基于單片機(jī)的智能玩具飛機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u3477第一章概述 2270081.1遙控小飛機(jī)的特點(diǎn) 2285021.2本研究的背景和意義 2115201.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 329355第二章整體設(shè)計(jì) 484842.1遙控小飛機(jī)的功能要求 4258582.2遙控小飛機(jī)的工作原理 4636第三章遙控小飛機(jī)的硬件選擇 4107503.1單片機(jī)選擇 4169173.2遙控小飛機(jī)的彩燈模塊設(shè)計(jì) 6252573.2.1彩燈選擇 6185173.2.2彩燈工作原理 7315593.3遙控小飛機(jī)的音樂(lè)模塊設(shè)計(jì) 7184323.3.1揚(yáng)聲器選擇 7155743.3.2音樂(lè)播放原理 8271973.4遙控小飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)模塊設(shè)計(jì) 9101113.4.1電機(jī)型號(hào)選擇 991583.4.2電機(jī)控制器選擇 9177863.4.3遙控小飛機(jī)運(yùn)行原理 10175873.5遙控小飛機(jī)的遙控模塊設(shè)計(jì) 12251463.5.1遙控方式選擇 1280623.5.2紅外線(xiàn)發(fā)射接收裝置型號(hào)的選擇 13122543.5.3紅外遙控原理 1318728第四章遙控小飛機(jī)的軟件控制設(shè)計(jì) 16300064.1開(kāi)發(fā)平臺(tái)Keil 16173374.2彩燈模塊控制 17288924.3音樂(lè)模塊控制 18116174.4遙控運(yùn)動(dòng)模塊控制 1816948第五章Proteus仿真 2087135.1Proteus簡(jiǎn)介 20284955.2Proteus仿真圖 2010780第六章SolidWorks建模 215894第七章總結(jié) 23中文摘要在國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)生活水平飛速上升的形勢(shì)下，新生代父母比上一輩對(duì)自己孩子的關(guān)注程度要大得多。現(xiàn)在的父母不僅看重對(duì)孩子的教育，也對(duì)下一代的生活水平和心理健康同樣重視，因此嬰幼兒玩具行業(yè)迎來(lái)黃金時(shí)代，而遙控智能玩具飛機(jī)作為嬰幼兒玩具的代表，對(duì)其進(jìn)行研究設(shè)計(jì)是非常有意義的。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，用89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)可以顯示彩燈和播放音樂(lè)的紅外遙控的小飛機(jī)。小飛機(jī)的流水燈模塊的開(kāi)啟和關(guān)閉和音樂(lè)模塊的播放和切換通過(guò)按下相應(yīng)的按鍵來(lái)運(yùn)行程序改變單片機(jī)的相應(yīng)引腳電平的高低來(lái)控制；紅外控制模塊通過(guò)紅外協(xié)議來(lái)對(duì)遙控器按鍵的編碼用紅外脈沖輸出，然后經(jīng)過(guò)紅外接收裝置接收紅外脈沖將其解碼繼而控制電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)小飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)；通過(guò)Proteus仿真軟件對(duì)模擬原件的選材和接線(xiàn)再將編譯好生成的hex文件導(dǎo)入單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)調(diào)試完成仿真；在小飛機(jī)外觀方面用SolidWorks三維建模軟件來(lái)給小飛機(jī)建立一個(gè)嬰幼兒喜愛(ài)的圓潤(rùn)小飛機(jī)模型。關(guān)鍵詞：C52單片機(jī)；紅外遙控；彩燈控制；Proteus仿真；SolidWorks建模第一章概述1.1遙控小飛機(jī)的特點(diǎn)智能遙控小飛機(jī)作為幾十年來(lái)科技發(fā)展的結(jié)晶，其集成了機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、光學(xué)等一系列學(xué)科，與十幾年前普遍的玩具小飛機(jī)大有不同。之前的玩具小飛機(jī)大多只能完成前進(jìn)動(dòng)作，在撞到障礙物時(shí)電機(jī)還在一直運(yùn)行，這樣可能會(huì)導(dǎo)致電機(jī)線(xiàn)圈部分的磨損甚至直接報(bào)廢，造成使用壽命很短，很多時(shí)候只能讓使用者正常把玩數(shù)個(gè)星期，之后若不更換電機(jī)馬達(dá)則不能繼續(xù)使用。而且其開(kāi)關(guān)往往在玩具底部，使用前打開(kāi)開(kāi)關(guān)讓輪子空轉(zhuǎn)然后再放到地面上讓其運(yùn)行，這樣不僅會(huì)損傷電機(jī)而且對(duì)電機(jī)外接輪子的磨損也是很大的，因此在當(dāng)今科技更新速度飛快的大環(huán)境下被其他更優(yōu)秀的產(chǎn)品淘汰。而遙控智能小飛機(jī)則不會(huì)有上述的缺點(diǎn)，使用前僅需打開(kāi)玩具上的總開(kāi)關(guān)，再配合對(duì)應(yīng)的遙控器即可對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，這樣以來(lái)玩具的可玩性更高，也可以有一些例如漂移的花式操作來(lái)吸引更多的潛在用戶(hù)。在其運(yùn)行的過(guò)程中不用玩家去追它來(lái)手動(dòng)調(diào)整運(yùn)行方向，只需一個(gè)配套的遙控器即可對(duì)其發(fā)出如前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止等指令，方便又快捷。不僅如此，智能遙控小飛機(jī)的可移植性更高，對(duì)于學(xué)過(guò)相關(guān)知識(shí)的人來(lái)說(shuō)如果不滿(mǎn)足與其自帶的幾個(gè)遙控指令可以自己燒錄程序進(jìn)去更改指令將其變成如定時(shí)運(yùn)行等操作來(lái)滿(mǎn)足自己的需求，不用再單獨(dú)買(mǎi)一個(gè)帶有相關(guān)指令的載具，節(jié)省了時(shí)間與精力又鍛煉了自身的動(dòng)手能力。綜上，智能遙控小飛機(jī)集智能化、高可玩性、可移植性等于一體，可以說(shuō)在玩具行業(yè)獨(dú)占半壁江山。1.2本研究的背景和意義玩具小飛機(jī)隨著傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能及其它相關(guān)學(xué)科的迅速發(fā)展，正向著智能化的方向發(fā)展。智能化玩具飛機(jī)控制系統(tǒng)囊括了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和人工智能技術(shù)等多方面的技術(shù)，它是一個(gè)綜合體，有環(huán)境的感知功能，實(shí)時(shí)的決策與規(guī)劃功能，以及行為的控制和執(zhí)行等功能，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。隨著國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)生活水平的提高，成年人對(duì)下一代的關(guān)注已經(jīng)從上個(gè)世紀(jì)的“求溫飽，能養(yǎng)活”上升到“不讓孩子輸在起跑線(xiàn)上”，無(wú)論是城鎮(zhèn)還是農(nóng)村居民對(duì)下一代的投資比例已經(jīng)達(dá)到一個(gè)新的高度，有著一種“攀比”心理，都不想讓自己的孩子比別的孩子過(guò)得差。而且跟隨城鎮(zhèn)化得迅速覆蓋，當(dāng)今的生活環(huán)境與上世紀(jì)已大有不同，幾十年前的小孩玩泥巴、追逐雞鴨鵝等小動(dòng)物等方式在當(dāng)今環(huán)境下沒(méi)條件也不合適，因此新生代兒童的娛樂(lè)方式已經(jīng)完全向智能電子化發(fā)展，適合兒童玩耍的遙控小飛機(jī)、電子琴等在市場(chǎng)上隨處可見(jiàn)。另外，選擇C52單片機(jī)設(shè)計(jì)智能玩具小飛機(jī)，目的是著手于日常生活中存在的細(xì)枝末節(jié)，結(jié)合理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作，明確自己所學(xué)的知識(shí)能用在哪個(gè)方面，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)總結(jié)自己理論的不足并進(jìn)一步研究，可以對(duì)當(dāng)前普遍應(yīng)用的單片機(jī)有更加全面化和細(xì)致化的理解，使理論和實(shí)踐相輔相成。1.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀是誰(shuí)發(fā)明出第一個(gè)遙控裝置已不可考，但是最早的遙控裝置之一，是尼古拉特斯拉在十九世紀(jì)末開(kāi)發(fā)出來(lái)的。美國(guó)一家叫Zenith的電器公司推出的最早的遙控裝置是用來(lái)控制電視的。上世紀(jì)五十年代中期，該公司推出第一代無(wú)線(xiàn)遙控裝置。但是此裝置無(wú)法分辨光信號(hào)是否是從遙控器而來(lái)，而且也必需對(duì)準(zhǔn)被控制對(duì)象才可以控制。五十年代末，羅伯.愛(ài)德勒開(kāi)發(fā)出被稱(chēng)為“ZSC"的遙控器，這也是第一個(gè)近現(xiàn)代化的無(wú)線(xiàn)遙控裝置，他是利用超聲波來(lái)調(diào)頻道和音量，不同的按鍵所發(fā)出的頻率不一樣，但這種裝置也可能會(huì)被其他的超聲波所干擾而造成信號(hào)紊亂，而且有些人及動(dòng)物(如貓)也可以聽(tīng)得到遙控器發(fā)出的聲音。

上世紀(jì)八十年代，自發(fā)射和接收紅外線(xiàn)的半導(dǎo)體裝置被開(kāi)發(fā)出來(lái)后，就逐漸取代了超聲波控制裝置。即使其他的無(wú)線(xiàn)傳輸方式(如藍(lán)牙)持續(xù)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，這種科技直到現(xiàn)在還持續(xù)廣泛被使用。自紅外遙控裝置被開(kāi)發(fā)出來(lái)后，對(duì)紅外控制機(jī)動(dòng)裝置的研究就沒(méi)有停止過(guò)，當(dāng)今國(guó)內(nèi)外最火熱的遙控動(dòng)力裝置當(dāng)屬遙控模型車(chē)，遙控模型車(chē)簡(jiǎn)稱(chēng)RC

Car，遙控模型車(chē)不屬于普通的玩具，它其實(shí)算是"縮小版本的高性能賽車(chē)"，它擁有和汽車(chē)相當(dāng)?shù)膭?dòng)力系統(tǒng)(如發(fā)動(dòng)機(jī)、排擋)，甚至還有懸掛系統(tǒng)、超高性能的輪胎外設(shè)，可以承受跟F1相媲美的4個(gè)G的離心力?？梢宰尣僮髡邠碛兄孳?chē)當(dāng)中那些超級(jí)跑車(chē)的操控感覺(jué)，RC遙控車(chē)依靠著種種優(yōu)勢(shì)收割了一大波國(guó)內(nèi)外中青年遙控車(chē)愛(ài)好者。與定位在中青年玩家不同，玩具小飛機(jī)深受?chē)?guó)內(nèi)低齡兒童們的喜愛(ài)，結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)的形勢(shì)來(lái)看，嬰幼兒本身雖沒(méi)有能力去買(mǎi)一件遙控玩具，但是其背后的長(zhǎng)輩們是非常樂(lè)意給小孩子買(mǎi)玩具的，應(yīng)該沒(méi)有哪個(gè)家長(zhǎng)可以拒絕一個(gè)一直向自己要求買(mǎi)一個(gè)遙控玩具的孩子。在如此形勢(shì)下，嬰幼兒遙控智能玩具的市場(chǎng)需求可能并不小于近些年大火的RC遙控車(chē)，很多一部分廠家都在不斷地研發(fā)擴(kuò)展一部分遙控智能小飛機(jī)類(lèi)的產(chǎn)品來(lái)面向嬰幼兒用戶(hù)，市場(chǎng)前景一片大好。第二章整體設(shè)計(jì)2.1遙控小飛機(jī)的功能要求要求可以通過(guò)一個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)小飛機(jī)上以流水形式顯示的彩燈和用揚(yáng)聲器播放音樂(lè)的開(kāi)啟關(guān)閉，通過(guò)紅外遙控器可以控制小飛機(jī)的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止等操作。2.2遙控小飛機(jī)的工作原理在小飛機(jī)本體上，按下流水燈開(kāi)啟關(guān)閉按鍵通過(guò)已寫(xiě)入的程序使單片機(jī)的引腳高低電平改變來(lái)使呈流水模式依次循環(huán)點(diǎn)亮的八個(gè)發(fā)光二極管的總開(kāi)啟和關(guān)閉。利用單片機(jī)的定時(shí)器和中斷服務(wù)功能，編譯相應(yīng)歌曲的音符和節(jié)拍寫(xiě)入單片機(jī)，在按下ON/OFF等按鈕時(shí)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)經(jīng)一級(jí)有源濾波后放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器來(lái)播放/切換音樂(lè)。運(yùn)動(dòng)模塊的運(yùn)行則通過(guò)紅外發(fā)射器發(fā)送已經(jīng)編好指令的紅外脈沖信號(hào)再經(jīng)單片機(jī)的紅外接收頭接收脈沖指令進(jìn)而控制引腳電平的高低變化來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊完成小飛機(jī)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)指令。第三章遙控小飛機(jī)的硬件選擇3.1單片機(jī)選擇由于在課程中學(xué)習(xí)和平時(shí)接觸最多的就是51單片機(jī)，因此在單片機(jī)選擇方面我選擇AT8951系列單片機(jī)。89系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與80C51相近，C51是128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，4千字節(jié)的程序存儲(chǔ)器，C52是256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，8千字節(jié)的程序存儲(chǔ)器，在內(nèi)核構(gòu)造和指令系統(tǒng)與C51幾乎一樣的前提下，C52還增大了內(nèi)存空間，因此我選擇C52單片機(jī)作為智能遙控小飛機(jī)的控制芯片。C52單片機(jī)簡(jiǎn)介：

AT89C52是一種高性能、低功耗的8位單片機(jī)。片內(nèi)含8千字節(jié)的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器(PEROM)。使用ATML公司高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)器件，與標(biāo)準(zhǔn)80C51指令系統(tǒng)及80C52產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和FLASH由存儲(chǔ)單元，因此功能強(qiáng)大的AT89C52單片適用于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。C52的主要性能參數(shù):8個(gè)中斷源可編程串行UART通道低功耗空閑和掉電模式全靜態(tài)操作:0HZ-24MHZ三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器256X8字節(jié)內(nèi)部RAM8字節(jié)可重擦寫(xiě)FLASH閃速存儲(chǔ)器1000次擦寫(xiě)周期32個(gè)可編程I/O口線(xiàn)3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器.與Mcs-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。圖1.80C52單片機(jī)各引腳3.2遙控小飛機(jī)的彩燈模塊設(shè)計(jì)3.2.1彩燈選擇在彩燈方面需要燈泡通電穩(wěn)定且有足夠多發(fā)光顏色的型號(hào)，市面上大多數(shù)普通的發(fā)光二極管都可滿(mǎn)足上述要求，因此選擇下圖樣式的發(fā)光二極管。圖2.發(fā)光二極管3.2.2彩燈工作原理圖3.彩燈接線(xiàn)原理圖4.彩燈開(kāi)關(guān)彩燈的本質(zhì)就是一個(gè)發(fā)光二極管，只是各個(gè)彩燈接通時(shí)發(fā)出光的顏色不同。根據(jù)二極管的單向?qū)ㄐ晕覀冊(cè)谶@八個(gè)彩燈右側(cè)外接一個(gè)電源，由于C52單片機(jī)引腳內(nèi)置上拉電阻導(dǎo)致在其無(wú)命令時(shí)引腳保持高電平狀態(tài)，此時(shí)二極管兩側(cè)都為高電壓因此不導(dǎo)通。LIGHT）ON/OFF按鍵接在單片機(jī)P2.7引腳上，另一側(cè)接地，而當(dāng)按下（LIGHT）ON/OFF按鍵時(shí)，P2.7引腳跟著變?yōu)榈碗娖?，根?jù)單片機(jī)內(nèi)寫(xiě)入的程序使單片機(jī)P1.0-P1.7引腳依次獨(dú)立變?yōu)殡娖剑瑢?duì)應(yīng)引腳的二極管被加上正向電壓導(dǎo)通發(fā)光，此狀態(tài)依次在這八個(gè)引腳循環(huán)，組成一個(gè)流水燈模塊。在再次按下（LIGHT）ON/OFF按鈕時(shí)，單片機(jī)P1.0-P1.7八個(gè)引腳全部恢復(fù)為高電平，八個(gè)二極管全部不導(dǎo)通，流水燈結(jié)束。3.3遙控小飛機(jī)的音樂(lè)模塊設(shè)計(jì)3.3.1揚(yáng)聲器選擇在揚(yáng)聲器選擇方面需要其通電時(shí)穩(wěn)定無(wú)雜音且聲音足夠響亮，為了方便選擇無(wú)需外接電源可以直接用單片機(jī)輸出電壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的揚(yáng)聲器模塊圖5.蜂鳴器3.3.2音樂(lè)播放原理如果要想發(fā)出相應(yīng)的音頻脈沖，只需算出某一音頻的周期(1/頻率)，然后將此周期除以2，即可得出半周期的時(shí)間。然后再利用定時(shí)器來(lái)計(jì)時(shí)這個(gè)半周期的時(shí)間，每當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間到后就將輸出脈沖的I/O進(jìn)行反相，繼而重復(fù)計(jì)時(shí)此半周期的時(shí)間再對(duì)I/O進(jìn)行反相操作，該頻率的脈沖就可在I/O引腳上得到。

利用80C52的內(nèi)部定時(shí)器0，使其工作在方式1模式下，改變THO及TL0的值即可發(fā)出不同頻率的音頻脈沖。例如頻率為523Hz其周期T=1/523=1912us，因此只要令定時(shí)器計(jì)時(shí)956us/1us=956,在每次計(jì)數(shù)956次時(shí)將I/O進(jìn)行反相操作，就可得到中DO(523Hz)音。

脈沖計(jì)數(shù)值與頻率的關(guān)系公式如下:

N=F/2/r

N:計(jì)數(shù)次數(shù):

F:音頻的脈沖頻率;

r:單片機(jī)的機(jī)器周期;

定時(shí)器初始值T=65536-N一首音樂(lè)的節(jié)拍部分即可用一個(gè)延時(shí)函數(shù)yanshi（）來(lái)操作，若1/8拍為1yanshi（），那么1/4拍就為2yanshi（），依次類(lèi)推。根據(jù)以上的原理綜合即可對(duì)音樂(lè)程序進(jìn)行編程編譯，完成對(duì)音樂(lè)模塊的操作。圖6.蜂鳴器接線(xiàn)圖7.音樂(lè)模塊按鍵3.4遙控小飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)3.4.1電機(jī)型號(hào)選擇由于小飛機(jī)采用兩輪驅(qū)動(dòng)且重量小，對(duì)于電機(jī)功率的要求不是很大，選擇型號(hào)為R300C的普通直流電機(jī)如下圖所示圖8.R300C電機(jī)3.4.2電機(jī)控制器選擇因?yàn)閱纹瑱C(jī)引腳的驅(qū)動(dòng)能力低，因此需要外接電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。L298N驅(qū)動(dòng)模塊在市場(chǎng)上存量大，驅(qū)動(dòng)能力完全符合上面所選的小電機(jī)，而且價(jià)格便宜且驅(qū)動(dòng)操作簡(jiǎn)單，因此選擇L298N作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊是合理的。圖9.L298N模塊3.4.3遙控小飛機(jī)運(yùn)行原理圖10.L298N模塊接線(xiàn)圖圖11.直流電機(jī)接線(xiàn)圖L298N模塊的IN1、IN2、IN3、IN4接口分別接在單片機(jī)的的P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引腳，OU1、OUT2輸出接口接在小飛機(jī)的左輪，OUT、OUT2輸出口接在小飛機(jī)的右輪。單片機(jī)接收紅外發(fā)射器發(fā)射的信號(hào)經(jīng)處理后會(huì)改變IN各接口的電平高低狀態(tài)，進(jìn)而使左右電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)改變，完成前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止功能。在接收紅外信號(hào)的前進(jìn)指令時(shí)，IN1為高電平、IN2為低電平、IN3為高電平、IN4為低電平，左右輪全部正轉(zhuǎn)，小飛機(jī)前進(jìn)；接收紅外信號(hào)左轉(zhuǎn)指令時(shí)，IN1為低電平、IN2為高電平、IN3為高電平、IN4為低電平，左輪反轉(zhuǎn)右輪正轉(zhuǎn)，小飛機(jī)左轉(zhuǎn)；接收紅外信號(hào)右轉(zhuǎn)指令時(shí)，IN1為高電平、IN2為低電平、IN3為低電平、IN4為高電平，左輪正轉(zhuǎn)右輪反轉(zhuǎn)，小飛機(jī)右轉(zhuǎn)；接收紅外信號(hào)后退指令時(shí)，IN1為低電平，IN2為高電平，IN3為低電平，IN4為高電平，左右輪全部反轉(zhuǎn)，小飛機(jī)后退；接收紅外信號(hào)停止指令時(shí)，IN1、IN2、IN3、IN4全部為低電平，電機(jī)無(wú)驅(qū)動(dòng)，小飛機(jī)停止。表1.L298N邏輯表IN1IN2IN3IN4運(yùn)行狀態(tài)1010前進(jìn)1001右轉(zhuǎn)0110左轉(zhuǎn)0101后退0000停止3.5遙控小飛機(jī)的遙控模塊設(shè)計(jì)3.5.1遙控方式選擇現(xiàn)在常見(jiàn)的遙控方式大體有紅外遙控、無(wú)線(xiàn)電遙控和藍(lán)牙遙控三種，下面大概介紹一下這三種方式的原理。紅外遙控：遙控器依據(jù)事先選擇的相應(yīng)紅外通信協(xié)議發(fā)送一串紅外脈沖，由接收頭接收反饋給單片機(jī)進(jìn)行解碼處理，然后根據(jù)發(fā)送的信息來(lái)完成一系列操作。無(wú)線(xiàn)電遙控：發(fā)射端按頻率編碼發(fā)送一串無(wú)線(xiàn)電波，由接收頭接收反給單片機(jī)進(jìn)行解碼處理，根據(jù)發(fā)送的信息來(lái)操控相應(yīng)機(jī)構(gòu)藍(lán)牙遙控:藍(lán)牙遙控嚴(yán)格上也屬于無(wú)線(xiàn)電的一種，但是其發(fā)射端由專(zhuān)用遙控器變成了手機(jī)，且其傳輸?shù)木嚯x也比無(wú)線(xiàn)電短了許多，傳輸原理與無(wú)線(xiàn)電大體相同。無(wú)線(xiàn)電遙控的可控范圍大，受障礙物影響小，但是容易受到環(huán)境中其他的無(wú)線(xiàn)電波的干擾，而且作為遙控玩具的載體的情況下，其大范圍的可控性又會(huì)浪費(fèi)資源，故不選。如今所有的智能手機(jī)都有藍(lán)牙功能，藍(lán)牙遙控的優(yōu)點(diǎn)就是不需要指定的遙控器，只需一個(gè)手機(jī)即可操控，但是與被控件的每次操作前都需要連接手機(jī)，對(duì)于面對(duì)對(duì)象是兒童的情況下反而不是那么方便，故不選。紅外遙控的精準(zhǔn)性較強(qiáng)，編碼解碼方面也比較簡(jiǎn)單，其遙控器輕巧簡(jiǎn)單，整套設(shè)備造價(jià)便宜也不占用其他資源，因此選擇紅外遙控是合適的。3.5.2紅外線(xiàn)發(fā)射接收裝置型號(hào)的選擇當(dāng)今紅外遙控技術(shù)已經(jīng)非常成熟了，我選擇的此套模塊發(fā)射器采用UPD6112控制芯片NEC編碼格式，發(fā)送頻率為38KHZ；接收頭則采用HX1838，可接收38KHZ任何遙控編碼的數(shù)據(jù)。此套裝置小巧輕便、價(jià)格低廉，適合作為本設(shè)計(jì)的紅外遙控模塊。圖12.紅外發(fā)射器3.5.3紅外遙控原理紅外遙控是發(fā)射器發(fā)出經(jīng)過(guò)調(diào)制的紅外光波然后經(jīng)接收頭接收將發(fā)射器發(fā)射的紅外光轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)送至處理器執(zhí)行操作。紅外遙控系統(tǒng)的原理大體上相同，只是各個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)編碼方式不一樣，下面以NEC協(xié)議介紹。遙控器由掃描鍵、編碼和發(fā)射電路組成，當(dāng)按下遙控器的相應(yīng)的按鍵時(shí)，遙控器的發(fā)射電路就會(huì)發(fā)送一串紅外脈沖編碼。圖13.紅外編碼格式一次完整的按鍵操作由引導(dǎo)碼、用戶(hù)碼、操作碼和結(jié)束碼組成。引導(dǎo)碼由9ms紅外脈沖加4.5ms無(wú)紅外脈沖組成，是接收頭識(shí)別的前提；用戶(hù)碼由八位固定的給定地址和給定地址的反碼組成，用來(lái)識(shí)別發(fā)射的元件；操作碼即遙控器上的相應(yīng)的按鍵對(duì)應(yīng)的發(fā)射編碼和發(fā)射編碼的反碼的組合，用來(lái)識(shí)別按鍵操作；結(jié)束碼即一個(gè)二進(jìn)制信號(hào)“0”，與前面的各碼一同組成了一個(gè)按鍵操作信號(hào)。一個(gè)38kHz載波的周期大概是26.3μs即一個(gè)紅外脈沖，其占空比為1：3，一個(gè)紅外脈沖由大約8.77μs發(fā)送紅外光和17.53μs不發(fā)送紅外光組成。根據(jù)協(xié)議發(fā)送一個(gè)二進(jìn)制“0”位是由0.56ms發(fā)射紅外脈沖和0.56ms不發(fā)射紅外脈沖組成；一個(gè)二進(jìn)制“1”位由0.56ms發(fā)射紅外脈沖和1.685ms不發(fā)射紅外脈沖組成。對(duì)用戶(hù)碼、操作碼的編碼都是根據(jù)以上的協(xié)議對(duì)其由低位到高位逐位發(fā)送。發(fā)射器對(duì)38kHz載波進(jìn)行脈沖幅度調(diào)制后形成遙控信號(hào)，經(jīng)發(fā)射電路由紅外發(fā)射二極管發(fā)送出去。紅外接收頭接收到調(diào)制后的信號(hào)之后，經(jīng)過(guò)濾波、檢波、整形等操作后，從而得到和輸出信號(hào)反相的紅外遙控脈沖，再經(jīng)過(guò)處理器處理后得到相應(yīng)的紅外遙控信號(hào)然后進(jìn)行相關(guān)的按鍵指令操作。圖14.紅外發(fā)射接收模塊接線(xiàn)圖15.紅外發(fā)射控制按鍵紅外發(fā)射頭高電平導(dǎo)通低電平不工作，發(fā)射頭接在單片機(jī)的P3.6引腳上，根據(jù)這個(gè)特性我們將紅外信號(hào)通過(guò)按鍵編碼經(jīng)單片機(jī)控制P3.6引腳電平的高低變換進(jìn)而使發(fā)射頭的通斷將指令發(fā)送出去。GO、BACK、LEFT、RIGHT、STOP按鍵分別接在單片機(jī)的P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5引腳上，當(dāng)按下GO按鍵時(shí)，P1.1引腳變低，單片機(jī)發(fā)送帶有ox08操作碼的紅外信號(hào)指令，使接收信號(hào)的單片機(jī)的P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引腳分別為高電平、低電平、高電平、低電平，進(jìn)而控制L298N芯片的OUT輸出口，使左右電機(jī)正轉(zhuǎn)，完成前進(jìn)操作；當(dāng)按下BACK按鍵時(shí)，P1.2引腳變低，單片機(jī)發(fā)送帶有ox02操作碼的紅外信號(hào)指令，使接收信號(hào)的單片機(jī)的P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引腳分別為低電平、高電平、低電平、高電平，進(jìn)而控制L298N芯片的OUT輸出口，使左右電機(jī)反轉(zhuǎn)，完成后退操作；當(dāng)按下LEFT按鍵時(shí)，P1.3引腳變低，單片機(jī)發(fā)送帶有ox04操作碼的紅外信號(hào)指令，使接收信號(hào)的單片機(jī)的P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引腳分別為低電平、高電平、高電平、低電平，進(jìn)而控制L298N芯片的OUT輸出口，使左電機(jī)反轉(zhuǎn)右電機(jī)正轉(zhuǎn)，完成左轉(zhuǎn)操作；當(dāng)按下RIGHT按鍵時(shí)，P1.4引腳變低，單片機(jī)發(fā)送帶有ox06操作碼的紅外信號(hào)指令，使接收信號(hào)的單片機(jī)的P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引腳分別為高電平、低電平、低電平、高電平，進(jìn)而控制L298N芯片的OUT輸出口，使左電機(jī)正轉(zhuǎn)右電機(jī)反轉(zhuǎn)，完成右轉(zhuǎn)操作；當(dāng)按下STOP按鍵時(shí)，P1.5引腳變低，單片機(jī)發(fā)送帶有ox05操作碼的紅外信號(hào)指令，使接收信號(hào)的單片機(jī)的P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引腳全部為低電平，進(jìn)而控制L298N芯片的OUT輸出口，使左右電機(jī)全部停轉(zhuǎn)，完成停止操作。第四章遙控小飛機(jī)的軟件控制設(shè)計(jì)4.1開(kāi)發(fā)平臺(tái)Keil美國(guó)KeilSoftware公司出品的KeilC51軟件是51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，與匯編相比，在功能性、易讀性、結(jié)構(gòu)性、可移植性上C語(yǔ)言有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而被廣泛使用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫(kù)管理和一個(gè)有著多樣化功能且強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)將這些部分有序的組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。KS公司于09年2月份發(fā)布的Keil4，Keil4引入靈活的窗口操作系統(tǒng)，讓工程師們可以使用多臺(tái)監(jiān)視器，并提供了視覺(jué)上的表面對(duì)窗口位置的完全控制的任何地方。新的用戶(hù)界面可以更好地利用屏幕空間和更有效地組織多個(gè)窗口，提供一個(gè)整潔、高效的平臺(tái)來(lái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。新版本還支持大部分新推出的ARM系列單片機(jī)，還增加了許多其他新功能。圖16.keil軟件界面使用keil創(chuàng)建編譯代碼流程：點(diǎn)擊工程選擇Newμvisionprojiect保存文件在相應(yīng)路徑→在彈出框中選擇Atmel選中AT89C52→在左上菜單右擊目標(biāo)1，選擇為目標(biāo)1設(shè)置選項(xiàng)，在Target選項(xiàng)卡中將單片機(jī)晶振頻率設(shè)置為12MHz，在Output選項(xiàng)卡中勾選CreatHexFile→點(diǎn)擊軟件上方文件選項(xiàng)選擇新建再單擊保存，保存文件格式以.c位后綴的c文件→雙擊“源組1”，將剛才新建的c文件添加進(jìn)去即可開(kāi)始編程。在創(chuàng)建的.c文件中編寫(xiě)代碼，初次編寫(xiě)完畢后點(diǎn)擊界面左上角的translate按鍵，在界面下方會(huì)彈出關(guān)于error、warning相關(guān)的信息，如有語(yǔ)法錯(cuò)誤和警告則必須在修改后無(wú)錯(cuò)誤警告才可進(jìn)而build、rebuild。打開(kāi)畫(huà)好Proteus文件，雙擊單片機(jī)模塊，在ProgramFile選項(xiàng)卡中選擇存放已編譯好的程序文件中的hex文件，即完成對(duì)單片機(jī)的模擬程序?qū)懭搿?.2彩燈模塊控制圖17.流水彩燈流程圖將P1.0-P1.7設(shè)置為彩燈輸出接口，每一個(gè)引腳后接一個(gè)不同顏色的發(fā)光二極管，P1.0則接一個(gè)控制彩燈的開(kāi)啟關(guān)閉的開(kāi)關(guān)按鈕k1。當(dāng)按下k1按鈕時(shí)，P1=0xfe，P1.0口燈亮P1其他口燈全不亮；經(jīng)一段時(shí)間延時(shí)后將P1=0xfe左移一位再將最低位取1，即P1=0xfd，則P1.0口及其他P1口燈全不亮僅P1.1口燈亮；當(dāng)循環(huán)至P1=0x7f時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間后將P1賦值為P1=0xfe，按此流程循環(huán)下去。當(dāng)再次按下k1按鈕時(shí)，將P1賦值為P1=0xff八個(gè)燈全不亮，以上綜合即流水燈程序的全部過(guò)程。4.3音樂(lè)模塊控制圖18.音樂(lè)播放模塊控制流程圖蜂鳴器接在單片機(jī)P3.3引腳上，ON/OFF、NEXT、BEFORE按鍵分別接在單片機(jī)P2.0、P2.1、P2.2引腳上。ON/OFF按鍵時(shí)音樂(lè)模塊的總開(kāi)關(guān)，單片機(jī)首先需要判斷ON/OFF是否被按下，如被按下才能繼續(xù)判斷其他按鈕的開(kāi)斷狀態(tài)。當(dāng)ON/OFF按鍵被按下時(shí)，蜂鳴器開(kāi)始工作并播放第一首歌曲；在播放某一歌曲時(shí)按下ON/OFF鍵時(shí)，音樂(lè)播放被暫停，再次按下ON/OFF鍵時(shí)，音樂(lè)播放繼續(xù)從剛才中斷的位置開(kāi)始播放；在按下ON/OFF按鍵的前提下按下NEXT按鍵，蜂鳴器切換為下一首歌開(kāi)始播放，再按下NEXT鍵再次切換為下一首歌曲，在八首歌曲里循環(huán)切換；在按下ON/OFF按鍵的前提下按下BEFORE按鍵，蜂鳴器切換到上一首歌曲開(kāi)始播放，再按下BBEFORE按鍵再次切換到上一首歌曲開(kāi)始播放，在八首歌曲里循環(huán)；再次按下ON/OFF按鍵，蜂鳴器不發(fā)聲，音樂(lè)播放停止，流程結(jié)束。4.4遙控運(yùn)動(dòng)模塊控制圖19.遙控運(yùn)動(dòng)模塊控制流程圖發(fā)射模塊的用戶(hù)碼（地址碼）我設(shè)置的為0x80，GO、BACK、LEFT、RIGHT、STOP按鍵分別接在紅外發(fā)射單片機(jī)的P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5引腳上。當(dāng)按下GO、BACK、LETF、RIGHT、STOP按鍵時(shí)，單片機(jī)控制發(fā)射端分別發(fā)射帶有操作碼0x08、0x02、0x04、0x06、0x05的紅外指令信號(hào)。紅外接收頭實(shí)時(shí)接收信號(hào)，當(dāng)接收到紅外信號(hào)時(shí)紅外接收頭電平變低，單片機(jī)進(jìn)入中斷判斷發(fā)送的是何種指令信號(hào)。若接收到的信號(hào)不符合發(fā)射端的編碼格式則視為干擾信號(hào)，則單片機(jī)不進(jìn)行解碼處理指令；若接收到的信號(hào)為上述發(fā)射端編碼的某一個(gè)，則單片機(jī)進(jìn)入中斷判斷指令進(jìn)而進(jìn)行相關(guān)的操作。當(dāng)接收到帶有0x08操作碼的信號(hào)時(shí)，單片機(jī)處理信號(hào)使P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引腳進(jìn)行相關(guān)變化致小飛機(jī)完成前進(jìn)動(dòng)作；當(dāng)接收到帶有0x02操作碼的信號(hào)時(shí)，單片機(jī)處理信號(hào)使P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引腳進(jìn)行相關(guān)變化致小飛機(jī)完成后退動(dòng)作；當(dāng)接收到帶有0x04操作碼的信號(hào)時(shí)，單片機(jī)處理信號(hào)使P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引腳進(jìn)行相關(guān)變化致小飛機(jī)完成左轉(zhuǎn)動(dòng)作；當(dāng)接收到帶有0x06操作碼的信號(hào)時(shí)，單片機(jī)處理信號(hào)使P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引腳進(jìn)行相關(guān)變化致小飛機(jī)完成右轉(zhuǎn)動(dòng)作；當(dāng)接收到帶有0x05操作碼的信號(hào)時(shí)，單片機(jī)處理信號(hào)使P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引腳進(jìn)行相關(guān)變化致小飛機(jī)完成停止動(dòng)作。綜上為遙控運(yùn)動(dòng)模塊的整個(gè)流程。第五章Proteus仿真5.1Proteus簡(jiǎn)介Proteus軟件是英國(guó)LCE公司推出的新型EDA工具繪圖模擬仿真軟件(廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司是此軟件的中國(guó)總代理)。Proteus不僅有其它EDA操作軟件的仿真功能，還具有仿真單片機(jī)及單片機(jī)外圍器件的功能。和其他同行工具軟件相比，作為仿真單片機(jī)及單片機(jī)外圍器件的軟件工具來(lái)說(shuō)，它的表現(xiàn)是較為不錯(cuò)的。雖然國(guó)內(nèi)應(yīng)用Proteus軟件作為開(kāi)發(fā)工具的工程師不是非常的多，但是已然受到單片機(jī)電子愛(ài)好者、教授單片機(jī)原理和操作的老師、從事單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的單片機(jī)研發(fā)工程師的喜愛(ài)。

Proteus是英國(guó)非常有名的EDA仿真軟件工具，在原理圖布局、調(diào)試代碼和單片機(jī)與單片機(jī)的外圍電路協(xié)同仿真，可以一鍵快速轉(zhuǎn)換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從設(shè)計(jì)概念到實(shí)物產(chǎn)品的完整流程。是當(dāng)今世界上唯一一個(gè)將虛擬模型仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件、電路仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持HC11、8051、8086、、ARM、AVR、MSP430和PIC10/12/16/18/24/30/DSPIC33等，在10年它又增加了Cortex和DSP等一系列處理器，并在此后一直不斷地增加其他不同系列處理器模型來(lái)逐漸完善其處理器數(shù)據(jù)庫(kù)。在編譯方面，支持MATLAB、KEIL和IAR等多種編譯軟件。5.2Proteus仿真圖圖20.Proteus仿真圖在仿真圖中，左側(cè)的單片機(jī)作為紅外發(fā)射模塊的芯片，其P3.6引腳處接IR-LINK的紅外發(fā)射端口，P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5引腳分別接GO、BACK、LEFT、RIGHT、STOP按鍵；右側(cè)的單片機(jī)作為智能小飛機(jī)的本體模塊，其P3.2引腳處接IR-LINK的紅外接收端口；其P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7引腳分別接相應(yīng)的不同發(fā)光顏色的發(fā)光二極管，在單片機(jī)的P2.7引腳處接(LIGHT)ON/OFF流水燈控制按鍵；蜂鳴器模塊接在單片機(jī)的P3.3引腳處，音樂(lè)模塊控制按鈕BEFORE、NEXT、ON/OFF分別接在單片機(jī)的P2.0、P2.1、P2.2引腳處；L298N電機(jī)控制模塊的四個(gè)IN口分別接在單片機(jī)的P3.4、P3.5、P3.6、P3.7引腳處，作為左輪的電機(jī)接在電機(jī)控制模塊的OU1、OU2輸出口上，作為右輪的電機(jī)則接在OUT3、OUT4輸出口上。左鍵雙擊左側(cè)的單片機(jī)，在進(jìn)程文件選項(xiàng)中導(dǎo)入自己之前編譯好的發(fā)射總成的hex文件；左鍵雙擊右側(cè)的單片機(jī)，在進(jìn)程文件選項(xiàng)中導(dǎo)入之前編譯好的總成hex文件。點(diǎn)擊Proteus界面左下角的三角形開(kāi)始按鈕開(kāi)始仿真，按下GO等按鍵，單片機(jī)執(zhí)行相應(yīng)操作使電機(jī)完成正轉(zhuǎn)等運(yùn)行狀態(tài)；按下（LIGHT）ON/OFF按鍵，彩燈模塊開(kāi)始運(yùn)行，LED燈循環(huán)依次點(diǎn)亮熄滅，再按下（LIGHT）ON/OFF按鍵，才燈光模塊停止運(yùn)行，LED燈全部熄滅；按下ON/OFF按鍵，音樂(lè)模塊運(yùn)行，蜂鳴器開(kāi)始發(fā)聲并播放第一首歌曲，當(dāng)按下BEFORE、NEXT按鍵時(shí)，歌曲分別切換為上一首和下一首，如果在按下ON/OFF按鍵后續(xù)無(wú)其他按鍵操作則音樂(lè)模塊會(huì)在播放完一首歌曲后自動(dòng)切換為下一首歌，在八首歌曲庫(kù)里循環(huán)，再次按下ON/OFF按鍵，音樂(lè)模塊停止運(yùn)行，蜂鳴器停止發(fā)聲，在沒(méi)按下ON/OFF按鍵時(shí)再按其他兩個(gè)按鍵時(shí)，蜂鳴器不工作。在按下界面左下方的方塊停止按鈕時(shí)，程序退出，結(jié)束仿真。第六章SolidWorks建模6.1SolidWorks簡(jiǎn)介SolidWorks軟件工具功能強(qiáng)大，組成部件復(fù)雜多樣。S