摘要：對(duì)于無(wú)線模塊數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖褂靡约皩?duì)于直流減速電機(jī)的靈活操作，使得小車(chē)可以準(zhǔn)確的依照遙控端的給出信號(hào)，進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。該系統(tǒng)的研究和實(shí)際應(yīng)用也將為不斷發(fā)展的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，提供一種可用的解決方案。

　　一、總體設(shè)計(jì)方案

　　整個(gè)系統(tǒng)都以單片機(jī)msp430作為系統(tǒng)的主控芯片，由電源供電模塊供電;遙控器端通過(guò)按鍵采集模擬小車(chē)控制信號(hào)，通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊nrf24l01發(fā)送對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù);小車(chē)部分以L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)直流減速電機(jī)，同樣通過(guò)無(wú)線數(shù)傳模塊nrf24l01接收數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于發(fā)送端給出的按鍵信號(hào)，對(duì)小車(chē)的4個(gè)輪進(jìn)行有效的控制，以達(dá)到遙控小車(chē)的功能。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)中分為兩大部分——遙控器和被控小車(chē)，且分別對(duì)應(yīng)于發(fā)送端與接收端。

　　(一)單片機(jī)主控模塊

　　采用德州儀器公司的msp430f149單片機(jī)[3][4]作為主控制器。msp430是德州儀器公司的16位超低功耗處理器，從速度和管腳數(shù)量?jī)蓚€(gè)角度來(lái)看，可以達(dá)到本系統(tǒng)各個(gè)部分的要求。除此之外，msp430單片機(jī)的超低功耗的特性，也可以使發(fā)送與接收雙方的便攜式得以實(shí)現(xiàn)。

　　本系統(tǒng)中，遙控器部分使用單片機(jī)P6.2-P6.5與P1.3-P1.4與無(wú)線模塊nRF24L01的6個(gè)信號(hào)口分別相連，液晶12864的并行數(shù)據(jù)口與單片機(jī)P4.0-P4.7相連，RS、RW、EN分別連接至P3.0、P3.1、P3.2口，4個(gè)方向按鍵分別與單片機(jī)P2.0-P2.3相連;被控小車(chē)端使用單片機(jī)P6.2-P6.5與P1.3-P1.4與無(wú)線模塊nRF24L01的6個(gè)信號(hào)口分別相連，P2.0-P2.3與L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的4個(gè)控制管腳相連。

　　(二)無(wú)線模塊

　　無(wú)線數(shù)傳模塊nrf24l01[5]工作在2.4GHz到2.5GHz，具有功耗低、易編程等特點(diǎn)。無(wú)線模塊nrf24l01工作電壓為1.9V-3.6V之間，需要使用AMS1117-3.3三端穩(wěn)壓芯片提供3.3V的穩(wěn)壓，供給無(wú)線模塊進(jìn)行工作。本系統(tǒng)只使用了無(wú)線模塊的通道1，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線模塊數(shù)據(jù)傳輸特性的靈活應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了遙控器對(duì)小車(chē)運(yùn)動(dòng)方向的實(shí)時(shí)控制。

　　(三)液晶顯示模塊

　　本系統(tǒng)的液晶顯示采用12864模塊。該模塊接口方式簡(jiǎn)單，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。該模塊可以滿足遙控器對(duì)小車(chē)的控制顯示，對(duì)應(yīng)于小車(chē)前后左右移動(dòng)，分別在液晶屏幕上顯示“F”、“B”、“L”和“R”。

　　(四)電源供電模塊

　　根據(jù)該系統(tǒng)主控MCU以及nrf24l01無(wú)線模塊均采用3.3V供電，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊需要7.4V供電。所以采用高性能可充電鋰電池提供7.4V直流電驅(qū)動(dòng)電機(jī)，再經(jīng)三端穩(wěn)壓集成電路AMS1117-3.3V穩(wěn)壓，形成3.3V直流電供給單片機(jī)與無(wú)線模塊。

　　(五)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

　　以msp430f149為主控芯片，采用L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。當(dāng)被控小車(chē)端的無(wú)線模塊接收到數(shù)據(jù)為“F”對(duì)應(yīng)的數(shù)組時(shí)，單片機(jī)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊給出信號(hào)：1010，令兩側(cè)輪都向前旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)小車(chē)向前運(yùn)動(dòng)。同理，若單片機(jī)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊分別給出0101、0110、1001，分別標(biāo)志著小車(chē)向后、左、右運(yùn)動(dòng)。

　　二、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　(一)遙控器端

　　程序首先初始化無(wú)線模塊nRF24L01和液晶12864，軟件通過(guò)對(duì)于按鍵是否按下的循環(huán)掃描，如果有按鍵按下時(shí)，會(huì)通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送對(duì)應(yīng)按鍵被按下的數(shù)據(jù)，并通過(guò)液晶顯示出發(fā)送的數(shù)據(jù)。發(fā)送端軟件中數(shù)組標(biāo)志分別為F[]={0x01}、B[0x02]、L[0x03]、R[0x04]分別標(biāo)志前、后、左、右。

　　(二)被控小車(chē)端

　　程序初始化無(wú)線模塊nRF24L01和液晶12864完成后，接收端處于等待數(shù)據(jù)接收模式，一旦接收到數(shù)據(jù)，會(huì)判斷接收到的相應(yīng)數(shù)據(jù)標(biāo)志著小車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向，對(duì)應(yīng)著向電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)小車(chē)做到要求的動(dòng)作。

　　(三)控制示例

　　以控制小車(chē)前進(jìn)為例，說(shuō)明程序控制的工作過(guò)程。發(fā)送端操作如下：1、按下按鍵F，使得發(fā)送端將要發(fā)送的數(shù)組TX[]=F[]={0x01};2、NRF24L01模塊發(fā)送TX[]數(shù)組;3、12864液晶在第一排第一列位置顯示“F”;4、TX[]數(shù)組中的數(shù)字清零;5、返回等待按鍵掃描。接收端操作如下：1、等待接收數(shù)據(jù);2、若未接收到數(shù)據(jù)，則始終保持等待接收狀態(tài);3、接收到數(shù)據(jù)后，讀出接收數(shù)據(jù)的數(shù)組RX[]中的數(shù)值，在發(fā)送端發(fā)送的數(shù)組是F[]時(shí)，則此時(shí)RX[]中的數(shù)字會(huì)是0x01，即為前進(jìn)的標(biāo)志;4、接收端的單片機(jī)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊給出1010，驅(qū)動(dòng)小車(chē)的4個(gè)直流減速電機(jī)前進(jìn)。電平保持100ms;5輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電平重新清為0000，設(shè)置無(wú)線模塊為接收模式，再次等待接收。