基于51单片机的红外遥控小车设计和制作
王
艳
（汕尾职业技术学院电子信息系，广东汕尾516600）
摘
要：介绍一款红外线遥控小车，以AT89S51单片机为核心控制器，用L289驱动直流电机工作，控制小车的运行。此款小车具有红外线
遥控手动驾驶、自动驾驶、寻迹前进等功能。本系统采用模块化设计，软件采用C语言编写。
关键词：AT89S51；直流电机；红外线遥控；循迹
1设计任务和要求
以AT89S51单片机为核心，制作一款红外线遥控小车，小车
具有自动驾驶、手动驾驶和循迹前进等功能。自动驾驶时，小车在前进过程中可以自动躲避障碍物。手动驾驶时，可以手动遥控小车
后退、左转、右转、加速等操作。寻迹时小车可以按轨迹前进。前进、
2系统组成及工作原理
本系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分由红外线发射电
障碍路和控制电路两部分组成，完成红外编码信号的发射和接受、
轨迹检测、直流电机的驱动等功能。软件部分主要完成信物检测、
号的检测和处理、直流电机的控制等功能。AT89S51单片机主要完成对红外信号解码，判断是否遇到障碍物，判断小车是否出轨，控
启动、停止等工作。控制电路的系统结构框制直流电机的正反转、
图如图1所示。
轨迹检测
电机驱动
电机1
片激活，如果这个按键按下且延迟大约108ms，这108ms发射代
），一个结果码（4.5ms），低8位地址码（9～码由一个起始码（9ms
18ms），高8位地址码（9～18ms），8位数据码（9～18ms）和这8位数据码的反码（9～18ms）组成，如果按键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码将仅由起始码（9ms）和结束码（2.5ms）组成。按照上图的接法，K1～K8的数据码分别为：0x00，0x01，0x02，0x03，0x04，0x05，0x06，0x07。3.2控制电路
3.2.1红外线接收模块
其电路如图3所示。瓷片该模块使用一体化红外接收头1838，
电容104为去耦电容，DOUT即是解调信号的输出端，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。
VCC
U4
VCCGND
电机2
1838
DOUT
321
C5104
P3.2
红外信号接收
AT89S51单片机
左边障碍
物检测右边障碍物检测
图3红外线接收原理图
图1控制电路的系统结构框图
3
3.1
主要硬件电路
红外线发射电路
该电路的主要控制器件为遥控器芯片HT6221，如图2所示。HT6221将红外码调制成38kHz的脉冲信号通过红外发射二极管发出红外编码。图2中D1是红外线发射二极管，D2是按键指示灯，当有按键按下时D2点亮。
VCC
停止K1：
R1
47D1
12345678910
R1R2R3R4DOUTVDDD7X2X1VSS
AINC1C2C3C4C5C6C7C8LED
20191817161514131211
K2：右转K6：循迹
K3：左转K7：自动
K4：启动K8：后退
K5：加速
3.2.2直流电机驱动模块
该模块主要由芯片L298控制两个直流电机的正反转和转速，
大电流双全桥式驱动其电路如图4所示。L298芯片是一种高压、
器。其中SENSEA、SENSEB分别为两个H桥的电流反馈脚，不用时可直接接地。VCC、VS是电源引脚，电压范围分别是4.5～7V、2.5～46V，设计中VCC端与单片机电源端连接共用5V电源，VS端独立接9V电源。ENA、ENB为使能端，低电平禁止数据输出。IN1、IN2、IN3、IN4为数据输入端，OUT1、OUT2、OUT3、OUT4为数据输出端。D1～D8是保护二极管（IN5819），作用是释放电机停止时产生的反响尖峰电势。
VCC
VSD1
D2
D3
D4
MMG1
MOTOR
K1K2K3K4
P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0Q19014
R21KY1455
VCC
K5K6K7K8
VCC
D2
R3330
VCC
1359111314
U5
1A2A3A4A5A6A1Y2Y3Y4Y5Y6Y1
VCCGND74LS04
246810127
U6571012611115
IN1IN2IN3IN4ENAENBSENSEASENSEBL298
VCCVSOUT1OUT2OUT3OUT4GND
942313148
D5D6D7D8
M
MG2MOTOR
2
C3100P
C2100P
HT6221
二级管为IN5819
图4
红外线发射电路原理图
电机驱动原理图
图2
HT6221的编码规则是：当一个键按下超过36ms，振荡器使芯
3.2.3障碍物检测和寻迹模块
障碍物检测和轨迹检测原理是一样的，其电路如图5所示。从经济的角度考虑，该模块选用了反射式光耦，反射式光耦由一个红
4HangyeQianyan◆行业前沿
外发射管和一个光敏三极管组成。LM324是电压比较器，当3脚的
输出端1脚输出高电平，反之输出低电平。电压大于2脚电压时，
高低电平的电压值取决于2脚的电压，调整电位器R23使2脚电压为3V。
避障电路安装在小车头部的左右两边，用于检测左右障碍物。工作过程是：当无障碍物时，不反射红外线，光敏三极管截止，3脚
（5V），大于2脚电压（3V），1脚输在R16的上拉作用下为高电平
出高电平；反之，当遇到障碍物时，1脚输出低电平。左边遇到障碍物时小车右转，右边遇到障碍物时小车左转。
循迹电路安装在小车底部的左右两边，通过辨别黑白色来控制小车行走。工作过程是：红外发射管发射红外线，当遇到黑色时，
当遇到白色时，红外线被不反射红外线，比较器1脚输出高电平；
反射，比较器1脚输出低电平。左边检测到白色时小车右转，右边检测到白色时小车左转，两边检测都检测到黑色时小车前进，两边都检测到白色时小车停止。
U11ST188
C
E
K
A
R13100
VCC
进入中断
N
引导码？
Y
等待第一个高电平延时0.9ms
高电平？
Y为1
N
为0
N
32位？
VCC
32
A
1
R2010K
P1.4
退出
R1610K
R23
10K
VCC
图7解码子程序流程图
45
U10ALM324AN
结语
VCC
图5障碍物检测、轨迹检测原理图
经实践表明，本文所设计制作的红外线遥控小车运行稳定、遥
控灵敏、占用系统硬件资源少。且在不改变硬件电路，仅通过软件编程小车就可以实现多处障碍物检测、报警等功能。
［参考文献］
［１］陈权昌，李兴富．单片机原理及应用［Ｍ］．广州：华南理工大学出版社，２００７［２］吴金戌，沈庆阳，郭庭吉．８０５１单片机实践与应用［Ｍ］．北京：清华
大学出版社，２００２
［３］侯玉宝，陈忠平，李成群，等．基于Ｐｒｏｔｅｕｓ的５１系列单片机设计
与仿真．北京：电子工业出版社，２００８［４］郝建国，郑燕．单片机在电子电路设计中的应用［Ｍ］．北京：清华大
学出版社，２００６
4软件设计
本系统的软件用C语言编写，分为主程序、外部中断解码子程
序、自动驾驶子程序、手动驾驶子程序、障碍物检测子程序、轨迹检测子程序、定时器1中断调速子程序等。主程序完成系统硬件的初始化、子程序调用等功能。主程序、解码子程序流程图如图6、图7所示。
开始
定时器、外部中断初始化红外解码Ircodel=6?
Ircodel=5?flag_1=1?
flag_2=1?循迹运行
手动驾驶自动驾驶
2010－03－08收稿日期：
作者简介：王艳（1981－），女，陕西人，初级，研究方向：单片机的应
图6
主程序流程图
用与开发。
机电信息2010年第12期总第258期5
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容