遥控赛车设计.docx
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遥控赛车设计
电IVT-REJX-50》
苏州工业园区职业技术学院
毕业项目
2012届
IVT-REJX-51
苏州工业园区职业技术学院
毕业项目任务书（个人表）
系部：
电子工程系
毕业项目类别：
毕业设计
毕业项目题目：
遥控赛车的设计与制作
指导教师：
栾伟峰
职称：
副教授
类别：
专职
学生：
李若夫
专业：
光电子技术
班级：
光电09301班
1、毕业项目的主要任务及目标
任务:
结合工作实际及学校所学内容研究与分析遥控赛车的结构与工作原理。
目标:
根据所学知识以及资料，清楚认识遥控赛车的具体内部结构以及详细的工作原理并完成7000字左右论文。
2、毕业项目的主要内容
一．遥控赛车的简要介绍
二．遥控赛车的工作原理
三．遥控赛车的结构和设计
四．遥控赛车使用的注意项和所出现的问题
续表：
3、主要参考文献
4、进度安排
毕业项目各阶段任务
起止日期
1．毕业项目的主题选择
2012/1/1—2012/2/10
2．毕业项目资料的搜集
2012/2/10—2012/4/20
3．毕业项目初稿的完成
2012/4/20—2012/4/30
4．对毕业项目的修改
2012/5/1—2012/5/7
5．依据导师建议再次修改
2012/5/8—2012/5/20
6.最终完成
2012/5/25
注：
此表在指导老师指导下填写。
诚信声明
本人郑重声明：
所呈交的毕业项目报告/论文《光电传感器的原理与应用》是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。
论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。
本声明的法律结果由本人独自承担。
作者签名：
2012年5月20日
摘要
在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，目前常见的是遥控模型车（Radiocontrol简称R/C），意味着远程控制，即遥控模型。
遥控车？
是儿童的玩具小车么？
没有接触过遥控模型的朋友可能认为遥控车就是商场买的那种，小朋友玩的遥控玩具，其实这是一个错误的认识。
玩具的一般定义为“设计为或者预定为供14岁以下儿童游戏中使用的产品”。
而遥控模型车是针对14岁以上的，具有一定知识和智力的人。
而且更重要的是，玩遥控模型车需要经验、经济基础、智慧和投入，并具有一定的危险性。
它的高性能是小孩子玩具所不可能提供的，因此，遥控模型车是一项爱好运动。
关键词：
自动控制；遥控赛车；原理；设计
设计者：
李若夫
指导老师:
栾伟峰
一、前言
目前常见的是遥控模型车（Radiocontrol简称R/C），意味着远程控制，即遥控模型。
遥控车？
是儿童的玩具小车么？
没有接触过遥控模型的朋友可能认为遥控车就是商场买的那种，小朋友玩的遥控玩具，其实这是一个错误的认识。
玩具的一般定义为“设计为或者预定为供14岁以下儿童游戏中使用的产品”。
而遥控模型车是针对14岁以上的，具有一定知识和智力的人。
而且更重要的是，玩遥控模型车需要经验、经济基础、智慧和投入，并具有一定的危险性。
它的高性能是小孩子玩具所不可能提供的，因此，遥控模型车是一项爱好运动。
遥控模型车简称RCCar，遥控模型车不是玩具，它其实是"真正汽车的缩小版本"，它有着和汽车相同的动力系统（发动机、排挡），还有悬挂系统；有高性能的轮胎，可以承受跟F1相当的4个G的离心力。
更拥有着真车当中那些超级跑车的操控感觉。
如果把遥控模型车放大到真车的大小，相信法拉利，保时捷都不是它的对手，以1:
8（真实汽车缩小到8分之一）内燃机平路遥控模型车为例，在短短的1.6秒就可以完成0-100KM的加速，并且轻易就可以达到140KM，试问小孩的玩具又哪里有如此性能呢！
说得再简单一些，遥控模型车其实就是一部真实跑车的缩影,只不过我们不是坐在车里操控罢了。
高性能代表高造价，但遥控模型车是普及型爱好，并非只是有钱人的玩意。
相信很多感兴趣的人看到一些模型车爱好者在玩车的时候，都会问：
“这车多少钱？
能跑多快啊？
”当听到答案后，多数会大吃一惊....“这么贵？
不就是小孩子的玩具吗？
”相信大多数爱好者都会对你说：
“呵呵,这不是玩具。
”玩家们为了追求性能，遥控车使用了大量的高科技及高级材料。
这决定了遥控车的价格普遍比玩具车要贵。
但是，并不是所有遥控车都追求终极的性能而超级昂贵的，市面上有大量的性能没那么高，价钱相对便宜的普及型遥控车，国内工薪阶层也负担得起。
而且普及型的对驾驶技术，设备要求都没那么高。
投入比较少，维护费用也比较少。
或许你会问，我为什么不一买就买个最高性能的？
其实，入门者并不具备控制高性能车辆的能力及经验技术，正如刚考车牌的人不可能控制法拉利跑车一样。
所以，玩遥控车还是必须从入门级的车子玩起。
并且普及型车子的外表具有更强的像真性，可以配上各种几可以乱真的车壳，让你无需购买昂贵的汽车也可以拥有它的动感外型。
1.1什么是遥控车
遥控车即可以通过无线电遥控器远距离控制的模型汽车。
一般可分为：
玩具、车模（R/C）、警用等几类。
根据车体的外型又可分为：
房车（平跑车）、越野车、大脚车、货柜车等等。
1.2遥控车的分类
遥控模型车一般按使用的动力来源分类为：
电动遥控模型车（ElectricalPower）简称EP和油动遥控模型车（GasPower）简称GP两种
1.2.1电动遥控模型车（ElectricalPower）
电动遥控模型车顾名思义就是使用油门做为动力，输出电能到电动机（马达）上，电动机再推动动车子。
电动遥控模型车（简称电车）是很多入门者的首选，因为它只要有“电的地方”就能把进行充电，充满电的电池就能驱动车子行走，而且电车的惯性小，操控技巧在“入门级别车”中是属于容易掌握的，但是千万不要认为：
电动遥控模型车是“低级”的遥控车，其实电动车车速是十分快的：
能轻易达到60KM以上，大家可以在网上找一些遥控模型车的视频来看，对电动车有一个感性的认识。
初学者可能会认为：
油动遥控模型车的车速肯定比电动车快，总觉得油车才是真正的遥控模型车，其实这是一种错误的观念，电动车的速度一点都不慢。
电动车的线性输出好，重量也较油车轻，所以电动车的操控灵活，弯道的速度往往高于油车，如果比赛的场地是多湾道、直道较短的，电动车的单圈成绩往往比油车快。
竞赛级别的电动车的精度和灵敏度是十分惊人的，车架大多使用炭化纤维制造，金属部件多数是：
钛合金和最高级别的铝合金，全车超过12个可调较部分，适应不同场地，力求发挥车架最大潜力！
1.2.2油动遥控模型车（GasPower）
油动遥控模型车（简称油车）是彭湃动力的化身，油车是使用遥控模型车专用的燃料（不是汽油，当然模型车中也有使用汽油作动力的车种，比例为1：
5，亚洲极少人玩）。
绝大部分油车都是使用二冲程风冷发动机，这种发动机的优点是加速快，维修简单。
现在的1：
10油动房车（平跑车）的发动机输出已经达到2匹马力，在重量不到2KG的车架中使用2匹马力的发动机作动力，可以预计油车的速度一定十分惊人，在直路上：
以1：
10油房为例，达到80KM是很容易的事情，100KM也绝非难事，而且加速十分迅速，由静止到60KM，大概2秒可以完成。
近年国内和港澳地区十分流行油车，原因是：
每次玩油车的时间可以比较长，只要不断补充燃油就可以连续行走（电车在10分钟内就没电，比赛级别modify的电车6分钟就没电），而且油车的加速凌厉，彭湃的发动机声浪使人觉得兴奋，加上油车需要维护的设备少，近几年油车的赛事也较多。
油车越来越受欢迎，即使是初学者，选择购买油车也是一个好选择，现在油车的保养维护已经比较简单，而且油车比赛的时间长，更好提高驾驶技术，积累更多经验
1.3遥控赛车的市场营销情况
我国遥控赛车市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励遥控赛车产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。
投资者对遥控赛车市场的关注越来越密切，这使得遥控赛车市场越来越受到各方的关注。
本报告侧重行业宏观发展研究分析，从行业现状、产品市场、技术水平、产业链运行、产业政策、企业竞争、产品进出口、行业投资等角度对遥控赛车市场的发展进行细致研究。
我们通过专家访谈定性分析和统计数据定量分析来揭示遥控赛车市场当前发展的规律、特点、存在问题，在此基础上提出相应的建议。
第一时间准确获取遥控赛车市场发展深度分析研究，是您领先竞争对手的关键，通过本报告，可以使深刻洞悉本企业所处的市场现状及未来趋势动向，通过制定先发制人的竞争战略，在激烈的市场竞争中取得优势。
1.4无线电遥控赛车的现代发展
1984年， 相关电气公司的加利福尼亚州科斯塔梅萨推出RC10越野电动赛车，这模型是一个由相关电器的“在道路上赛车硝基甲烷为动力的常规线路离境。
作为一个高档次的无线电控制汽车设计，对RC10越野车底盘是由阳极制造，航空级铝合金 合金 。
在减震器被加工，充油和完全可调，他们也来自同一个铝合金制作。
悬架控制臂是由高冲击尼龙 ，因为是三片轮 。
可选金属屏蔽球轴承，有时纳入RC10车轮和变速箱 。
该RC10传输包含一个创新的差异具有淬硬钢对钢球压环-这使得它几乎无限轨道条件的任何调整。
该RC10迅速成为电动越野赛车的主导模式。
1986年，舒马赫赛车产品发布了他们的CAT（竞争全地形）的车辆，被广泛认为是最好的四轮驱动越野“越野车”的时候赛车手。
在CAT赢取1987年越野世界锦标赛。
这款车是为激起记在四轮驱动电动越野赛车的兴趣。
吉尔Losi小，他的家人跑了“牧场坑店R/C”在赛马场波莫纳，加利福尼亚州 ，他的大学转向工程研究，主要是在现场注塑塑料，导致他的团队Losi基础。
当JRX-2，第一组Losi越野车，被释放，它开始与相关的团队一直延续到这一天的竞争。
团队Losi继续争取到的成果，其中包括业界第一款全天然橡胶轮胎，第一个美国制造的四轮驱动赛车越野车，以及全新的汽车类，数量1/18-scale迷你-T越野电气。
虽然Losi和有关似乎主宰大部分美国市场， Traxxas ，（另一家美国公司，为T-MAXX和REVO3.3闻名），和京商 （日本），也使得竞争两轮驱动外赛车模型。
虽然Losi及相关人在美国接近的对手，舒马赫越野车型之一仍然是欧洲爱好者的欢迎。
电器和汽车已经走在硝基权力方面很长的路要走。
电动汽车已经从非可修复刷电机和镍镉电池，无刷电机和锂聚合物 。
硝基汽车已经从小型发动机巨大的0.36-.80是在大怪物卡车用发动机。
二、遥控车的结构与原理
2.1遥控车的基本结构
遥控车可简单分为遥控（发射）部分和车身（接收）部分如下图所示
（图2.1.）
遥控赛车的基本原理是：
遥控器发射电磁波，前进，倒退，左右转弯发出的是不同频率的电磁波，当赛车上的天线接收到这些电磁波时，再把收到的电磁波转化成电信号，控制各个机械装置。
无线电遥控模型的设备一般都包括以下几个部分：
遥控发射机、遥控接收机、执行舵机、电子调速器组成。
2.2各单元的作用
2.2.1.遥控发射机
就是我们所说的遥控器，由于它外部有一个长长的天线，遥控指令都是通过机壳外部的控制开关和按钮，经过内部电路的调制、编码，再通过高频信号放大电路由天线将电磁波发射出去。
目前模型常用的遥控发射机有三种类型：
一种是盒式按键手持用的小型遥控发射机；一种是便携杆式遥控发射机；另一种是手持枪式遥控发射机。
前一种多为开关式模拟电路的遥控系统，为一般普通的玩具遥控车模、船模或航模使用，电路的设计和制作比较简单，动作的指令都为“开”和“关”两种，虽然通道的数量可以很多，遥控的性能和距离较低。
而发射机为杆式和枪式两种通常为比例式的无线电遥控器，在动态仿真模型中是当今最为流行的遥控操作系统。
比例遥控杆式发射机有两个操纵杆，左边的杆用来控制模型车的速度及刹车（前进或后退），右边的杆控制模型车的方向。
枪式发射机用一个转轮（方向盘）和一个类似手枪扳机的操纵杆来分别控制方向和速度。
除了这些基本功能之外，一些较高级发射机还运用了先进的电脑技术，增加了许多附加的功能，如储存多种模型车、船的调整数据，一机多用；有计时、计圈功能，方便练习和比赛；有大型液晶显示屏幕，可显示工作状态和各种功能。
2.2.2.遥控接收机
遥控接收机是安装在车模或船模上用来接收无线电信号的。
它会处理来自遥控发射机的无线电信号，将所接收的信号进行放大、整形、解码，并把接收来的控制信号转换成执行电路可以识别的音频信号或是数字脉冲信号，传输给车模上或船模上的其他电子部件，如：
舵机电路、电子调速器电路等执行机构，这样一来我们的车模或船模，就会通过这些执行机构来完成我们所发出的动作指令。
由于接收机是装在模型飞机上、车上或船上的，一般都尽量做得很小巧，有两个火柴合大小，重量仅几十克，但大都为具有很高的灵敏度，性能低一些的接收距离也有几百米，而好的却能接收千米外发射来的无线电信号。
接收机一般都要与发射机配套使用，通常使用专用的电池组或使用六伏直流电源（4节5号电池）。
2.2.3.伺服舵机
舵机是把从接收机传来的信号转换为机械的动作的一种机电一体的装置，主要作用是把接收机收到的电信号转换成相应的机械动作，借此完成方向和速度的控制。
伺服舵机根据不同用途又可分为普通舵机、强力舵机和微型舵机。
普通舵机能满足一般使用要求；强力舵机通常被用在较大的模型或受力较大的控制机构上（如越野车的转向机构）；微型舵机则常被用于尺寸和受力都比较小的模型车模或船模上。
但有的舵机也常分离成单独的个体，这种机电分离的形式常用在非比例执行的控制电路当中，早年我们常把它称作随动器或擒纵器，实际就是一个齿轮减速装置，现在的一些开关型的遥控系统常采用它。
比例舵机则与往常大不一样，不仅体积小而且精密，是现在比例遥控系统常用的动作执行机械。
2.2.4.电子调速器
电子调速器就是我们通常所说的电调，是专门用在电动遥控模型上的动力输出控制装置，它是控制车模或船模上的电动机的转速和正转反转的一种电子控制电路。
也可以说电子调速器是接收来自接收机控制信号的一种放大装置，它将所接收到的比例信号放大成电动机可直接使用的电压和电流供电动机工作。
它与普通的机械式调速器相比，有体积小、寿命长、效率高、输出功率大的优点。
一些高级的电子变速器还运用了数码技术，采用高频操作，有多种程式刹车、温控自动保护以及自动断电等功能。
2.3发射部分的原理
无线电遥控器的工作原理前面我们介绍了模型无线电遥控器的组成，下面我们再介绍一下模型无线电遥控器的工作原理和控制原理，本文以一般的动态模型用四通道比例遥控设备系统为例，介绍一下它的发射机、接收机、舵机、电子调速器等部分的工作原理。
四通道比例遥控发射机设备，外部开关和各部分名称则分别为：
在发射机机壳的面板上分别有两个控制l、2通道和3、4通道动作指令的操纵杆，又称遥控杆。
对应X轴与Y轴方向的两个操纵杆的两边分别相对应的是4个通道的微调装置，可分别对1、2通道和3、4的控制动作进行细致的微调。
在发射机后面的电池盖下，一共设置有6个舵机或电子调速器的换向开关，分别用于变换舵机摇臂的偏转方向。
在左下角则是可插拔的石英晶体振荡器，用于变换遥控器的工作频率。
接收机和舵机、电子调速器，以及接收机电源装置所组成的接收控制系统，其中接收机是用来接收从发射机传来的指令信号，经过放大、解码等处理后，指挥舵机和电子调速器作出与发射机指令相对应的动作。
接收机电池是专门给接收机和舵机供电的，由4节普通5号干电池或镍氢电池串联而成。
动力电池组则是给电子调速器提供工作能源，它一般采用较大容量的电池或蓄电池组成。
下面我们在这里简要谈一谈比例遥控设备的工作原理。
发射机的组成如图4所示,它基本上是由操纵器、编码电路、开关电路、高频电路所组成。
操纵器与可变电位器电路连接，而可变电位器又与信号发生电路和编码器电路连接，编码器所产生的信号通过开关电路搭载在高频无线电发射器上由天线发送出去,这个过程有点像用火车运载货物,操纵者相当于货运调度员,动作指令信号相当于货物，而高频无线电波相当于火车，把“货物“搬上“火车“的这个过程称为调制，将信号调制为AM称调幅，而将信号调制为FM则称调频。
至于说在遥控器中标明PPM和PCM，只是编码调制的方式不同，PPM为脉位调制，而PCM则为脉宽调制，前者是在发射时将模拟信号转换为数字信号，而接受时再将数字信号转换为模拟信号，经放大电路驱动执行机械动作。
而PCM则不同，它是一种纯数字信号输出的形式，所以信号还原好，受到的外界干扰也小，并且电路的设计和调试也相对简单。
那么发射机和接收机是怎样发射和接受信号的呢？
下面我们简单的介绍一下它的发射和接收原理。
当遥控发射机发出的无线电波时,Ta——Td操纵杆用脉冲信号及Ts矩形波（共5个信号）组成一个周波，在1秒时间内大约自动重复出现30个周波，比例脉冲的宽度一般为1.5ms±0.5ms。
Ta——Td分别与和操纵杆连接的可变电位器相对应，当操纵杆运动时,Ta——Td的信号随之改变其时间宽度，促使与接收机连接的舵机边做出相应成比例的动作。
Ts信号不是用于操纵杆的，它是一个固定的时间脉冲，它有较长的时间宽度，其作用是当接收机由于杂音信号干扰而引起信号排列紊乱时，它能自动整形使接收机能够识别。
在脉冲信号之间的To是没有无线电信号的间隔期，也就是我们所说的脉冲宽度，它能使接收机可靠地区别多个连续的脉冲信号。
接收机基本上是由选频电路、放大电路、译码电路等部分组成。
从接收放大电路出来的脉冲信号，通过译码电路后就能分别独立地取出由发射机发出的操纵杆动作信号。
Ta——Td，并分配到不同的译码地址输出口。
这个过程有点像货物运达目的地车站后，把货物卸下来并分类送给不同的使用者。
接收电路相当于接货和卸货人员，它把“货物”卸下来后，再由货物分类人员（译码电路）把“货物”输送给不同的用户，于是各个执行舵机或电子调速器便开始执行各自的任务。
舵机是由电子电路和机械减速装置所组成的动作执行机构，它通过接收机能够取出由发射机操纵杆生成的比例信号，能够作出与该信号相对应的具体动作。
由于它需要动作的反馈去引导电路的工作，所以必须安装马达和齿轮减速机构。
作为发射机操纵杆动作与模型动作之间的动作媒介，舵机的可靠性和稳定性是极为重要的。
发射机与接收机不同的编解码电路，要配用不同的执行舵机电路，如模拟信号或数字信号。
舵机电路对于信号的接收，都要经过与机内的振荡脉冲进行脉宽或脉位的比较，经放大后驱动减速机构动作，同时将机械的动作信号反馈到比较电路，以便掌控比较的脉冲，使之与发射机操纵杆所发出的操控角度达到同步。
以上我们简单地介绍了模型用无线电遥控系统的组成和工作原理，早期的调幅式（AM）比例式遥控器虽说原理相同，但由于电路的组成较为复杂，况且安装和调试不便，所以现在市场上所销售的都是采用数字集成电路的比例遥控电路。
2.4接收部分的原理
下图为遥控车遥控接收部分原理图
（图2.4.1）
该电路由315MHz无线数据接收模块，解码集成PT2272-M6，D触发器4013和驱动电路组成。
315MHz无线数据接收模块的实物图如图5及图6，分别是超再生式接收模块和超外差式接收模块。
超再生式接收模块接收灵敏度为-105dbm，采用带骨架的铜芯电感将频率调整到315MHz后封固，这与采用可调电容调整接收频率的电路相比，温度、湿度稳定性及抗机械振动性能都有极大改善。
超外差式接收模块抗干扰能力较强，自身辐射极小，背面有网状接地铜箔屏蔽，可以减少自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入；输出端的波形在没有信号时比较干净，干扰信号为短暂的针状脉冲，不像超再生式接收电路会产生密集的噪声波形，但近距离强信号时可能有阻塞现象。
（图2.4.2）
在无线接收模块D1没有接收到空间的315MHz信号时，输出的只是干扰信号，解码集成PT2272-M6输出端D0~D5均为低电平，进退电机和转向电机均不转，蜂鸣器不响，车灯因受由D触发器U2A组成的双稳态电路影响，状态不定，可能是熄灭或发光。
当发射部分电路的按钮S1按下时，无线接收模块D1将接收的编码信号送到解码集成IC1进行解码，这时引脚8（D5）输出高电平，蜂鸣器发声；其对应的按钮S2按下时，D触发器U2A组成的双稳态电路翻转，控制车灯的发光状态。
发射电路的按钮S3、S4控制进退电机的正反转，从而控制模型车的进行和后退。
按钮S5、S6控制转向电机的正反转，从而控制模型车的向左或向右方向行驶。
三、我来设计遥控赛车
3.1遥控车的控制程序
我做的遥控车目前的功能有：
前进，后退，开始，停止，左转，右转用的无线发送接收方式，用pt2262编码，pt2272解码。
上述功能我们采用51单片机来实现。
51单片机控制，用单片机发送，容易控制和实现半智能化；电路图看程序即可看出。
3.1.1发射部分的单片机控制程序
#include"reg51.h"
sbitstart=P3^3;
sbitstop=P3^4;
sbitqianj=P1^2;
sbithout=P1^1;
sbitzuoz=P1^0;
sbityouz=P1^3;
sbitjias=P3^1;
sbitjians=P3^2;
sbitfashe=P2^4;
voiddelay_ms（unsignedcharnn）
{
unsignedchari,j,k;
for（i=nn;i>0;i++）
for（j=2;j>0;j--）
for（k=248;k>0;k--）;
}
voidmain（）
{
fashe=0;
while
（1）
{
if（qianj==0）
{
delay_ms（10）;
if（qianj==0）
{
while（!
qianj）;
P2=0x08;//前进
fashe=1;
delay_ms（50）;
fashe=0;
}
}
if（hout==0）
{
delay_ms（10）;
if（hout==0）
{
while（!
hout）;
P2=0x04;
fashe=1;
delay_ms（50）;
fashe=0;
}
}
if（zuoz==0）
{
delay_ms（10）;
if（zuoz==0）
{
P2=0x02;
fashe=1;
delay_ms（50）;
fashe=0;
}
}
if（youz==0）
{
delay_ms（10）;
if（youz==0）
{
P2=0x01;
fashe=1;
delay_ms（50）;
fashe=0;
}
}
if（jias==0）
{
delay_ms（10）;
if（jias==0）
{
P2=0x0c;
fashe=1;
delay_ms（50）;
fashe=0;
}
}
if（jians==0）
{
delay_ms（10）;
if（jians==0）
{
P2=0x03;
fashe=1;
delay_ms（50）;
fashe=0;
}
}
if（start==0）
{
delay_ms（10）;
if（start
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