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摘 要：智能车是一种轮式机器人，在工业、生活等方面发挥着重要的作用，结合RF2.4GHz技术的无线遥控智能车更是有着非常丰富的应用，例如在儿童遥控童车、遥控排爆轮式机器人等。该文介绍了基于东软载波单片机HR7P194与RF2.4GHz芯片HW2000远距离遥控智能车系统的设计。实验结果表明：HR7P194单片机性能稳定，HW2000无线传输远，该无线遥控智能车方案具有较高的实用价值。
关键词：智能车 无线遥控 HR7P194单片机 HW2000 RF2.4GHz
中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）01（c）-0086-02
随着科技发展的需要，智能车作为自主移动机器人在工业生产及生活中得到了广泛应用[1]。文章设计的RF2.4G无线遥控智能车是上海东软载波微电子有限公司“基于HW2000、HR7P194芯片的童车系统开发”项目的开发与测试平台，该系统具有自主运行与远程遥控两种模式，具有RF2.4 GHz对码、前进、后退、左转、右转、高速、中速、低速、刹车等功能。
1 硬件设计
1.1 系统框图
遥控智能车由电源管理模块、主控制器模块、遥控模块、直流电机模块、舵机模块、HW2000无线模块组成，系统结构如图1所示。
1.2 电源模块设计
电源模块分为主控端电源模块与遥控端电源模块。主控端电源由12 V铅酸蓄电池供电，遥控端由2节1.5 V电池供电。
主控端系统电源主要为主控端单片机控制板、HW2000无线模块、电机驱动、指示灯等模块供电。综合考虑功耗和实用性，该系统采用12 V铅酸蓄电池供电，通过稳压芯片LM2596芯片降压到5 V，LM1117-3.3稳输出3.3 V。其中12V给电机驱动模块供电，5 V为单片机供电，3.3 V给2.4 G通信模块供电。
遥控端系统电源由2节1.5 V干电池串联产生3 V供电，主要为遥控端单片机控制板、HW2000无线模块供电。
1.3 单片机控制系统设计
智能车的主控芯片选择上海东软载波微电子公司生产的单周期HR7P 194单片机，是高速、抗感扰强、超低功耗、片上资源丰富的新一代单片机，内核采用高性能哈佛型RISC CPU内核，内部集成三路8位PWM时基定时器，支持10通道10位数字转换精度[2]。
1.4 无线收发模块设计
HW2000是上海东软载波微电子公司生产的2.4 GHz 收发器，HW2000支持GFSK调制方式、提供250 kBps与1 MBps两种不同的数据速率，最大发射功率可达8 dBm。HW2000满足低成本、低功耗、高传输速率应用的典型需求，仅需少量外围元器件即可实现高速无线传输[3]。
为了保证RF無线通信距离更远、通信质量更好，无线收发模块在PCB布线上应尽量满足以下设计：（1）射频微带走线尽量短，参考地平面保证完整性。（2）电感采用L型布局。（3）射频电路包地，并通过孔与参考地面连接。（4）VCC电源尽量走上层，避免分割参考地平面。（5）数字部分走线尽量远离射频前段。
1.5 电机驱动模块
该系统采用四轮结构小车，一个带减速器的直流电机作为运动驱动，一个舵机作为转向动力，具有运动稳定、可控性强等优点。电机驱动芯片选择L298N。L298N是一种双H桥电机驱动芯片，其中每个H桥可以提供2 A的电流，功率部分的供电电压范围是2.5～48 V，逻辑部分5 V供电，接受5V TTL电平，对速度具有很好的控制，可以通过PWM脉宽平滑调速。
2 软件设计
该系统软件设计包括主控模块和遥控模块编程。（1）主控模块主要包括各个模块初始化程序、直流电机驱动程序、舵机驱动程序、RF2.4 GHz无线接收程序、按键扫描程序、数码管显示程序。（2）遥控模块主要包括各个模块初始化程序、RF2.4 GHz无线发送程序、AD数据采集程序、按键扫描程序、数码管显示程序。
主控模块与遥控模块通过RF2.4 GHz无线通信，先通过对码确认，然后再传递小车控制命令。无线通信模块HW2000上电后需要初始化寄存器。
AD数据采集电位器模拟电压，该电位器电压反映遥控小车方向盘旋转角。采用平均值滤波算法，对模拟信号进行18次电压采集，去掉一个最小值和一个最大值，取16次电压值平均值，以此来减少干扰。
3 系统测试
对遥控车实验平台自主运行与远程遥控两种模式测试，在遥控模式时首先通过RF2.4 GHz实现对码，然后控制小车前进、后退、左转、右转、高速、中速、低速、刹车等功能，测试效果良好，50 m以内空旷环境能够精确控制。图2为50 m×50 m无遮挡环境下进行绕柱机动性测试。
4 结语
该设计平台满足企业设计需求，并作为优秀方案参加海尔集团产品推荐会。可应用于工业机器人、儿童遥控童车、遥控排爆轮式机器人等领域，在增加超声波测距、摄像头视频检测边沿等功能，可以具有更广泛的用途[4]。
参考文献
[1] 任艳艳，宗占元.基于STC单片机的红外遥控智能车的设计[J].济源职业技术学院学报，2012，1（11）：29-33.
[2] 数据手册_HR7P193_194_Datasheet_C V1.7.pdf[Z].
[3] 上海海尔HW2000无线产品介绍.pdf[Z].
[4] 张维玲，李冬杨.智能电动车控制系统设计[J].机械研究与应用，2007，6（20）：96-97.
关键词：智能车 无线遥控 HR7P194单片机 HW2000 RF2.4GHz
中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）01（c）-0086-02
随着科技发展的需要，智能车作为自主移动机器人在工业生产及生活中得到了广泛应用[1]。文章设计的RF2.4G无线遥控智能车是上海东软载波微电子有限公司“基于HW2000、HR7P194芯片的童车系统开发”项目的开发与测试平台，该系统具有自主运行与远程遥控两种模式，具有RF2.4 GHz对码、前进、后退、左转、右转、高速、中速、低速、刹车等功能。
1 硬件设计
1.1 系统框图
遥控智能车由电源管理模块、主控制器模块、遥控模块、直流电机模块、舵机模块、HW2000无线模块组成，系统结构如图1所示。
1.2 电源模块设计
电源模块分为主控端电源模块与遥控端电源模块。主控端电源由12 V铅酸蓄电池供电，遥控端由2节1.5 V电池供电。
主控端系统电源主要为主控端单片机控制板、HW2000无线模块、电机驱动、指示灯等模块供电。综合考虑功耗和实用性，该系统采用12 V铅酸蓄电池供电，通过稳压芯片LM2596芯片降压到5 V，LM1117-3.3稳输出3.3 V。其中12V给电机驱动模块供电，5 V为单片机供电，3.3 V给2.4 G通信模块供电。
遥控端系统电源由2节1.5 V干电池串联产生3 V供电，主要为遥控端单片机控制板、HW2000无线模块供电。
1.3 单片机控制系统设计
智能车的主控芯片选择上海东软载波微电子公司生产的单周期HR7P 194单片机，是高速、抗感扰强、超低功耗、片上资源丰富的新一代单片机，内核采用高性能哈佛型RISC CPU内核，内部集成三路8位PWM时基定时器，支持10通道10位数字转换精度[2]。
1.4 无线收发模块设计
HW2000是上海东软载波微电子公司生产的2.4 GHz 收发器，HW2000支持GFSK调制方式、提供250 kBps与1 MBps两种不同的数据速率，最大发射功率可达8 dBm。HW2000满足低成本、低功耗、高传输速率应用的典型需求，仅需少量外围元器件即可实现高速无线传输[3]。
为了保证RF無线通信距离更远、通信质量更好，无线收发模块在PCB布线上应尽量满足以下设计：（1）射频微带走线尽量短，参考地平面保证完整性。（2）电感采用L型布局。（3）射频电路包地，并通过孔与参考地面连接。（4）VCC电源尽量走上层，避免分割参考地平面。（5）数字部分走线尽量远离射频前段。
1.5 电机驱动模块
该系统采用四轮结构小车，一个带减速器的直流电机作为运动驱动，一个舵机作为转向动力，具有运动稳定、可控性强等优点。电机驱动芯片选择L298N。L298N是一种双H桥电机驱动芯片，其中每个H桥可以提供2 A的电流，功率部分的供电电压范围是2.5～48 V，逻辑部分5 V供电，接受5V TTL电平，对速度具有很好的控制，可以通过PWM脉宽平滑调速。
2 软件设计
该系统软件设计包括主控模块和遥控模块编程。（1）主控模块主要包括各个模块初始化程序、直流电机驱动程序、舵机驱动程序、RF2.4 GHz无线接收程序、按键扫描程序、数码管显示程序。（2）遥控模块主要包括各个模块初始化程序、RF2.4 GHz无线发送程序、AD数据采集程序、按键扫描程序、数码管显示程序。
主控模块与遥控模块通过RF2.4 GHz无线通信，先通过对码确认，然后再传递小车控制命令。无线通信模块HW2000上电后需要初始化寄存器。
AD数据采集电位器模拟电压，该电位器电压反映遥控小车方向盘旋转角。采用平均值滤波算法，对模拟信号进行18次电压采集，去掉一个最小值和一个最大值，取16次电压值平均值，以此来减少干扰。
3 系统测试
对遥控车实验平台自主运行与远程遥控两种模式测试，在遥控模式时首先通过RF2.4 GHz实现对码，然后控制小车前进、后退、左转、右转、高速、中速、低速、刹车等功能，测试效果良好，50 m以内空旷环境能够精确控制。图2为50 m×50 m无遮挡环境下进行绕柱机动性测试。
4 结语
该设计平台满足企业设计需求，并作为优秀方案参加海尔集团产品推荐会。可应用于工业机器人、儿童遥控童车、遥控排爆轮式机器人等领域，在增加超声波测距、摄像头视频检测边沿等功能，可以具有更广泛的用途[4]。
参考文献
[1] 任艳艳，宗占元.基于STC单片机的红外遥控智能车的设计[J].济源职业技术学院学报，2012，1（11）：29-33.
[2] 数据手册_HR7P193_194_Datasheet_C V1.7.pdf[Z].
[3] 上海海尔HW2000无线产品介绍.pdf[Z].
[4] 张维玲，李冬杨.智能电动车控制系统设计[J].机械研究与应用，2007，6（20）：96-97.