隋美麗，楊立平，呂江毅，劉敏杰

（北京電子科技職業(yè)學院 汽車工程學院，北京100176）

在現代生活中，自動控制在生活、科研、軍事等很多領域發(fā)揮了重要的作用。隨著嵌入式技術和通信技術的迅猛發(fā)展，自動控制系統(tǒng)的功能和穩(wěn)定性都得到了很大的提高。自動控制小車的研究涉及單片機與PC機通信接口問題、小車遙控器控制、直流電機的控制方式等［1］［2］，本文只是對在自動控制的情況下，線控小車控制系統(tǒng)的軟硬件實現進行研究，實現小車前進、后退、轉向和加減速等功能。

1 硬件設計

以STC12C5201AD單片機為核心，編寫小車驅動程序，使其能接受線控器的控制功能，控制小車前進、后退、左轉、右轉、加速、減速、停止，并且在沒有控制信號輸出時，小車能保持靜止狀態(tài)［3］［4］。P1.6、P3.5和P2.1、P3.7控制小車兩個后輪，舵機控制輸出口為P2.5，小車采用RS－485總線協(xié)議來接收線控器命令，并與下載功能一起使用P3.0、P3.1口。圖1為小車硬件電路圖。

2 程序流程

小車控制程序接收端串口采用RS－485模式通信，通信參數規(guī)定為：波特率規(guī)定為19200，數據位為8位，停止位為1位，無奇偶校驗，因此，線控器（發(fā)送端）也必須與接收端保持一致。線控器STC12C5202AD主控芯片也必須通過RS－485總線向小車發(fā)送命令來控制小車啟停、轉向、尾燈閃爍等。線控器與小車的通信控制協(xié)議（十六進制）為：

一個完整的控制命令包含14個字節(jié)控制信息，而這些信息中，對于某一小車而言，只有小車左輪轉速（或小車右輪轉速）、正反轉/燈閃、舵機轉角三個字節(jié)信息有效信息，因此，可以對數據包進行精簡。但是，要想獲得一個完整的控制命令包，可以選擇接收30個字節(jié)數據（其中一定包含有一個完整的控制命令包），當接收到30個字節(jié)命令數據后，對數據進行提取，找出其中的關鍵性控制命令字。由于每次取30個字節(jié)，會丟失一些數據，但由于系統(tǒng)的主頻較高，每秒接收大量的控制數據并處理，能夠達到對小車的實時控制。

圖1 小車電路圖

系統(tǒng)主要依靠軟件來完成控制命令的接收，數據的分離與提取、控制命令的執(zhí)行。控制命令由串口負責接收，將系統(tǒng)晶振定為22.1184MHz，用定時器T1作為串口波特率發(fā)生器，為了提高傳輸的效率，我們把波特率定為119200bps，而不是常用的9600bps低速傳輸。如果小車端在接收串口命令時采用查詢方式，經常會丟失數據，導致控制實時性較差，因此，本系統(tǒng)采用中斷方式，一旦有控制命令傳來，系統(tǒng)會立刻響應。對于舵機操作，由于要精確輸出周期為20ms的PWM，其高電平范圍在0.5ms～2.5ms之間，也必須采用精確定時來完成，在這里我們選用定時器中斷方式來完成，否則會產生舵機控制抖動情況。而對于直流電機的速度控制，則采用了CPU等待延時方式，不使用定時器資源。串口控制命令接收流程如圖2所示，小車驅動程序流程如圖3所示。

圖2 串口控制命令接收流程圖

圖3 小車驅動程序流程圖

3 軟件設計

小車驅動程序包含延時子程序、串口初始化子程序、串口接收子程序（中斷方式）、小車后輪正反轉子程序、定時器初始化子程序、舵機控制子程序和主函數等［5］。其實現代碼如下所示：

4 結束語

在小車驅動的軟件設計中，采用了模塊化的設計思想，各模塊間相互獨立，實現功能時又能做到分工合作，經過實際測試，達到了預期設計指標，滿足了線控要求，并且穩(wěn)定性和抗干擾能力強，精度高，誤差低，適用于車模競賽、兒童玩具等各種應用場合，具有一定的推廣應用價值。

［1］ 王建飛.基于單片機控制的自動往返小汽車的新設計［J］.現代與電子技術，2006，234（19）：127－129.

［2］ 郭立芝.一種自動往返小車設計與制作［J］.河南機電高等專科學校學報，2010，（3）：10－13.

［3］ 王強.遙控小車控制系統(tǒng)設計［D］.青島理工大學，2011.

［4］ 王艷.基于51單片機的紅外遙控小車設計和制作［J］.北京：電子制作，2010，（06）.

［5］ 張洪潤，孫悅，張亞凡.單片機原理及應用［M］.北京：清華大學出版社，2010.