翻新时间：2023-08-07
基于单片机2.4GHz 遥控车设计
1 硬件设计
1.1 系统框图
如图1所示，系统电源主要考虑为单片机、液晶显示、无线收发模块、电机驱动供电。综合考虑功耗和重量，本系统不采用9V干电池而使用四节1.5V干电池（6V）供电。其中6V给电机驱动模块供电，另外采用线性稳压芯片LM1117-3.3将输入电压6V降压到3.3V分别给单片机和无线收发模块供电，因为单片机和无线收发模块都使用低功耗芯片，所以线性稳压芯片功耗较少。为了减少电源干扰对收发模块的影响，使用磁珠和0欧电阻将3.3V和地隔开。
1.3 单片机模块
1.4 无线收发模块
1.5 电机驱动模块
四轮结构小车不论是是四轮驱动还是后轮驱动，虽然运行会比较稳定，但是车体转向不够灵活，又或功耗较大。因此，本系统采用三轮结构，车体中心前方使用万向轮，减少阻力，后轮为驱动。两个带减速器的直流电机作为运动驱动，具有转动力矩大、体积小、重量轻、装配简单、使用方便等优点。电机驱动芯片选择L9110S。
L9110S是为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分离电路集成在单片IC内部，仅需极少的外围器件，成本降低，可靠性提高。同时，该芯片具有良好的抗干扰能力，输出端可直接驱动电机正反向运动及刹车，具有较大的电流驱动能力。
相比于L298驱动芯片，牺牲了对速度的控制，但是简洁的设计不仅降低成本，提高系统稳定性，同时也极大的减少了软件的复杂度。不同于PWM控制，仅需要四个I/O口的高低电平就可以实现停止、前进、后退、左转、右转的功能，节省了单片机定时器资源。
1.6 液晶显示模块
在本设计中，发送系统使用液晶显示主要表示当前运动状态，停止、前进、后退、左转、右转五个状态。接收系统使用液晶显示主要用于方便调试，显示接收到的命令。
2 软件设计
2.1 发送模块
发送（TX）模式初始化过程：
1）写入TX节点地址；
2）写入RX节点地址（主要用于使能AUTO ACK）；
3）使能AUTO ACK；
4）使能PIPE0；
5）配置自动重发次数；
6）选择通信频率；
7）配置发射参数（低噪放增益、发射功耗、无线速率）；
8）选择通道0有效数据宽度；
9）配置nRF24L01的基本参数以及切换工作模式。
2.2 接收模块
接收（RX）模式初始化过程：
1）写入RX节点地址；
2）使能AUTO ACK；
3）使能PIPE0；
4）选择通信频率；
5）选择通道0有效数据宽度；
6）配置发射参数（低噪放增益、发射功率、无线速率）；
7）配置nRF24L01的基本参数以及切换工作模式。
如图6所示为系统发送模块和接收模块单次发送与接收的程序流程图。发送模块主要指的是遥控器，软件根据按下的按键检测对应的控制命令装载到发送缓存区并发送出去。接收模块指的是车体，软件接收到发送的控制命令，根据命令的不同做出相应的动作。
3 结束语
经测试，本文介绍的遥控车在硬件焊接无误情况下，可以正常使用。空旷场地，十米以上可以实现停止、前进、后退、左转、右转动作。
本文介绍的遥控小车具有设计简洁，运行稳定，遥控距离远的优点。单片机系统预留了多余的I/O管脚及液晶显示，可扩展升级，比如增加超声波测距可以检测前方障碍物的距离，然后发送到遥控器上，提供操作人员参考。
参考文献：
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