曼彻斯特编码的无线遥控小车
目 录
一、引言 1
二、智能小车控制系统的设计方案 1
（一）设计目的 1
（二）设计方案 1
三、硬件系统设计 2
（一）主要元器件及工作原理介绍 2
1．MSP430G2253单片机 2
2．电机驱动L298N 4
3．舵机 6
（二）模块电路设计 6
1．遥控端的速度电路 6
2．遥控端的方向电路 6
2．遥控端的无线发射电路 7
3．小车端的电源电路 8
4．小车端的电机驱动电路 .8
5．舵机电路 .9
6．小车无线接收电路 9
四、软件设计 10
（一）主函数设计 10
（二）子函数设计 11
1.曼彻斯特编码函数 10
2.无线数据解码函数 11
五、系统调试 13
致 谢 19
参考文献 20
附录 21
附录1 遥控端原理图 21
附录2小车端原理图 22
附录3源程序 23
附录4 实物图 24
一、引言
随着科学技术的发展，人们对智能遥控小车也越来越关注，无线智能遥控小车的出现在一定程度上减少人在危险环境中工作或者从事危险任务作业的直接参与，如扫雷排险，防核污染与未知领域的侦查，尤其是最近几年，发展迅猛，在这种情况下，国家和各大院校都很重视这个题目的研究，会每年举行各类关于智能遥 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
控小车的电子竞技大赛，因为智能遥控小车具备体积小，成本低，性能稳定性强的特点，所以研究意义很大。
本设计基于单片机控制的设计思想，采用L298N专用电机驱动芯片驱动电机，遥控器端采用变形的曼彻斯特编码，一定程度提高遥控器与小车的同步性和实时性。小车的驱动端采用脉宽调制(PWM)技术，该技术可将噪声影响降到最低，可以大幅度降低成本和功耗，具有节约空间、比较经济等特点。而小车又加入舵机，使小车转向时更具力量。
综上所述，本设计最终实现了智能小车的前进，后退，转向，线性加速与线性转向，同时具备同步性高，抗噪性与转向力量强的特点，
无线遥控小车的控制系统将硬件系统，驱动控制以及遥控操作等综合起来，集成驱动、控制、能源等于一体，所以具有小型化，轻量化的特点，因此要求控制系统尺寸小，重量轻、能耗低、能集成在小车体内。
二、小车控制系统的设计方案
（一）设计目的
以MSP430G2253单片机为核心控制模块，通过一系列的硬件改装和软件调制，达到前进，后退，转向，线性加速与线性转向等功能，进一步加强智能小车的与遥控端的同步性与转向力量，降低功耗与噪声，节约空间与成本。无线智能遥控小车不仅可以作为孩童玩具，给孩子带来欢乐，同时它还是一个值得深究的学题，因为无线智能遥控小车的出现在一定程度上减少人在危险环境中工作或者从事危险任务作业的直接参与，如扫雷排险，防核污染与未知领域的侦查。
（二）设计方案
基于曼彻斯特编码的无线遥控小车，系统主要分为两大部分，分别是遥控端和小车端。
遥控端主要分为四个模块，分别实现以下功能：
（1）速度、转向调节模块：以MSP430G2253作为主控制器，主要使用了内部ADC模块和定时器模块，实现速度以及方向的采集，曼彻斯特编码的实现。
（2）无线发射模块：包含27.145MHZ的振荡电路和放大电路，通过单片机控制实现OOK调制。
（3）单片机模块：以MSP430G2253作为主控制器，主要使用了内部ADC模块和定时器模块，实现速度以及方向的采集，曼彻斯特编码的实现。
遥控端总体设计方案如图1所示。本智能遥控小车的遥控端主要包含了速度t调节模块，方向调节模块，无线发射模块，单片机模块等四个模块，遥控端使用MSP430单片机作为主控，分别包含方向和速度调节电位器，以及无线发射电路，使用摇杆可调电位器进行速度和方向的设定，而以MSP430G2253作为主控器，可以实现速度以及方向的采集以及实现曼彻斯特编码的实现。
图1遥控端总体设计方案图
小车端主要分为四个模块，分别实现以下功能：
（1）电机驱动模块：使用L298N作为驱动器，应用PWM调速技术实现马达的调速和正反转。
（2）舵机驱动模块：用于实现小车的转向时，增加转向力量。
（3）无线解码模块：该模块使用原小车的解码模块，通过74HC14整形之后送入单片机的捕捉模块。
（4）单片机模块：使用Atmel公司的RISC指令集的单片机ATmega48作为控制器，主要使用了内部的定时器模块和捕捉功能，实现对遥控输出的解码和电机以及舵机的控制。
小车端总体设计方案如图2所示。本智能遥控小车的小车端主要包含单片机控制模块，无线解码模块，电机驱动模块，舵机驱动模块四个模块，小车端使用Atmel公司的RISC指令集的单片机ATmega48作为控制器，主要使用了内部的定时器模块和捕捉功能，实现对遥控输出的解码和电机以及舵机的接收与控制。实现的减少噪音与加强转向力量的功能。
图2小车端总体设计方案图
三、硬件系统设计
（一）主要元器件简介
1．MSP430G2253单片机
MSP430G2253是TI公司主推用于控制行业的低功耗单片机，其具有超低功耗的特点，非常适合应用在电池供电的产品上。
MSP430G2253单片机具有五大特点,第一个特点是它超强的处理能力，第二个特点是它的超快运算速度，第三个特点是超低功耗，第四个特点是片内资源丰富，第五点就是其方便高效的开发环境。
在本设计中MSP430G2253单片机被用于遥控端，MSP430单片机作为主控，分别包含方向和速度调节电位器，以及无线发射电路，使用摇杆可调电位器进行速度和方向的设定，而以MSP430G2253作为主控器，可以实现速度以及方向的采集以及实现曼彻斯特编码的实现。 其外观如图3所示。
图4 电机驱动L298N的外观图
图5 电机驱动L298N的引脚图
图9 小车方向电路设计原理图
（3）无线发射电路设计
无线电路部分主要包含两部分，本振电路和混频电路，本振电路产生27.145MHZ的本振信号，该本振信号由RF_EN控制，RF_TXD是数据发射控制端。在系统低功耗的状态下应该关掉本振，以降低系统的功耗。如图9所示,RF EN连接单片机MSP430F2253的引脚14，RF TXD连接单片机MSP430F2253的引脚4。
一、引言 1
二、智能小车控制系统的设计方案 1
（一）设计目的 1
（二）设计方案 1
三、硬件系统设计 2
（一）主要元器件及工作原理介绍 2
1．MSP430G2253单片机 2
2．电机驱动L298N 4
3．舵机 6
（二）模块电路设计 6
1．遥控端的速度电路 6
2．遥控端的方向电路 6
2．遥控端的无线发射电路 7
3．小车端的电源电路 8
4．小车端的电机驱动电路 .8
5．舵机电路 .9
6．小车无线接收电路 9
四、软件设计 10
（一）主函数设计 10
（二）子函数设计 11
1.曼彻斯特编码函数 10
2.无线数据解码函数 11
五、系统调试 13
致 谢 19
参考文献 20
附录 21
附录1 遥控端原理图 21
附录2小车端原理图 22
附录3源程序 23
附录4 实物图 24
一、引言
随着科学技术的发展，人们对智能遥控小车也越来越关注，无线智能遥控小车的出现在一定程度上减少人在危险环境中工作或者从事危险任务作业的直接参与，如扫雷排险，防核污染与未知领域的侦查，尤其是最近几年，发展迅猛，在这种情况下，国家和各大院校都很重视这个题目的研究，会每年举行各类关于智能遥 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
控小车的电子竞技大赛，因为智能遥控小车具备体积小，成本低，性能稳定性强的特点，所以研究意义很大。
本设计基于单片机控制的设计思想，采用L298N专用电机驱动芯片驱动电机，遥控器端采用变形的曼彻斯特编码，一定程度提高遥控器与小车的同步性和实时性。小车的驱动端采用脉宽调制(PWM)技术，该技术可将噪声影响降到最低，可以大幅度降低成本和功耗，具有节约空间、比较经济等特点。而小车又加入舵机，使小车转向时更具力量。
综上所述，本设计最终实现了智能小车的前进，后退，转向，线性加速与线性转向，同时具备同步性高，抗噪性与转向力量强的特点，
无线遥控小车的控制系统将硬件系统，驱动控制以及遥控操作等综合起来，集成驱动、控制、能源等于一体，所以具有小型化，轻量化的特点，因此要求控制系统尺寸小，重量轻、能耗低、能集成在小车体内。
二、小车控制系统的设计方案
（一）设计目的
以MSP430G2253单片机为核心控制模块，通过一系列的硬件改装和软件调制，达到前进，后退，转向，线性加速与线性转向等功能，进一步加强智能小车的与遥控端的同步性与转向力量，降低功耗与噪声，节约空间与成本。无线智能遥控小车不仅可以作为孩童玩具，给孩子带来欢乐，同时它还是一个值得深究的学题，因为无线智能遥控小车的出现在一定程度上减少人在危险环境中工作或者从事危险任务作业的直接参与，如扫雷排险，防核污染与未知领域的侦查。
（二）设计方案
基于曼彻斯特编码的无线遥控小车，系统主要分为两大部分，分别是遥控端和小车端。
遥控端主要分为四个模块，分别实现以下功能：
（1）速度、转向调节模块：以MSP430G2253作为主控制器，主要使用了内部ADC模块和定时器模块，实现速度以及方向的采集，曼彻斯特编码的实现。
（2）无线发射模块：包含27.145MHZ的振荡电路和放大电路，通过单片机控制实现OOK调制。
（3）单片机模块：以MSP430G2253作为主控制器，主要使用了内部ADC模块和定时器模块，实现速度以及方向的采集，曼彻斯特编码的实现。
遥控端总体设计方案如图1所示。本智能遥控小车的遥控端主要包含了速度t调节模块，方向调节模块，无线发射模块，单片机模块等四个模块，遥控端使用MSP430单片机作为主控，分别包含方向和速度调节电位器，以及无线发射电路，使用摇杆可调电位器进行速度和方向的设定，而以MSP430G2253作为主控器，可以实现速度以及方向的采集以及实现曼彻斯特编码的实现。
图1遥控端总体设计方案图
小车端主要分为四个模块，分别实现以下功能：
（1）电机驱动模块：使用L298N作为驱动器，应用PWM调速技术实现马达的调速和正反转。
（2）舵机驱动模块：用于实现小车的转向时，增加转向力量。
（3）无线解码模块：该模块使用原小车的解码模块，通过74HC14整形之后送入单片机的捕捉模块。
（4）单片机模块：使用Atmel公司的RISC指令集的单片机ATmega48作为控制器，主要使用了内部的定时器模块和捕捉功能，实现对遥控输出的解码和电机以及舵机的控制。
小车端总体设计方案如图2所示。本智能遥控小车的小车端主要包含单片机控制模块，无线解码模块，电机驱动模块，舵机驱动模块四个模块，小车端使用Atmel公司的RISC指令集的单片机ATmega48作为控制器，主要使用了内部的定时器模块和捕捉功能，实现对遥控输出的解码和电机以及舵机的接收与控制。实现的减少噪音与加强转向力量的功能。
图2小车端总体设计方案图
三、硬件系统设计
（一）主要元器件简介
1．MSP430G2253单片机
MSP430G2253是TI公司主推用于控制行业的低功耗单片机，其具有超低功耗的特点，非常适合应用在电池供电的产品上。
MSP430G2253单片机具有五大特点,第一个特点是它超强的处理能力，第二个特点是它的超快运算速度，第三个特点是超低功耗，第四个特点是片内资源丰富，第五点就是其方便高效的开发环境。
在本设计中MSP430G2253单片机被用于遥控端，MSP430单片机作为主控，分别包含方向和速度调节电位器，以及无线发射电路，使用摇杆可调电位器进行速度和方向的设定，而以MSP430G2253作为主控器，可以实现速度以及方向的采集以及实现曼彻斯特编码的实现。 其外观如图3所示。
图4 电机驱动L298N的外观图
图5 电机驱动L298N的引脚图
图9 小车方向电路设计原理图
（3）无线发射电路设计
无线电路部分主要包含两部分，本振电路和混频电路，本振电路产生27.145MHZ的本振信号，该本振信号由RF_EN控制，RF_TXD是数据发射控制端。在系统低功耗的状态下应该关掉本振，以降低系统的功耗。如图9所示,RF EN连接单片机MSP430F2253的引脚14，RF TXD连接单片机MSP430F2253的引脚4。
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