遥控汽车系统设计及制作毕业设计论文.docx
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遥控汽车系统设计及制作毕业设计论文
郑州科技学院
本科毕业设计（论文）
题目无线遥控小车驱动系统制作
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
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所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
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无线遥控小车驱动系统
摘要
目前，市场上的遥控玩具车数不胜数，无线遥控车（赛车）在市场上的拥有数量较大，其电路工作原理大同小异，所采用的核心元件是一家比较有实力的公司生产的TX-2/RX-2专用芯片。
该芯片适用于遥控车的CMOS大规模集成电路。
该芯片有5种控制功能，即前进、后退、加速、左转、右转等。
由于其采用了编码发射及解码接收电路，相对而言就提高了其抗干扰性能，而且该车具有工作电压范围宽，外围元件少等特点。
TX-2/RX-2是专为遥控玩具而设计的发射、接收大规模集成电路，它采用CMOS工艺，具有五个功能控制键，可以用来控制玩具的运动（即前进、后退、左转、右转、加速）。
TX—2／RX—2系配套专用遥控集成电路。
它能组成具有红外遥控或无线电遥控等功能的独立控制电路，可对遥控玩具汽车、各种家用电器及照明灯等进行遥控。
关键词：
无线译码谐振回路振荡器遥控
Wirelessremotecontrolcardrivesystem
ABSTRACT
Atpresent,themarketremotecontroltoycarcountless,wirelessremotecontrolcar（car）inthemarketwiththeamountislarger,thecircuitprincipleofworkverymuchthesame,usingthecoreelementisarelativelyastrengthofthecompanyproducestheTX-2/RX-2special-purposechip.ThechipsuitableforremotecarCMOSlist.Thechip5kindsofcontrolfunctions,namely,forward,backward,accelerate,turnleft,turningright,etc.Duetotheuseofthecodinganddecodingreceivingcircuit,launchrelativelyimproveditsanti-jammingperformance,andthevehiclewithwideworkingvoltagerange,peripherallesscomponentetc.Characteristics.TX-2/RX-2isdesignedforremotecontroltoyanddesignoftransmittingandreceivinglargescaleintegratedcircuit,itUSESCMOStechnology,hasfivefunctioncontrolkeys,canbeusedtocontrolthetoymovement（i.e.,forward,backward,left,turnright,acceleration）.TX-2/RX-2issupportingdedicatedremoteintegratedcircuits.Itcanformainfraredremotecontrolorwirelessremotecontrolfunctionssuchasindependentcontrolcircuit,maytotheremotecontroltoycar,allkindsofhouseholdappliancesandfloodlightetcundertakewithremotecontrol.
Keywords:
wirelessdecodingresonancelooposcillatorwithremotecontrol
前言
无线通信是利用电磁波信号在自由空间中传播的一种通信方式，近些年信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。
该系统采用一款无线收发器F05T和J04V的无线收发模块。
F05T采用STM工艺，树脂封装，小体积低功耗，声表谐振器稳频，免调试，特别适合短距离无线遥控及数据传输。
能够实现点对点、点对多点的无线通信，低功耗，在比较理想环境中，其室内传输距离可达20～30米，室外传输距离可达10～20米。
工作电压3V～12V,工作温度范围为-40℃---+60℃。
无线通信遥控车采用PT2262\PT2272芯片实现数据通讯，可以控制车辆进行前进、后退、左转、右转的操作，它不仅可以作为消遣娱乐的玩具，也可以在特定领域发挥作用，如在狭小的空间运送东西或进入人不方便到达的地方等。
第1章无线遥控车的概述
1.1开发背景
315MHz，无线通信技术是最近几年热起来的一项无线通信技术，它具有稳定性强、传输速率高、功耗低等优点，具有很广泛的应用前景，选择此课题目的在于通过学习和实践，了解并能应用315MHz无线通信技术。
1.2无线通信技术
F05P具有较宽的工作电压范围及低功耗特性，可以根据需要调整发射电流，当发射电压为3V时，发射电流约2mA。
12V具有较好的发射效果，发射电流约5-8mA。
F05P为OOK方式调制，需要输入数据信号才能工作，数据信号停止，发射电流为零，但停止状态时必须为低电平。
不合适的数据信号会引起调制效率下降，收发距离变近。
当低于300HZ或高于10K的频率信号发射效率会变的很差。
直流电平及模拟信号是不能发射的。
常见的几种无线通信技术介绍：
蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10㏕内）的无线电技术。
能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。
利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与英特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。
蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4MHzISM（即工业、科学、医学）频段。
其数据传输速率为1Mbps。
采用时分双工传输方案实现全双工传输。
Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。
Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟（Wi-FiAlliance）所持有。
Zigbee是IEEE802.15.4协议的代名词。
根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。
这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飞翔和“嗡嗡”（zig）抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在的方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。
其特点就是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。
主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
Zigbee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。
Zigbee数传模块类似于移动网络基站。
通讯距离从标准的75m到几百米、几公里、并且支持无限扩展。
与移动通信的CDMA网域GSM网不同的是，Zigbee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。
Gazell是Nordic推出的专为nRF无线SOC芯片设计的无线通信协议。
采用这一协议，可以很方便的完成产品设计。
例如，只要调用发送函数，该协议即可自动完成跳频，遇干扰自动避开及应答等功能，而无需用户再进行参与。
该协议提供C51源代码，直接编译调用即可，可以与nRF24LEI及nRF24LUI无缝链接使用。
本系统采用了是这一协议的315MHz无线通信技术。
第2章元器件的性能介绍及应用
2.1F05P芯片
2.1.1F05P的主要特点
1.小体积，低功耗 技术资料
2.无数据时发射电流为零 ，当发射电压为3V时，发射电流约2mA。
12V具有较好的发射效果，发射电流约5-8mA。
3. 较宽的工作电压范围
图2-1F05T的外形
2.1.2F05P的引脚定义
图2-2引脚定义
2.1.3F05P的性能参数
图2-3性能参数
2.1.4F05P的应用说明
•F05P应用与F05A、F05B、F05E的基本相同；引脚功能与F05P兼容，可直接替换。
•F05P采用SMT工艺，树脂封装，小体积低功耗，声表谐振器稳频，免调试，特别适合短距离无线遥控及数据传输。
•F05P具有较宽的工作电压范围及低功耗特性，可以根据需要调整发射电流，当发射电压为3V时，发射电流约2mA。
12V具有较好的发射效果，发射电流约5-8mA。
F05P为ASK方式调制，需要输入数据信号才能工作，数据信号停止，发射电流为零，但停止状态时必须为低电平。
不合适的数据信号会引起调制效率下降，收发距离变近。
当低于300HZ或高于10K的频率信号发射效率会变的很差。
直流电平及模拟信号是不能发射的。
如采用单片机请选用F05T、F05V或F05C。
采用通用编解码器，发射效果比单片机要好得多，因为通用编解码器的数据无论怎么变但每一位的脉宽是不变的，即使出现一点干扰，解码器的宽容性也会解码输出高电平。
而单片机则不同了，脉宽是随着数据变化的，过宽过窄的脉冲会引起过调制或调制不足，接收到的数据便会出现错误。
所以单片机必须要工作在可靠的收发区域。
•F05P有4个功能引脚，因为体积小功耗低，无天线只能满足短距离使用，而天线对距离起着很大的作用，天线能否匹配也是很关键，匹配良好的天线能增加几倍的距离，匹配不好的天线效果很差甚至会引起频率漂移。
天线的长度应取发射频率的1/4波长，可以用一根直径0.5-1毫米，长度（433M）18厘米；（315M）24厘米的漆包线代替。
但天线必须拉直，指向无所谓。
短于1/4波长或弯曲的天线效果会很差。
•F05TP应垂直安装在印板边部，应离开周围器件5mm以上，以免受分布参数影晌而停振。
FO5T发射距离与输入信号，发射电压，电池容量，发射天线及环境有关。
在障碍区由于折射反射会形成一些死区及不稳定区域，不同的收发环境会有不同的收发距离。
•F05P最简单的应用电路见F05E。
调整输入端限流电阻可调整发射电流。
当R为240K时发射电流最小为0.2mA，发射功率最小，距离约几米。
•F05P对应接收电路根据需求可选用J04VJ04TJ04PJ04E34003100等同频率接收模块配套。
2.2JO4V芯片
2.2.1J04V的主要特点
1.输出无噪声干扰（零电平）
2.极低功耗（工作状态3V/0.2mA）
3.特小体积（不需要外接天线）
图2-4J04V实物
2.2.2J04V的引脚定义
1--外接天线
2--数据输出端
3--数据反向输出端[配F05P+使用]
4--工厂测试端[悬空]
5--地
6--正电源（DC+3V）
图2-5引脚定义
2.2.3J04V的性能参数
•接收频率：
315MHz433MHz
•工作电压：
DC3V（2.6--3.5V）
•工作电流：
0.15--0.3mA
•调制带宽：
10K
•输出电平：
TTL电平
•接收灵敏度：
-90dBm
•电路结构：
超再生
•外形尺寸：
10×23×5mm（宽X长X厚）
•工作温度：
-40℃--+60℃
图2-6性能参数
2.2.4J04V的应用说明
•J04V工作频率为315MHz及433MHz，可以定做300470MHz之间与声表面波谐振器对应的频率。
•J04V性能与J04P及J04E基本相同，是J04P及J04E的改进型低功耗产品，但引脚不兼容。
J04V与J04T性能有区别但引脚兼容可直接替换。
为方便后级电路的电平接口J04V、J04T增加了数据反相输出端，无数据时2脚输出为零电平，3脚为高电平,可输出2mA的驱动电流。
若驱动低阻抗负载会引起J04V及J04T工作电压的不稳定。
•J04V工作电压范围：
2.63.5V；2.6V时工作电流在0.15mA；3V时约0.2mA；3.5V时约在0.3mA。
•J04V适合电池或线性电源，可采用3.7K4.7K电阻从5V取得33.5V，再加220UF电解电容滤波，电解电容的接地点必须靠近J04V的地，J04V输出能力可驱动一支发光二极管。
如果从6V以上的电压用电阻降压会引起工作电压的不稳定。
也可以从220V用电容降压整流滤波后用7805取得5V再用3.7K4.7K电阻降压滤波取得3.3V。
不适合用稳压管串联分压。
接收模块的电源直接影响到接收电路的稳定性，也是接收电路的主要干扰源，J04V不适合开关电源也不适合用实验室大整流电源做试验。
J04V不适合与发射用同一电源做试验。
•J04V顶部镀银电感不要碰压，否则会引起频率偏移距离变近。
•J04V内部具有放大整形电路，只适合数据信号的接收而不适合模拟信号。
•J04V在A处点可根据需要接一支470K1M的电阻可使J04V输出更干净，但接收灵敏度会降低。
•J04V应按装在印板边部并离开周围器件5mm以上，要垂直于线路板，否则会引起频率偏移。
如果器件较多还必须注意地线布局合理，如果有晶振或其他信号源必须远离J04V，否则会引起很多无法排除的干扰致使接收电路无法正常工作。
•J04V可外接天线提高接收灵敏度，天线长度不限。
2.3PT2262\2272编解码器
2.3.1PT2262\2272编解码集成电路工作原理
PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262/2272最多可有12位（A0-A11）三态地址端管脚（悬空,接高电平,接低电平）,任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位（D0-D5）数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。
编码芯片PT2262发出的编码信号由：
地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。
当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100％的调幅。
一、PT2262的点
1、CMOS工艺制造，低功耗
2、外部元器件少
3、RC振荡电阻
4、工作电压范围宽：
2.6-15v
5、数据最多可达6位
6、地址码最多可达531441种
二、应用范围
1、车辆防盗系统
2、家庭防盗系统
3、遥控玩具
4、其他电器遥控
名称
管脚
说明
A0-A11
1-8、10-13
地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”（悬空）,
D0-D5
7-8、10-13
数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉
Vcc
18
电源正端（＋）
Vss
9
电源负端（－）
TE
14
编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效；
OSC1
16
振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率；
OSC2
15
振荡电阻振荡器输出端；
Dout
17
编码输出端（正常时为低电平）
图2-7应用范围
图2-8仿真图
上面是我们从超再生接收模块信号输出脚上截获的一段波形，可以明显看到，图上半部分是一组一组的字码，每组字码之间有同步码隔开，所以我们如果用单片机软件解码时，程序只要判断出同步码，然后对后面的字码进行脉冲宽度识别即可。
图下部分是放大的一组字码：
一个字码由12位AD码（地址码加数据码，比如8位地址码加4位数据码）组成，每个AD位用两个脉冲来代表：
两个窄脉冲表示“0”；两个宽脉冲表示“1”；一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的“悬空”
2262每次发射时至少发射4组字码，2272只有在连续两次检测到相同的地址码加数据码才会把数据码中的“1”驱动相应的数据输出端为高电平和驱动VT端同步为高电平。
因为无线发射的特点，第一组字码非常容易受零电平干扰，往往会产生误码，所以程序可以丢弃处理。
图2-92262波形图
PT2272解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。
M表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。
后缀的6和4表示有几路并行的控制通道，当采用4路并行数据时（PT2272-M4），对应的地址编码应该是8位，如果采用6路的并行数据时（PT2272-M6），对应的地址编码应该是6位。
2.3.2PT2262/2272芯片的地址编码设定和修改应用
在通常使用中，我们一般采用8位地址码和4位数据码，这时编码电路PT2262和解码PT2272的第1～8脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：
悬空、接正电源、接地三种状态，3的8次方为6561，所以地址编码不重复度为6561组，只有发射端PT2262和接收端PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用，遥控模块的生产厂家为了便于生产管理，出厂时遥控模块的PT2262和PT2272的八位地址编码端全部悬空，这样用户可以很方便选择各种编码状态，用户如果想改变地址编码，只要将PT2262和PT2272的1～8脚设置相同即可，例如将发射机的PT2262的第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的PT2272只要也第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。
当两者地址编码完全一致时，接收机对应的D1～D4端输出约4V互锁高电平控制信号，同时VT端也输出解码有效高电平信号。
用户可将这些信号加一级放大，便可驱动继电器、功率三极管等进行负载遥控开关操纵。
图2-10实物图
设置地址码的原则是：
同一个系统地址码必须一致；不同的系统可以依靠不同的地址码加以区分。
至于设置什么样的地址码完全随客户喜欢。
PT2262和PT2272除地址编码必须完全一致外，振荡电阻还必须匹配，否则接收距离会变近甚至无法接收，随着技术的发展市场上出现一批兼容芯片，在实际使用中只要对振荡电阻稍做改动就能配套使用，根据使用经验下面的参数匹配效果较好：
编码发射芯片
编码接收芯片
PT2262
PT2260
SC2260
SC2262
CS5211
PT2272/SC2272/CS5212
1.2M
无
3.3M
1.1M
1.3M
200K
1.5M
无
4.3M
1.4M
1.6M
270K
2.2M
无
6.2M
2M
2.4M
390K
3.3M
无
9.1M
3M
3.6M
680K
4.7M
1.2M
12M
4.3M
5.1M
820K
2.4三极管8550、8050引脚参数及应用
2.4.18550参数
图2-118550管脚图
1.发射极2.基极3.集电极
8550参数:
集电极-基极电压Vcbo：
-40V
工作温度：
-55℃to+150℃和8050（NPN）相对。
2.4.28050参数
8050三极管参数:
类型:
开关型;
极性:
NPN;
材料:
硅;
最大集存器电流（A）:
0.5A;直流电增益:
10to60;
功耗:
625mW;
最大集存器发射电（VCEO）:
25;
频率:
150KHz
第3章系统分析与设计
3.1需求分析
3.1.1系统目的
本系统的目标是通过315MHz的F05T\J04V无线通信技术实现遥控车的控制。
3.1.2系统功能需求
总体上分为四大功能模块，包括控制信息产生模块、控制信息发送模块、控制信息接收模块、驱动模块，具体功能分别如下：
1.控制信息产生模块：
通过四个触点开关，实现前进、后退、左转、右转的控制信息的产生。
2.控制信息发送模块：
包括前进、后退、左转、右转控制信息的发送，通过一个F05T模块来实现。
3.控制信息接收模块：
包括前进、后退、左转、右转控制信息的接收，通过一个J04V模块来实现。
4.驱动模块：
通过两个马达实现车辆的前进、后退、左转、右转。
3.1.3故障处理
对于在焊接测试阶段系统所出现的故障，未能
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