基于C8051F040的模型车无线控制系统的设计

0 引 言
汽车耐久性试验是汽车试验的重要组成部分，而在试验过程中试验人员驾驶行为的变化，往往导致实验结果不一致，从而降低了实验数据的有效性。因此各大汽车公司相继采用驾驶机器人代替试验人员进行汽车试验。利用驾驶机器人进行试验对于减轻人类劳动强度，降低试验环境对试验人员的伤害，提高试验效率、试验结果的客观性和准确度，节省试验费用，进而加速汽车研发进度都有重要的意义。
为了测试驾驶机器人以及驾驶算法的可靠性，必须有一个仿真驾驶系统能满足驾驶机器人的要求。本文所设计模型车无线控制系统则是实现机器人仿真驾驶的主要环节，为驾驶机器人及其驾驶算法提供了实验平台。
系统采用了1：10电动模型车，速度的调节由电子调速器和一个无刷直流电机来完成，通过舵机对前轮的控制来完成模型车的转向。上位机的控制信号经由ZigBee无线收发模块传输给控制核心C8051F040，单片机根据上层的运动命令发送对应的PWM信号给电子调速器和转向舵机，实现对模型车运动的控制。

1 系统框架
系统采用模块化设计，主要由单片机、无线收发模块、测速反馈、电子调速器、无刷电机、转向舵机和上位机组成。如图1所示。

2 硬件设计、
2．1 无线模块硬件设计
无线收发模块通过ZigBee技术实现了微处理器与上位机的通讯，是上位机与模型车运动控制模块的中间节点。通过该模块，上层控制命令可以发送到微处理器上，同时微处理器反馈此时的速度信号与转角信号给上层控制台。
该模块选用了TI公司推出的CC2431芯片。CC2431采用增强型8051 MCU，32／64／128 KB闪存，8 KB SRAM等高性能模块，并内置了ZigBee协议栈且支持2．4 GHz IEEE 802．15．4／ZigBee协议。图2所示为无线模块的硬件电路示意图，以CC24．31芯片为核心。天线采用非平衡天线，为了能使天线更好地工作，要采用非平衡变压器来连接天线。非平衡变压器由电阻R1，R2，电感L1，L2，电容C1和PCB微波传输线构成。

其中，R1，R2的阻值为电波波长入的一半，即λ／2。L1，L2的电感值分别为22 nH和8．2 nH，它们不仅是非平衡变压器的组成部分，还为片内的低噪声放大器(LNA)和功率放大器(PA)提供所需的直流偏置。整个天线系统的等效电阻为50Ω，满足RF输入／输出匹配电阻的要求。