电动滑板车遥控器及控制器的开发与研究

论文摘要

随着电子技术和电池技术的快速发展,滑板由当初的人力动力逐渐转为以电为动力。这样电动滑板车就随之出现。目前市场上已经出现通过遥控器来控制电动滑板车运行的产品。但是这些产品的遥控器在安全、距离、电磁污染等方面还存在很多不足。它们控制电机的控制器在控制电机启动电流、电机噪音以及控制电路本身的功耗等方面也存在很多缺陷。本文通过对遥控器的智能化研究,对控制器的安全性、稳定性、灵活性的研究,提出一系列新的方法方案解决了上述问题,并在此基础上做了很多完善,使电动滑板车的灵活性、安全性、稳定性更高,控制器和电池的寿命更长久。在分析遥控器的工作原理、功能需求的基础上,本遥控器采用ATMEL公司的AT89C2051单片机作为控制核心,利用RC电路和比较器实现控制信号的A/D转换。开发出短距离无线通信协议,既实现通过异步串口的短距离无线通信,又实现自动对码功能。给出了解决同频干扰的方案,使多台车子之间不会相互干扰。电动滑板车的性能主要体现在控制器上面。本文对控制器的研究从它的安全性、稳定性、灵活性方面着手。在安全性方面首先解决了以往电机制动力矩小的缺点,确保了小车在运行过程中能够迅速制动停车。其次用软件方法实现了人脱离滑板车立即自动停机功能,最后用硬件实现飞车保护功能。本文从功率管选型、射频模块选型、通信协议等方面着手,解决了电动滑板车稳定性差、灵活性差、电机啸叫声大等缺点。本文根据上述一系列功能,给出了详细的设计思路、制作方法以及它们的软件实现,并说明了在其中遇到的难点、疑点,和需要注意的地方。最终测试表明,遥控器和控制器的各项功能都能够很好的完成,并能够长时间稳定工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本课题的主要任务
• 第二章 电动滑板车的软硬件规划
• 2.1 电动滑板车的工作原理
• 2.1.1 电动滑板车的工作原理和流程
• 2.1.2 电动滑板车遥控器的功能需求
• 2.1.3 电动滑板车控制器的功能需求
• 2.2 遥控器的硬件的总体设计和模块划分
• 2.2.1 遥控器单片机的引入与选型
• 2.2.2 遥控器的模块划分
• 2.2.3 遥控器电路的硬件设计
• 2.3 遥控器的软件总体设计和任务划分
• 2.3.1 编译环境的选择
• 2.3.2 软件任务的划分
• 2.4 控制器的硬件总体设计和模块划分
• 2.4.1 控制器单片机的引入及选型
• 2.4.2 控制器模块划分
• 2.4.3 控制器电路板的硬件设计
• 2.5 控制器软件总体设计及任务划分
• 2.5.1 编译环境的选择
• 2.5.2 软件任务划分
• 2.6 本章小结
• 第三章 遥控器硬件和软件系统的实现
• 3.1 基于单片机AT89C2051 的遥控器硬件设计
• 3.1.1 AT89C2051 介绍
• 3.1.2 利用AT89C2051 自带比较器实现A/D 转换原理及电路实现
• 3.1.3 基于CDT402-AB.1 的无线通信
• 3.1.4 电源及电源电压检测电路
• 3.1.5 报警电路
• 3.2 遥控器软件实现
• 3.2.1 A/D 转换软件实现
• 3.2.2 无线通信协议的编制
• 3.2.3 同频干扰的解决
• 3.3 本章小结
• 第四章 控制器硬件和软件的实现
• 4.1 基于单片机PIC16F73 的控制系统硬件的建立
• 4.1.1 PIC16F73 介绍及其在本设计中的最小系统电路
• 4.1.2 基于PIC16F73 的有刷直流电机的转速控制
• 4.1.3 电机的制动控制
• 4.1.4 电机制动所需自举电路
• 4.1.5 防飞车电路的实现
• 4.1.6 由LM358 构成过流保护及堵转保护电路
• 4.1.7 其他功能电路简述
• 4.2 控制系统软件实现
• 4.2.1 无线接收通信的实现
• 4.2.2 电机速度调节、电机制动软件实现
• 4.2.3 过流及堵转保护软件实现
• 4.3 本章小结
• 第五章 电动滑板车电路板的设计与制作
• 5.1 原理图的绘制
• 5.2 PCB 板的生成与制作
• 5.2.1 PCB 板概述
• 5.2.2 元器件的布局
• 5.2.3 PCB 板的布线及焊盘设置
• 5.2.4 本项目的PCB 板的生成
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的成果
• 附录A 本课题设计的电动滑板车的遥控器及控制器