT接口电路
TFT彩屏的作用是用来设置5个触摸按键和显示车体处于自动驾驶状态下的坐标信息，5个触摸按键分别是上下左右四个按键和一个车体工作模式切换状态按键。
3.3单片机最小系统模块
单片机最小系统电路如图8所示:

图8单片机最小系统
本设计采用STC89C52单片机，STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率3