遥控电动小车装置系统设计

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1、摘要本系统以分为两部分，手持遥控器部分和电动车小车部分。遥控器部分以STC12LE5A32S2为核心，电动小车部分以STC12C5A60S2为核心；通过步进电机驱小车行驶，以L298N为电机的驱动芯片，使其电路简单。人机交互界面由84*48LCD液晶屏显示输出和矩阵按键扫描输入组成，使用TI公司的LM358控制液晶屏的背光灯使整个系统更加人性化，功耗更低；液晶屏分别显示小车当前的坐标、菜单，矩阵完成小车的前进、转向、倒退、确定、取消、数字输入功能；超低功耗器件的选用和资源的合理利用，使本设计更趋完善。关键

2、词：STC12LE5A32S2；84*48LCD液晶屏；语音播报；步进电机；LM35814一、系统方案1．1系统总方案设计与结构框图根据题目要求，本系统由手持遥控器部分和电动小车部分组成。手持遥控器部分由核心MCU、矩阵按键、2.4G无线传输、背光调节、电源供电部分电源电量指示、84*48LCD液晶屏组成；电动小车部分由核心MCU、2.4G无线传输、语音模块、L298N电机驱动、声光报警。硬件系统图如图1所示。图1硬件系统框图1.2方案设计与论证1.2.1主控芯片方案一：采用STC12C5A32S2作为主

3、控芯片，该芯片为增强型51单片机，3.3v电压供电，具有运算速度快、外设多，功耗低，体积小，抗干扰性强等优点。方案二：采用传统的8位89C51单片机作为运动物体的控制核心。经典51单片机具有价格低廉，使用简单等特点，但其运算速度低，功能单一。根据题目的要求，系统的稳定性以及运算速度等方面的考虑，我们选择方案一。1.2.2电机方案一：采用直流电机驱动小车行驶，直流电机转速快，控制简单，但定位精度不高，可用于对速度要求高、对位移定位不高的系统。方案二：采用步进电机驱动小车行驶，步进电机可操作性高，可实现精确定

4、位控制，广泛应用于位移精确定位系统中。根据题目的要求，需要较高的精度，而且需要很高的可操作性，因此采用方案二。1.2.3显示部分方案一：使用液晶屏LCD12864，通过字幕显示模式。显示清晰，观察方便。相对方案二来说，功耗大，价格高，程序读写数据慢，占用的I/O口多，影响坐标的刷新时间，故不是最佳方案。方案二：使用84*48LCD液晶屏，是84x48的点阵显示模块，内部自带汉字库。特点：体积小、传输速率高、可全速写入显示数据、超低功耗，电源电压为3v~5v。14由于电源的供电电压为3v，综合方案二的特点，

5、所以选择方案二。1.2.4无线数据传送方案一：采用2.4G无线模块完成数传，2.4G模块传输距离远，范围广，安全性高，成本低，体积小，工作电压3.3v。方案二：采用红外无线模块传输数据，该模块传输速度慢，抗干扰能力低，范围小，指向性太强，距离近。综上所述采用方案一完成数传。一、理论分析与参数计算2.1角度和坐标电动小车是采用42步进电机17PM-K140-04V驱动小车行驶，该步进电机的步距角是1.8度，四相四线；电动小车的轮子直径是6.4cm。如图2所示，取任意一点O为原点，小车头所指向的方向为正方向；

6、120cm*120cm的范围内任意设定一目标位置C点，其坐标为（x，y），Q是小车需要旋转的角度。图2坐标图2．1.1角度的计算由三角函数可知，通过算出tanA的数值，得到小车需要转的角度Q=90°-A，为了节省单片机资源，我们通过查表法查出A的度数。2.1.2距离的计算小车由O点到C点，要求时间尽量短，小车的速度是相同的，所以只有小车沿着O点到C点的直线行驶所需的时间最短。由勾股定理a2+b2=c2可得O点到C点的距离为,再由公式l=πd,其中l是小车轮的周长，d是小车轮的周长，由L与l的比值可以算出小

7、车轮在行驶L时，小车轮转的周数Z；步进电机的步进角是1.8°，可以算出步进电机转一周转动200步，步进电机行驶L所走的步数B=200×Z，我们通过控制B的数量来控制小车行驶的距离。二、电路与程序设计3.1系统电路设计14该装置由手持无线遥控器和电动小车两部分组成。手持无线遥控器由主控电路，电源电路，矩阵键盘电路，背光调节电路，电源电量指示电路，稳压电路等组成。电动小车由主控电路，电源电路，电机驱动电路，声光报警电路等组成。电路图见附录，附图1，为手持无线遥控器电路；附图2，为电动小车电路。3.1.1背光调

8、节电路如图3所示，该电路是使用TI公司生产的LM358实现Nokia液晶屏的背光调节，当外界有光线照入时，液晶屏关闭背光；反之开启背光。图3背光调节3.1.2电源电量指示电路图4是利用TI公司的LM358制作的电源电量指示是电路，当电池电压低于4v时LED3亮,表示当前电池电量变低，需要充电；当电池电量4.2v的时候LED2亮，表示电池电量满。图4电源电量指示电路3.1.3电机驱动电路如图5所示，电机驱动电路是利用两个L298