基于单片机的红外遥控智能小车的设计

以保证动作时膜板无卡滞挤伤。

通过该故障现象的分析，希望能提

高检修人员和司乘人员对该故障的处理能

力。此故障的产生与机车基础修、日常整

备保养息息相关，要彻底解决问题，杜绝

此类故障发生，必须扎扎实实把基础工作

做好。

基于单片机的红外遥控智能小车的设计

张家港沙洲职业工学院 赵海兰

江苏省梁丰高级中学 赵之赫

【摘要】本设计采用ATS52单片机加电机驱动电路和红外遥控及液晶实时显示小车运行状态还有红外接收一体化传感器设计而成，采用模块化的设计方案，运用红外遥控器控制小车的启动和停止，并对设计的电路进行了实际测试。实现了用红外遥控控制小车的启动停止左转右转的同时可以实时显示小车的运行状态。【关键词】单片机；红外遥控；电机驱动；LCD1602

1.引言

利用单片机最小系统加红外遥控器及红外接收模块及电机驱动模块通过编程来实现小车的启动和停止，左转右转和前进后退等功能，本设计采用模块化设计结构，各个功能相互不受影响，具有较高的智能化、人性化。

2.红外遥控小车的系统组成

红外遥控小车的实现主要由遥控发射器、红外接收头、电机驱动模块及可扩展接口电路及液晶显示模块组成，如图1所示。红外遥控器用来产生遥控编码脉冲，驱动红外发射管输出红外遥控信号，遥控接收头完成对遥控信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲。遥控编码脉冲是一组串行二进制码，此串行码输入到单片机，由单片机完成对遥控指令解码，并执行相应的遥控功能。使用红外遥控器作为控制系统的输入，然后单片机一方面根据接收到的遥控码来驱动电机模块控制小车的运行，同时控制液晶实时显示小车的运行状态。为了实现此功能，首先需要解决如下几个关键问题：如何接收红外遥控信号；如何识别红外遥控信号以及解码软件的设计、驱动电机运行及液晶显示的程序设计。

2.1 红外遥控的实现原理

遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以日本NEC的uPD6121G组成发射电路为例说明编码原理。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：

（1）采用脉宽调制的串行码，以

脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为

1.125ms的组合表示二进制的“0”；以

脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为

2.25ms的组合表示二进制的“1”。

（2）UPD6121G产生的遥控编码是连

续的32位二进制码组，其中前16位为用户

识别码，能区别不同的电器设备，防止不

同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识

别码固定为十六位；后16位为8位操作码

（功能码）及其反码。UPD6121G最多可支

持128种不同组合的编码。

（3）遥控器在按键按下后，周期性

地发出同一种32位二进制码，周期约为

108ms。一组码本身的持续时间随它包含

的二进制“0”和“1”的个数不同而不

同，大约在45～63ms之间。

（4）当一个键按下超过36ms，振

荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编

码脉冲，这108ms发射代码由一个起始

码（9ms），一个结果码（4.5ms），低

8位地址码（9ms~18ms），高8位地址码

（9ms~18ms），8位数据码（9ms~18ms）

和这8位数据的反码（9ms~18ms）组成。

如果键按下超过108ms仍未松开，接下来

发射的代码（连发代码）将仅由起始码

（9ms）和结束码（2.5ms）组成。

2.2 红外接收器及解码

一体化红外线接收器是一种集红外

线接收和放大于一体，不需要任何外接元

件，就能完成从红外线接收到输出与TTL

电平信号兼容的所有工作，而体积和普通

的塑封三极管大小一样，它适合于各种红

外线遥控和红外线数据传输。其外形图如

图2所示。

红外一开始发送一段13.5ms的引导

码，引导码由9ms的高电平和4.5ms的低

电平组成，跟着引导码是系统码，系统反

码，按键码，按键反码，如果按着键不

放，则遥控器则发送一段重复码，重复码

由9ms的高电平，4.5ms的低电平，跟着是

一个短脉冲。经过红外接收头后，所有的

码都经过反码，然后单片机通过中断及定

时器定时加算法把这些码接收到后进行相

应的处理。单片机接收到的红外码如图3

所示。

遥控端发出以脉宽为0.565ms、间

隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二

进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔

1.685ms、周期为

2.25ms的组合表示二进

制的“1”，其波形如图4。

红外接收头将38K载波信号过滤，得

到与发射代码反向接收代码。

注意：解码的关键是如何识别

“0”和“1”，从位的定义我们可以发

现“0”、“1”均以0.56ms的低电平开

始，不同的是高电平的宽度不同，“0”

为0.56ms，“1”为1.68ms，所以必须根

据高电平的宽度。区别“0”和“1”。

如果从0.56ms低电平过后，开始延时，

0.56ms以后，若读到的电平为低，说明该

位为“0”，反之则为“1”，为了可靠

起见，延时必须比0.56ms长些，但又不

能超过1.12ms，否则如果该位为“0”，

读到的已是下一位的高电平，因此取

（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最为可靠，

一般取0.84ms左右均可。

红外接收模块外形如图2所示，使用

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图1 红外遥控小车系统组成方框图图5 红外接收后的接收代码图2 红外接收头外形图

图4 发射端发出“0”和“1”的表示方法图3 红外接收端发出的波形示意图

一体化红外接收头1838，其电路原理图如下图6所示。瓷片电容104为去耦电容，1端即解调信号的输出端，直接与单片机的P3.2口相连。有红外编码信号发射时，输出为检波整形后的方波信号，并直接提供给单片机。

2.3 红外遥控的软件设计流程及思路按遥控器的按键，遥控器发出的码通过红外接收模块1838解码后送入单片机，单片机通过定时器和中断对接收到的码进行高电平与低电平的测量，最后把遥控器的码解出后，根据不同的码进行不同的码操作，具体解码操作流程图如图7所示。

3.直流电机的驱动

用单片机控制直流电机时，需要加驱动电路，为直流电机提供足够大的驱动电流，如图8所示：我们选择了达林顿驱动器，它实际上是一块集成芯片，单块芯片同时可驱动多个电机，每个电机由单片机的一个I/O口控制，当需要调节直流电机转速时，使单片机的相应I/O口输出不同占空比的PWM波形即可。占空比是指高电平持续时间在一个周期时间内的百分比。控制电机的转速时，占空比越大，速度越快，如果全为高电平，占空比为100%时，速度达到最快。

当用单片机I/O口输出PWM信号时，可采用以下两种方法：

1）利用软件延时。当高电平延时时间到时，对I/O口电平取反变成低电平，然后再延时；当低电平延时时间到时，再对I/O口电平取反，如此循环就可得到PWM

信号。

2）利用定时器。控制方法同上，只是在这里利用单片机的定时器来定时进行高、低电平的翻转，而不用软件延时。

电机驱动还可以用图9方式。该电路工作的原理为：当Q5与Q8同时导通时，电机会顺时针的转动，当Q6与Q7同时导通时电机会逆时针的旋转，这样我们就可以实现电机的正传与反转的控制了，单片机的控制引脚只用了两个，一个接Q5和Q8的基级这样可以实现电机的正转，另一个接Q6与Q7的基级实现电机的反转。如果用PWM 波控制该电机，那PWM波就可以从基级直接输入，但是对于三极管的选型特别要注意。第一，要看管子的耐压特性，第二，要看管子的频率特性，如果频率特性不太好，那PWM控制电机就失去了意义。

4.LCD1602实时显示功能

1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，它有若干个5X7或5X11点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此，所以他不能显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）

1602LCD是指显示的内容为16X2，即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。字符型LCD1602通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16脚)，和单片机连接的原理图如

图10所示。

由于LCD1602的用法简单明了，硬件只要上图连接，软件只要根据红外接收码判断出是前进还是后退，然后用英文字母显示出前进或后退或左转或右转等字样。软件实现起来不难。如果小车还想拓展，

图10 LCD1602和单片机的连接图

图9 直流电机的H桥控制图

图8 直流电机的驱动电路图7 红外发射解码的流程图图6 红外接收硬件图

可以加一块语音芯片，提前把声音录下来，根据红外遥控发出不同的命令，然后报出相应的运行状态。

5.结束语

本文设计的红外遥控小车具有操作简单，稳定可靠，易扩展升级，在小车的主板上预留了多个扩展端口，比如还可以再增加超声波避障模块，可以增加语音播

报模块及巡线模块等等，对于我们中学生

的创新思维及动手能力都很有提高的实用

价值。

参考文献

[1]郭天祥.新概念51单片机C语言教程:入门、提高、

开发、拓展全攻略[M].北京:电子工业出版社,2009.

[2]孙贤安,等.基于51单片机的小车蔽障电路实现[M].

电气技术与自动化,2006.

[3]裴彦纯,陈志超.基于单片机系统的红外遥控器应

用[J].现代仪器,2004.

电子密码锁

　河北省电子信息产品监督检验院　白旭升

【摘要】随着人们生活水平的提高，如何实现家庭防盗这一问题也变的尤其的突出，传统的机械锁由于其构造的简单，被撬的事件屡见不鲜，电子锁由于其保密性高，使用灵活性好，安全系数高，受到了广大用户的喜爱。本文的电子密码锁利用晶体管定时器和可控硅，实现对电路的开关控制，并且有附加电源电路保证电路能够安全工作，具有极高的安全系数。

【关键词】家庭防盗；保密性高；安全系数高；安全工作

一、设计思路

电路共设10个用户输入键，其中只有5个是有效的密码按键，其它的都是干扰按键，若按下干扰键，电路自动切断，原先输入的密码无效，需要重新输入；正确开锁的关键是要记住五个按钮的按压顺序，并且在十秒内完成。如果用户输入密码的时间超过10秒，锁也将不能打开。

二、设计原理分析

电路由两大部分组成：密码锁电路和电源电路，其中设置电源电路是为了防止因为停电造成的密码锁电路失效，使用户免遭麻烦。

1.密码锁的电路如图1所示

它包括2个晶体管定时器Q1，Q2和一组可控硅构成的顺序控制器。S1-S10，五只按钮可以排成不同的组合。顺序按压这五个按钮，就可以打开电子锁。在操作过程中，如果按压另外五只非组合的按钮(S1-S5)中任何一个，就不能打开电子锁。

开关S6是应按压的组合开关的第一位，它可以是电路图面板上任意一个按钮

开关，按动这只开关，电容C1立即充电，

致使Q1和Q2导通，其导通时间约是十秒左

右。

应按压的第二个开关是S7。S7按压

后，SCR1导通，电压加到R1上，这样将

产生一触发电压，当S8被按下时，SCR2导

通，顺序再按动S9，S10，最后将导致使

Q3导通，驱动继电器工作。

用一个指示灯F1来显示所选定按压

的开关是否正确。应该按压正确的次序按

动全部的按钮，而且整个时间必须是10秒

以内，否则电路将自动断开。那么，只有

重新的正确的操作才行。

如果不是依次按动组合开关(S6-

S10)，而是按动了另外五个非组合开关中

的任何一个(S1-S5)，电容C2将放电，电

路被自动切断。改变这十只开关的位置，

就改变了开关的组合状态。

为了操纵一只门锁，应在图中“X”

端跨接一只继电器。外接的继电器是一种

普通的直流继电器，继电器线圈电压为6

伏，电流小于0.2安。

2.电源

使用电子锁的一个难题是如何选配

电源，如果使用交流电，当停电时人就

被锁在屋外，而用电池供电，一旦电池耗

尽，人也打不开电子锁，还是进不了屋。

为安全起见，还可以设计一个简单

的浮动充电线路。如图2所示。它可以不

断地给电路充电，如果电池用完，也能够

正常地提供电源，这样，就不会出现断电

开不了锁的情况。

3.锁结构

其基本结构为继电器。铁心固定在

一端，衔铁由弹簧固定在铁心上方。当

有电流通过时，衔铁被吸下来，锁即可打

开。电流消失时即可重新上锁。电路只在

开锁时才耗电。

4.故障排除

再Q2的发射极和电源负极之间并联

一直伏特表用来检测定时器是否正常工

作。当按下S6后，伏特表指示的电压应为

6伏，持续时间约10秒，再按下S1—S5中

任何一个开关时，指示的电压应立即为

零。

下一步，按动S6，再次按动S7。测

量R3上的电压应维持在十秒左右；按照此

须按动以下的开关测量R5，R7和R9上的电

压，用这种方法能够很快的判明电路中的

那一部分没有正常工作。

三、总结与体会

以上设计的电子密码锁电路，经过

多次修改和整理，也是一个比较不错的设

计，可以满足人们的基本要求，同时此电

路中也存在一定的问题，譬如说电路的密

码不能遗忘；密码不可修改，但由于他人

不知道密码的位数，而且还要求在规定的

时间内按一定的顺序开锁，所以他人开锁

的几率很小。如果您也对此设计有兴趣，

希望给予更多的意见和支持，以便进一步

改进和完善。

图1 密码锁的电路图

图2 浮动充电线路

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