遙控小車參賽作品說明書樣本

參賽說明書課題名稱：單片機(jī)控制無線充電微型電動汽車設(shè)計(jì)所屬院校：海口經(jīng)濟(jì)學(xué)院院系專業(yè)：信息工程學(xué)院通信工程制作團(tuán)隊(duì)：范倩、趙洋濤、王成豐指引教師：孫玉軒、何斌完畢時(shí)間：.5.27

摘要本作品重要采用無線充電技術(shù)與超級電容，用單片機(jī)控制無線充放電切換，無線充電線圈定位，實(shí)現(xiàn)了無線充電微型電動汽車設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)使用無線充電與超級電容，可安全，迅速，有效為小車提供電能。親手設(shè)計(jì)基于單片機(jī)無線控制模塊電路，并制成了PCB板，通過軟件編程實(shí)現(xiàn)無線充放電模式自動切換并用LED燈提示，可隨時(shí)用LCD顯示充電電壓，充電時(shí)間。小車用L298N電機(jī)驅(qū)動模塊進(jìn)行驅(qū)動，并通過無線遙控控制小車行進(jìn)方向。核心字：無線充電超級電容無線充電控制

目錄摘要 2一、概述 4二、總體設(shè)計(jì) 5三、硬件設(shè)計(jì) 53.1無線充放電控制模塊 53.1.1A/D轉(zhuǎn)換模塊 63.1.2數(shù)碼管顯示模塊 63.1.3最小單片機(jī)系統(tǒng) 73.1.4四位獨(dú)立按鍵 73.1.5電源模塊 73.2無線充電模塊超級電容 83.3四鍵無線遙控控制模塊 83.4電機(jī)驅(qū)動模塊 9四軟件設(shè)計(jì) 104.1充放電控制程序設(shè)計(jì) 114.2無線遙控程序設(shè)計(jì) 11五發(fā)展方向 11六附錄 126.1無線充放電控制原理圖 126.2無線充放電控制PCB圖 136.3源程序 136.3.1無線充放電控制源程序 136.3.2無線遙控源程序 21一、概述當(dāng)今社會，隨著世界工業(yè)和社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人類在能源方面面臨著前所未有嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因而，研究開發(fā)代替性綠色能源有著至關(guān)重要現(xiàn)實(shí)意義。手機(jī)、MP3和筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備進(jìn)行充電重要采用是一端連接交流電源，另一端連接便攜式電子設(shè)備充電電池老式充電方式。這種方式有諸多不利地方，一方面頻繁插拔很容易損壞接頭．此外也也許帶來觸電危險(xiǎn)。因而．非接觸式感應(yīng)充電器在上個(gè)世紀(jì)末期誕生．憑借其攜帶以便、成本低、無需布線等優(yōu)勢迅速受到各界關(guān)注。因而，實(shí)現(xiàn)無線充電，能量傳播效率高，便于攜帶成為充電系統(tǒng)研究方向之一。本作品通過硬件搭建，實(shí)現(xiàn)對超級電容無線充電，再通過超級電容放電，對小車進(jìn)行供電，用無線遙控模塊遙控小車。全過程使用單片機(jī)軟件編程進(jìn)行控制與監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)所有功能。本作品長處集中在如下幾種方面：無線充電解決電氣接口不同或充電器不兼容問題，增強(qiáng)便攜性、美觀性以及使用安全性。在小功率充電方面，產(chǎn)生磁場與地球磁場相近不會對人體產(chǎn)生傷害，并且電能轉(zhuǎn)化效率高。超級電容在各種電能儲存方式中具備功率密度高，充電速度快，循環(huán)使用壽命長，效率高，充放電過程基本可逆，低溫性能優(yōu)越，控制簡樸，綠色環(huán)保，安全性好優(yōu)勢。使用超級電容能大大提高儲存電量。使用單片機(jī)軟件編程控制充放電過程安全性好，電路設(shè)計(jì)簡樸，軟件編程也很容易。技術(shù)非常成熟。使用無線遙控技術(shù)控制小車，通過51單片機(jī)最小系統(tǒng)軟件編程控制，用L298N驅(qū)動模塊和無線接受模塊，實(shí)現(xiàn)小車無線控制。二、總體設(shè)計(jì)本作品原理框圖如下所示：以無線充電為核心，運(yùn)用超級電容充電迅速，儲能多特性，存儲電能。使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一種無線充放電控制模塊，對無線充電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過無線遙控技術(shù)軟件編程，使用L298N電機(jī)驅(qū)動控制小車行駛。三、硬件設(shè)計(jì)3.1無線充放電控制模塊本作品使用AT89C51單片機(jī)，設(shè)計(jì)硬件電路圖，并制成PCB板，通過軟件編程實(shí)現(xiàn)無線充電控制，實(shí)現(xiàn)功能有：充放電模式自動切換，并隨時(shí)顯示監(jiān)控電壓，顯示充電時(shí)間以及提示充電與否完全。3.1.1A/D轉(zhuǎn)換模塊圖3.1A/D轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換模塊使用PCF8591芯片，完畢充放電電路電壓轉(zhuǎn)換。PCF8591具備4個(gè)模仿輸入、1個(gè)模仿輸出和1個(gè)串行I2C總線接口。本設(shè)計(jì)使用AIN0模仿輸入口，輸入充放電電壓值。3.1.2數(shù)碼管顯示模塊圖3.2數(shù)碼管顯示電路此模塊用于單片機(jī)控制電壓顯示，從而可以試試監(jiān)控給電池組充電以及放電電狀況。3.1.3最小單片機(jī)系統(tǒng)圖3.3單片機(jī)最小系統(tǒng)電路用作小車充電監(jiān)控以及電池組保護(hù)、監(jiān)控，小車無線充電時(shí)需要此單片機(jī)進(jìn)行充電正副線圈匹配。3.1.4四位獨(dú)立按鍵圖3.4獨(dú)立按鍵電路用于顧客后續(xù)擴(kuò)展使用。3.2無線充電模塊超級電容本作品無線充電采用“磁耦合共振”這種新技術(shù)，當(dāng)發(fā)射端通電時(shí)，它并不會向外發(fā)射電磁波，而只是在周邊形成一種非輻射磁場。這個(gè)磁場用來和接受端聯(lián)系，激發(fā)接受端共振，從而以很小消耗為代價(jià)來傳播能量。在這項(xiàng)技術(shù)中，磁場強(qiáng)度將但是和地球磁場強(qiáng)度相似，不用緊張這種技術(shù)會對身體和其她設(shè)備產(chǎn)生不良影響。圖3.5無線充電原理圖無線充電模塊內(nèi)部集成了振蕩電路、整形電路、檢測電路、頻率干擾抑制電路、電流自動控制、無線功率發(fā)射電路等某些構(gòu)成。發(fā)射模塊可以在5～12V電壓下工作，輸出為5V500mA。其接受端接受功率由收發(fā)距離決定。圖3.6無線收發(fā)模塊實(shí)物超級電容就是一種用來存儲無線充電能量電池。相對于普通電池，超級電容具備充電時(shí)間短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。本作品共使用6個(gè)耐壓值為2.7V超級電容，每三個(gè)電容串聯(lián)，最后把串聯(lián)電容并聯(lián)。3.3四鍵無線遙控控制模塊無線遙控模塊使用集成模塊，基本技術(shù)參數(shù)如下所示：工作電壓(V)：DC5V靜態(tài)電流(mA)：4.5mA工作溫度：

-10℃~+接受敏捷度(dBm)：-105DB

工作頻率(MHz)：315、433.92MHz（266-433MHZ頻率段可任選）工作方式：M4（點(diǎn)動：按住不松手就輸出，一松手就停止輸出）、L4（互鎖：四路同步只能有一路輸出）、T4（自鎖：四路互相獨(dú)立輸出、互不影響，按一下輸出再按一下停止輸出）天線長度：1/4波長天線接受效果最佳，普通采用50歐姆單芯導(dǎo)線，天線長度315M約為23cm，433M約為17cm；

圖3.7無線遙控模塊3.4電機(jī)驅(qū)動模塊L298N驅(qū)動模塊，可以直接驅(qū)動兩路3-30V直流電機(jī)，并提供5V輸出接口，直接給單片機(jī)電路供電，支持3VMCU控制，以便控制直流電機(jī)速度和方向。原理圖如下：圖3.8L模塊接線辦法：IN1-IN4接單片機(jī)P04-P07I/O接口，OUT1-OUT2接直流電機(jī)1，OUT3-OUT4接直流電機(jī)2，VCC,GND接超級電容正負(fù)極。5V輸出直接給單片機(jī)供電。四軟件設(shè)計(jì)4.1充放電控制程序設(shè)計(jì)無線充放電控制，依賴于單片機(jī)軟件編程。使用PCF8591芯片實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。用12MHz晶振實(shí)現(xiàn)定期計(jì)數(shù)，通過四位獨(dú)立按鍵切換顯示。運(yùn)用二極管單向?qū)ㄐ詫?shí)現(xiàn)自動切換。4.2無線遙控程序設(shè)計(jì)無線遙控接受模塊直接與單片機(jī)P3.4-P3.7I/O接口相連，可直接通過遙控控制。小車電機(jī)驅(qū)動與P0.4-P0.7I/O接口相連，通過變化高低電平，實(shí)現(xiàn)小車各項(xiàng)操作。五發(fā)展方向本作品只是初步實(shí)現(xiàn)無線充電功能，還需要進(jìn)一步完善。例如說，只是進(jìn)行短距離充電，考慮長距離充電轉(zhuǎn)化效率還能低。充電時(shí)間也過長，需要增長充電電壓與電流，實(shí)現(xiàn)迅速充電。超級電容也需要一種保護(hù)電路，以免充電過壓或過流等。無線充電控制電路功能太過單一，可通過I/O口進(jìn)行擴(kuò)充，增長作品功能。六附錄6.1無線充放電控制原理圖6.2無線充放電控制PCB圖6.3源程序6.3.1無線充放電控制源程序#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitrs=P2^5；//定義sbitrw=P2^6；//定義讀\寫端口sbite=P2^7；//定義使能信號引腳sbitSDA=P3^2;sbitSCL=P3^3;ucharnum=0;charshi,fen,miao;ucharcount,mm;ucharcodetable[]=":";ucharcodetable0[]="V:000.0";ucharcodetable1[]="Time00:00:00";/******延時(shí)***********************************/voiddelay(uintz){uintx,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}/************************寫指令***********************/voidwrite_com(ucharcom){rs=0；//指令rw=0；// 寫入e=0；P0=com; delay(5);e=1；//容許delay(5);e=0;}/*************************寫數(shù)據(jù)********************/voidwrite_date(uchardate){rs=1；//數(shù)據(jù)rw=0；//寫入e=0;P0=date;delay(5);e=1；//容許delay(5);e=0;}///////延時(shí)函數(shù)////////////////啟動總線////////voidStart(){SDA=1;SCL=1； delay(5);SDA=0; delay(5);SCL=0；}//////////結(jié)束總線///////////voidStop(){SDA=0;SCL=1; delay(5);SDA=1; delay(5);}//////非應(yīng)答函數(shù)/////////voidNoack(){SDA=1; delay(5);SCL=1; delay(5);SCL=0;}voidAck(){SDA=0; delay(5);SCL=1; delay(5);SCL=0;}/////////數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)//////voidSend(ucharc){ucharbite;for(bite=0;bite<8;bite++){if((c<<bite)&0x80)SDA=1;elseSDA=0;SCL=1; delay(5);//Delayus();SCL=0；}SDA=1;delay(5);}///////接受函數(shù)///////////ucharRec(){ucharbyte,bite;SDA=1;for(bite=0;bite<8;bite++){SCL=0; delay(5);SCL=1; delay(5);byte<<=1;if(SDA==1)byte+=1;}SCL=0; delay(5);return(byte);}///////////讀取數(shù)值////////ucharRead(ucharAI){ucharz;Start();Send(0x90);Ack();Send(0x40|AI);Ack();Start();Send(0x91);Ack();z=Rec();Noack();Stop();return(z);}/**********************LCD初始化***************/voidinit(){ucharn;shi=0;fen=0;miao=0；write_com(0x38);write_com(0x0c)；//顯示控制write_com(0x06)；//地址加1字符不移動write_com(0x01)；//清零write_com(0x80);for(n=0;n<8;n++)write_date(table0[n]);delay(5);write_com(0xc0);for(n=0;n<16;n++)write_date(table1[n]);delay(5);TMOD|=0x11;EA=1;ET0=1;TR0=1；ET1=1;TR1=1； TH0=(65536-46083)/256;TL0=(65536-46083)%256; TH1=(65536-)/256；//重新賦值TL1=(65536-)%256;}/*************************顯示*********************/voidwrite_sfm(ucharadd,uchardate){ucharshi,ge；//相應(yīng)一種數(shù)分離開來分別送入相應(yīng)地址顯示shi=date/10;ge=date%10;write_com(0xc0+add);write_date(0x30+shi);write_date(0x30+ge);}/*voidwrite_sf(ucharadd,ucharnum){uchari,j,k,l;i=num/1000;j=num%100;k=(num%100)/10;l=(num%100)%10;write_com(0x80+add);write_date(0x30+i);write_date(0x30+j);write_date(0x30+k);write_date(0x30+l);}/*********************主函數(shù)*************************/voidmain(){init();while(1){num=Read(0);write_com(0x80+3);write_date(0x30+num/1000); write_date(0x30+(num/100)%10);write_date(0x30+(num%100)/10);write_com(0x80+7);write_date(0x30+(num%100)%10); write_sfm(6,shi)；//每次變化后時(shí)數(shù)據(jù)送入顯示write_sfm(9,fen)；//每次變化后分?jǐn)?shù)據(jù)送入顯示write_sfm(12,miao)；//每次變化后秒數(shù)據(jù)送入顯示 }}voidTimer1(void)interrupt3{TH1=(65536-)/256；//重新賦值TL1=(65536-)%256;}/******************中斷解決**********************/voidyy()interrupt1{TH0=(65536-46083)/256;TL0=(65536-45083)%256;count++;if(count==20){count=0；//count到20清零miao++； //秒加1if(miao==60){miao=0；//秒到60清零fen++; //分加1 if(fen==60) {fen=0；//分到60清零shi++；//時(shí)加1 if(shi==24) {shi=0;//