电动滑板车遥控器与控制器的设计与研究李伟（河南机电高等专科学校机电工程系，河南新乡453002）
摘要：目前市场上出现的以电为动力的滑板车，在启动电流、电机噪音、电磁污染等方面存在很多不足。在分析电动滑板车的遥控控制方式、工作原理和功能需求的基础上，设计和开发以AT89C2051为主控芯片的电动滑板车遥控器和以PIC16F73为主控芯片的控制器，使电动滑板车在灵活性、安全性、稳定性等方面有了明显的提高。关键词：农业机械；电动滑板车；遥控器；控制器；程序设计中图分类号：TN83，TP872文献标识码：A文章编号：1674-1161(2010)12-0021-03
目前，随着电子技术的快速发展，市场上出现了以电为动力的滑板车。但其在启动电流、电机噪音、电磁污染等方面存在很多不足。本文通过对电动滑板车遥控器及控制器进行研究，提出一套新的方法，使电动滑板车的性能有了明显的提高。1电动滑板车遥控器的设计1．1遥控器硬件设计1．1．1A／D转换及电路单片机AT89C2051有20个引脚，图1为利用AT89C2051实现A／D转换的电路图。R1输入模拟信号Vin，送到AT89C2051的P1．0口。RC电路输出为P1．1，比较器输出为P3．6。若单片机检测到P3．6的变化，则控制P1．2输出相应的高低电平，从而使P1．2控制D6导通与否。当P1．1口的电压小于P1．0口电压时，P3．6为高电平，此时单片机控制P1．2口输出高电平，D5截止，电源向电容C5充电，P1．1口电压升高；当P1．1口电压升高到大于P1．0口电压时，P3．6变为低电平，单片机控制P1．2输出低电平，D5导通，电容C通过D5放电，P1．1口电压降低，周而复始。P1．2口在高低电平之间切换，控制电容两端的电压一直和输入电压保持近似相等。R、C的值可以按照每个单次测量周期TS内的电
压变化（ΔVS）约为1LSB的原则来选取。充电函数近
似表示为：ΔVS＝Vcc×TS／（RC）
本文AT89C2051使用晶振频率为11．0592MHz，TS＝40，VCC＝5V，若目标分辨率为12位，则RC≈4096×40μs＝163．48ms。选R＝20K，C＝0．01μF。
1．1．2基于CDT402－AB．1的无线通信CDT402－AB．1是一款无线高频不带编码的发射模块，
AT89C2051通过串口与CDT402－AB．1异步通信。硬
件电路如图2所示。
CDT402－AB．1为射频接收模块，其1脚为电源，
2脚为信号输入口与单片机U3的异步串口P3．1相
连，3脚为电源地，4脚为天线。射频发射模块将输入到2脚的数据包调制到315MHz的射频段，把数据发送出去，完成无线发射功能。D1、D2可调节射频模块的发射功率。1．1．3电源和报警电路遥控器的电源是由9V电
收稿日期：2010－07－06基金项目：河南省科技攻关项目（0524260051）作者简介：李伟（1981—），男，硕士，讲师，从事机电工程方面的研究工作。
图1A／D转换电路Figure1A／Dswitchingcircuit
图2无线通信接口电路Figure2Wirelesscommunicationinterfacecircuit
第12期总第198期No．12TotalNo．1982010年12月Dec．2010农业科技与装备
AgriculturalScience＆TechnologyandEquipment图4纠错程序框图Figure4Errorcorrectionprogramblockdiagram
池经过3端稳压块7805获得，能提供5V稳定的输出电压。电源检测电路是由LM358中的一个运放构成的比较器来实现的。报警电路包括蜂鸣器及其驱动电路。本设计采用有源蜂鸣器，信号源为5V电源，驱动器件为PNP型三极管9012。1．2遥控器软件设计1．2．1A／D转换软件实现A／D转换软件首先对端口和定时器进行初始化设置，再进行充电时间检测，最后进行数据处理。单片机进行A／D转换程序流程如图3所示。1．2．2无线通信协议的编制及同频干扰的解决系统中无线传输错误检验采用CRC码校验，用查表法编写CRC校验程序。通信协议以数据包的形式出现，一个数据包组成如下：［0XFF］［0X5A］［开始1］［开始2］［开始3］［密码1］［密码2］［数据1］［数据1］［数据1］［密码1］［密码2］［密码1］［密码2］［CRC校验数据］。其中：0XFF、0X5A为射频模块激活码，开始1为0XAA，开始2、开始3为0XA5。错误检测通过CRC十六位校验来实现。当检测到错误后根据拷贝数据进行纠错，纠错程序框图如图4所示：
串口通信采用异步通信方式。本系统采用的射频模块是单一频率点，无法用频率划分来解决同频干扰问题，因此采用时分复用系统来解决同频干扰问题。2电动滑板车控制器的设计
2．1控制器硬件设计
2．1．1最小系统电路最小系统原理图如图5所示。
C2、C3、XTAL1构成晶振电路，R2、C4、CN1构成外部
触发开关电路，ADI、ADV为电流检测输入口，PWM1、PWM2为电机控制电路和自举电路信号源输
出口，CPWM1、CPWM2为电机控制电路和刹车电路的使能控制端，RDY为控制器的使能控制端，RUN为飞车保护使能控制端，data为串口输入口，SOUR为射频接收模块电源使能端。它们协同外围电路完成系统控制。2．1．2电机的控制本设计采用永磁有刷直流电机，
图3A／D转换程序流程图Figure3A／Dconversionprogramflowchart
图5单片机最小系统原理图Figure5SCMminimumsystemschematicdiagram
农业科技与装备2010年12月22ResearchandDesignontheRemoteControlandControllerofPower－drivenScooterLIWei（MechanicalandElectronicEngineeringDepartment，HenanMechanicandElectricEngineeringCollege，XinxiangHenan453002，China）
Abstract:Therearemanydefectsinthecurrentpower－drivenscooterinsuchareasasstartingcurrent，motornoise，andelectromag-neticpollution．Onthebasisofanalysisoftheremotecontrolpatterns，workingprinciple，andfunctionaldemandofpower－drivenscoot-ers，remotecontrolwithAT89C2051asthemajorcontrolchipandcontrollerwithPIC16F73asthemainchipweredesignedanddevel-opedwiththeresultthatthereisasubstantialimprovementintheflexibility，security，andstabilityinthepower－drivenscooters．Keywords:agriculturalengineering；power－drivenscooter；remotecontrol；controller；programdesign
用75NF75MOSFET作为驱动管，通过程序语句控制PWM信号的周期和高电平持续时间，控制电机电枢
电压，从而达到调速的目的。为了保证迅速停车，采用电机能耗制动。利用PIC单片机自带的CCP作为自举电路的开关源，加上外围器件构成自举电路驱动MOSFET。当出现飞车情况时，防飞车电路可使继电
器断电停止工作，使电机电源断开，电机停止运行，从而达到飞车保护的目的。当电机发生堵转时，电流陡增，使得比较器发生反转，触发单片机的外部中断，使停止电机再次运转，从而保护电机。控制器除了上述几种电路外，还包括电源电路、充电及充电保护电路、电池显示电路。2．2控制系统软件设计
2．2．1无线接收通信的实现为保障人在脱离滑板
车后，小车能迅速停止，控制器对数据通信的灵敏度要求很高，这样不仅能够保护运动者的安全，也能保证滑板车对外界不造成伤害。通信过程如图6所示。2．2．2电机速度调节、电机制动软件的实现单片机
接收到遥控器发来的信号，如果解包后的数据是速度值，则首先封锁刹车驱动电路，然后取出此速度值与当前正在运行的速度值进行比较：如果相等，则维持原状；如果比当前速度小，则在当前速度基础上，逐级加速，直到与接收到的速度值相等；如果比当前速度大，则在当前速度的前提下，逐级减小，直到与接收到的值相等。速度调节是通过调节PWM的脉宽比实现的。当解包出来的数据是刹车信号时，则封锁速度驱动电路，解锁刹车驱动电路，并驱动电机刹车。2．2．3过流及堵转保护软件的实现过流保护是先
通过检测电流信号，再通过A／D转换并判断AD值的大小来实现的。如果获得的AD值大于设定的上限值，就调用速度模块程序，调整电机速度，使AD值比上限值小。A／D配置具体如下。
1）配置A／D模块：
ADCON1＝0X04；／／设置端口输入AN1和AN3口为模拟输入口参考电压VDD
ADCON0＝0X88；／／转换时钟为时钟的32分频
选择模拟通道12）配置A／D中断：
ADIE＝0；／／AD转换中断关闭
堵转检测通过单片机的外部中断实现。当电机发生堵转时，触发单片机外部中断。中断程序执行电机停机，不响应外界控制信号，并延时2s；当中断信号消失或不堵转时，则重新响应控制信号，根据信号重置电机状态。
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图6通信接收程序框图Figure6Communicationsreceiverblockdiagram
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