内容发布更新时间 : 2024/12/23 11:34:13星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
基于单片机的红外遥控小车
2.4 红外遥控
红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。本次设计采用普通电视遥控器，其处理器为TC9012。 2.4.1 红外遥控器
红外遥控器是以红外发光二极管发射940nm的红外光，来传送信号。下面将详细介绍红外遥控器发射的信号格式及“0”、“1”信号的定义方式。 1. 数据格式
当我们按下遥控器的按键时，遥控器将发出如图2-9的一串二进制代码，我们称它为一帧数据。根据各部分的功能。可将它们分为5部分，分别为引导码、地址码、地址码、数据码、数据反码。遥控器发射代码时．均是低位在前。高位在后。由图2-9分析可以得到．引导码高电平为4．5ms，低电平为4.5ms。当接收到此码时．表示一帧数据的开始。单片机可以准备接收下面的数据。地址码由8位二进制组成，共256种．图中地址码重发了一次。主要是加强遥控器的可靠性．如果两次地址码不相同．则说明本帧数据有错．应丢弃。不同的设备可以拥有不同的地址码．因此。同种编码的遥控器只要设置地址码不同，也不会相互干扰。图中的地址码为十六进制的0EH(注意低位在前)。在同一个遥控器中．所有按键发出的地址码都是相同的。数据码为8位，可编码256种状态，代表实际所按下的键。数据反码是数据码的各位求反，通过比较数据码与数据反码．可判断接收到的数据是否正确。如果数据码与数据反码之间的关系不满足相反的关系．则本次遥控接收有误．数据应丢弃。在同一个遥控器上．所有按键的数据码均不相同。在图2-9中，数据码为十六进制的0CH，数据反码为十六进制的0F3H(注意低位在前)，两者之和应为0FFH。 2. 位定义
不同的芯片对“O”和“1”的编码有所不同。通常有曼彻斯特编码和脉冲宽度编码。TC9012的O和1采用PWM方法编码，即脉冲宽度调制，其“O”码和“1”码如图2-10所示(以遥控接收输出的波形为例)。“O”码由O．56ms低电平和0.56ms高电平组合而成，脉冲宽度为1.12ms。“1”码由0．56ms低电平和1.69ms高电平组合而成，脉冲宽度为2.25ms。在编写解码程序时，通过判断脉冲的宽
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度，即可得到“O”或“1”。
图2-9 按键的编码波形图
图2-10 “0”和“1”的编码格式
2.4.2 红外接收头
红外接收电路通常被厂家集成在一个元件中，成为一体化红外接收头,即HS0038红外接收头。其内部电路包括红外监测二极管，放大器，限幅器，带通滤波器，积分电路，比较器等。红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近。交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形。HS0038一体化红外接收头种类很多，引脚定义也不相同，一般都有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚，其外观如图2-11所示。根据发射端调制载波的不同应选用相应解调频率的接收头。
图2-11 HS0038外观图
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红外接收头内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，因此在接收头的供电脚上须加上滤波电容，一般在22uf以上。有的厂家建议在供电脚和电源之间接入330欧电阻，进一步降低电源干扰。其于单片机的连接图如图2-12所示。
图2-12 红外遥控接收电路
2.5 直流电机驱动
直流电动机是将直流电能转化为机械能的电力机械，其驱动方法就是直接将直流电源加到直流电机上，是之旋转。此次设计采用由四个三极管组成的一个桥式电路,控制电机正反旋转，使用这种连接方式可以极大地减少I/O口的数量，又可以轻而易举的解决电机正反转的问题，可谓一举两得。电路图如图2-13所示。
图2-13 电机驱动电路图
如左轮驱动：当L-1输入低电平，L-2输入高电平，Q1,Q4导通Q2,Q3截止，电流由L-A流向L-B；当左轮驱动当L-1输入高电平，L-2输入低电平,分别Q2,Q3导通Q1,Q4截止，电流由L-B流向L-A。如图2-14所示。反之，电机反转。
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图2-14 H桥电路驱动电机顺时针转动
两个桥式电路分别控制小车两边车轮，指示电路分别指示左右电机旋转状态（如图2-15）。
图2-15 电机转向指示灯
通过调节直流电机的电压可以调节电机的转速，但是一般我们设计的电源大都是固定的电压，而且模拟可调电源不易于单片机控制，数字可调电源设计麻烦。所以这里用脉宽调制（PWM）来实现调速。方波的有效电压跟电压幅值和占空比有关，我们可以通过站空比实现改变有效电压。一般用软件模拟PWM可以有延时和定时两种方法，延时方法占用大量的CPU，所以这里采用定时方法。
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2.6 按键中断电路
单片机外部中断触发方式有低电平触发方式和下降沿触发方式，源程序中初始化为低电平触发方式，按键一端接地，另一端与单片机P32连接并接一个10K的上拉电阻，按键按下后产生低电平即可触发中断。如图2-16所示。
图2-16 按键中断电路
2.7 避障电路
避障电路是使小车能在行进过程中检测前方是否有障碍物，由单片机控制红啊外二极管发射38kHz的红外信号，如果前方有障碍物，就可以将红外信号反射回来，红外信号接收管就可以检测到红外信号。此部分是对小车功能的进一步完善，使小车可以实现智能化。电路图如图2-17所示。
图2-17 避障电路
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