制½天地
HANDS ON PROJECTS
½ 者
王 艳
汕尾职业技术学院
电子信息系
基于51单片机的红外遥控小½设计和制½
一、设计任务和要求
以 AT98C51 单片机为核心，制½一款红外遥
控小½，½其具有自动驾驶，手动驾驶和循迹前进
等功½。自动驾驶时，前进过程中可以避障。手动
驾驶时，遥控控制小½前进、后退、左½、右½、
加速等操½。寻迹前进时小½还可以按照预先设计
½的½迹前进。
红外信号接收
½迹检测
电
机
AT89S51单片机
动
左边障碍 右边障碍
物检测
物检测
图1 系统结构框图
驱
电机1
电机2
三、主要硬件电路
1.遥控发射器电路
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 是红外发射二极管，D2 是按键指示灯。½有按
键按下时 D2 点亮。
HT6221 的 编 码 规 则 是 ：½ 一 个 键 按 下 超 过
36ms，振荡器½芯片激活，如果这个按键按下且
延 迟 大 约 108ms， 这 108ms 发 射 代 码 由 一 个 起
始码 (9ms)、一个结果码 (4.5ms)、½ 8 ½地址码
K6:循迹
K7:自动
K8:后退
二、系统组成及工½原理
本系统由硬件和½件两部分组成。硬件部分
主要完成红外编码信号的发射和接受、障碍物检
测、½迹检测、直流电机运行等功½。½件主要完
成信号的检测和处理、设备的驱动及控制等功½。
AT89S51 单片机查询红外信号并解码，查询各个检
测部分输入的信号，并进行相应处理，包括电机的
正反½，判断是否遇到障碍物，判断是否小½其前
进中有出½等。系统结构框图如图 1 所示。
VCC
K1:停止 K2:右½ K3:左½ K4:启动 K5:加速
R1
47
D1
Q1
9014
R2
1k
VCC
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
Y1
455
C2
100P
C3
100P
2
10
U1
R1
R2
R3
R4
DOUT
VDD
D7
X2
X1
VSS
HT6221
AIN
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
LED
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
D2
R3
330
K5
K6
K7
K8
K1
K2
K3
K4
VCC
图2 遥控发射器电路原理图
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(9~18ms)、高 8 ½地址码 (9~18ms)、8 ½数据码
(9~18ms) 和这 8 ½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。
端与单片机电源端共用 5V 工½电源，VS 端独立
接 9V 电源。ENA，ENB 为½½端，½电平禁止输
出。IN1、IN2、IN3、IN4 为数据输入引脚，OUT1、
OUT2、OUT3、OUT4 为数据输出引脚。D1~D8 是
保护二极管（IN5819）
，用于释放掉电机停½时产
生的反向尖峰电势，否则会击坏 L298。
4、障碍物检测和寻迹模块
2.红外线接收模块
该模块½用一½化红外接收头 1838，其电路
如图 3 所示。瓷片电容 104 为去耦电容，DOUT 即
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½后的方波
信号，并直接提供给单片机。
VCC
U4
VCC
GND
DOUT
1838
3
2
1
P3.2
C5
104
障碍物检测和½迹检测原理是相同的。从经济
的角度考虑，该模块选用了反射式光耦，其电路如
图 5 所示。反射式光耦由一个红外发射管和一个光
敏三极管组成。LM324 是电压比较器，½ 3 脚的
电平大于 2 脚时，输出端 1 脚输出高电平，反之输
出½电平。高½电平值取决于 LM324 的 2 脚电平，
调整电½器 R23 可½ LM324 的 2 脚电压为 3V。
避障电路安装在小½头部的左右两边，分别用
于检测左右障碍物。工½过程是 ：½无障碍物时，
不反射红外线，光敏三极管截止，LM324 的 3 脚在
R16 的上拉½用下为高电平 (5V), 大于 2 脚电压 (3V)，
输出高电平 ；
½遇到障碍物时，反射红外线，光敏
三极管导通，比较器 3 脚接地，小于 2 脚电压 (3V)，
输出½电平。单片机根据电平的变化判断有无障碍
物，½左边遇到障碍物时小½右½，½右边遇到障
碍物时小½左½。
循迹电路安装在小½底部的左右两边，循迹是
通过辨别黑½色来行走。工½过程是 ：
红外发射管
发出红外光，½遇到黑色，不反射红外光，比较器
输出为高电平 ；
½遇到½线，红个光反射回来，比
图3 红外接收原理图
3.电机驱动模块
该 模 块 主 要 由 芯 片 L298 控 制 两 个 电 机 的 正
反½，以及改变电机的½速，其电路如图 4 所示。
L298 芯片是一种高压、大电流双全桥式驱动器。其
中 SENSEA、SENSEB 分别为两个 H 桥的电流反馈
脚，
不用时可以直接接地。VCC， 是接电源引脚，
VS
电 压 范 围 分 别 是 4.5~7V、2.5~46V， 设 计 中 VCC
VCC
U6
2
4
6
8
10
12
7
5
7
10
12
6
11
1
15
IN1
IN2
IN3
IN4
ENA
ENB
SENSEA
SENSEB
L298
VCC
VS
OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
GND
9
4
2
3
13
14
8
VS
P2.5
P2.4
P2.3
P2.2
P2.1
P2.0
VCC
1
3
5
9
11
13
14
U5
1A
1Y
2A
2Y
3A
3Y
4A
4Y
5A
5Y
6A
6Y
VCC
GND
74LS04
D1
D2
D3
D4
D4
M
MG1
MOTOR
M
D5
D6
D7
D8
D8
MG2
MOTOR
图4 电机驱动原理图
12
2010 VOL.06
制½天地
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较器输出为½电平。½左边检测到½色时小½右½，
½右边检测到½色时小½左½ ；
½两边检测到的½
是黑色时小½前进，½两边检测到的½是½色时小
½停止。
1、本设计中采用的直流电机可以改用步进电
机。
步进电机调速更加容易。
直流电机在运动过程中，
由于惯性不½立刻停止运动，½步进电机有很½的
U11
ST188
C
五、改进意见
止动½力。
E K
A
R13
100
VCC
3
R16
10k
2
R23 10k
11
VCC
R20
10k
P1.4
2、寻迹电路应该安装 6 个，分别安装在小½
的½头底部左右两边各一个，中间底部左右两边各
一个，½尾底部左右两边各一个。这样可提高小½
寻迹功½的可靠性和灵敏性。
进入中断
+
-
4
VCC
1
VCC
U10A
LM324AN
图5 障碍物检测、½迹检测原理图
N
引导码？
Y
等待第一个
高电平
四、½件设计
本系统的½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、½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½。主程序、解码子程序如
图 6、图 7 所示。
开始
延时0.9ms
N
高电平？
Y
为1
为0
定时器、外部中断初始化
红外解码
N
32½？
Ircodel＝6？
Y
退出
Ircodel＝5？
flag_1＝1？
图7 解码程序流程图
flag_2＝1？
手动驾驶
自动驾驶
循迹运行
图6 主程序流程
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