单片机遥控车的课程设计 - 图文

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3 系统设计

3.1 系统总体设计

3.1.1 电源模块设计

电源是整个系统稳定工作的前提，因此必须有一个合理的电源设计，对于小车来说电源设计应注意两点：

1.单片机的电源一般在5V左右,和常规的电源基本没有多大区别。 2.驱动供电与一般的稳压电源不同，小车的电池电压一般在6-12V 左右，还要考虑在电池损耗的情况下电压的降低，因此采用大一点的电源相对比较好。 3.1.2 单片机最小系统设计

单片机是小车的控制中心，单片机最小系统的合理设计是小车平稳运行的前提，所谓最小系统，就是能够保证单片机运行的最精简的硬件设计，由于设计时间有限，不可能设计一块统一规划，功能刚好符合要求的电路板，因此需要设计若干系统板组合使用。本次选择的是AT89C52芯片。

在设计单片机最小系统时需要注意以下几点：

1. 需要合理考虑调试过程中的扩展需要，正常情况下需要将所有IO 口引出，同时需要注意单片机电源设计，保证最小系统能够稳定供电。

2. 合理集成相应的外围模块，如几个LED 显示，电阻、晶振、电容值的选择等，这些小部件可能觉得无关紧要，但是在调试的时候能够带来很大方便。

3. 最好将程序的下载接口集成在最小系统上，这样会极大的方便小车的调整与测试。这一点对于贴片式封装的单片机不考虑，但是对于51、AVR 等单片机却经常让初学者忽略。

如下图所示，为51 单片机的最小系统参考电路图。

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图 51单片机最小系统

上图中的51 单片机最小系统由以下几个部分组成：

1. 晶振电路，单片机要想工作必须有一个外部的时钟源，这个时钟源由外部晶振产生，具体电路为图中的Y1、C1、C2，在做电路板时应注意晶振和电容要靠近18 脚和19 脚放置，如果放置过远可能会造成晶振不能起振，或工作不稳定。典型值为C1、C2为30pF，Y1为12MHZ。

2. 复位电路，复位电路包括加电复位和外部复位两部分，51 系列单片机多为高电平复位，也就是说RST（9）脚上只要有持续两个机器周期以上的高电平就能使单片机复位，因此上电复位的原理就是利用电容充电的一段时间将复位脚拉至高电平，使单片机完成复位，R1 在电容充电结束后将复位脚拉至低电平，保证单片机正常工作。

3. ISP 下载接口，改下载接口在实际制作时可以用双排的5*2 的排针代替，电路是根据标准的ISP下载线来设计的，与常用的并口下载线，串口下载线和笔记本用的USBASP 下载线兼容，只需将下载线接口插到本接口上就可以直接向单片机烧写程序，免去了不断拔插单片机芯片的烦恼。

ISP 的下载接口在设计时应注意以下两点，否则可能会造成程序下载的失败。

1. 下载线接口中的电源尽量和单片机共用一个电源。

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2. 下载线接口中用到的P1.5~P1.7 脚不要连接数码管等外部器件，如果要连接外部器件可以设计为可插拔的方式，防止影响程序的下载，或者将P1 口分配为读取按钮开关状态等方式。

对于下载线有几点说明：

1. 51 和AVR 常用的是ISP 下载方式，也就是上面介绍的接口，实物接口如图3.4 所示，常用的有分为并口下载线，串口下载线和USB 下载线，一般台式机建议使用并口下载线，速度快而且稳定，图3.5 为并口下载线实物图。

2. 购买并口下载线时应注明51/AVR ISP 下载线或stk200/stk300 下载线，购买USB 接口的下载线时一般的名称为USBASP。

3.1.3四轮电机驱动模块设计

电机常用的驱动芯片很多，在本设计中我们选用硬件设计简单，驱动效率较高的L298N 作为电机驱动芯片，在用L298N 之前有必要介绍一下H 桥电路。

H 桥驱动电路是较为常见的一种，图 所示为一个典型的直流电机控制电路。电路得名于“H 桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。H 桥式电机驱动电路包括4 个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。由于H 桥电路可以很方便的实现电机正反转的驱动因此应用广泛。

由于车的构造不能像一般的车那样转弯，因此只能采用原地转弯，使得两个轮向前走，两个轮向后转，从而实现向左向右转弯。

H 桥式电机驱动电路包括4 个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。由于H 桥电路可以很方便的实现电机正反转的驱动因此应用广泛。 3.1.4常用H桥集成电路芯片L298

H 桥电路虽然有着诸多的优点，但是在实际制作过程中，由于元件较多，电路的搭建也较为麻烦，增加了硬件设计的复杂度。由于H 桥电路有诸多的优点，但是在实际制作过程中电路又比较麻烦，因此在本设计中我们采用H 桥集成电机驱动芯片L298。L298N 的工作原理和以上介绍的H 桥相同。L298N 是ST 公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15 脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。内含两个H 桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准

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