摘要：该文对视频遥控小车进行了深入的研究，设计出了一套基于STC12C5A60S2单片机的视频遥控小车系统。为了能够远程控制小车的运行状态，采用无线视频发射与接收模块将小车在现场采集到的视频信号显示在PC机上，以便控制室的人能够观察到小车现场的实时情况，利用无线数据传输模块完成主控体对小车的控制及小车运行状态的反馈，最终实现了小车的远程实时控制。
关键词：单片机；远程控制；无线视频发射与接收；无线数据传输
中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）01-0180-05
随着电子技术的不断发展，无线遥控技术已经得到广泛的应用。无线遥控由于可以进行远程控制，使工作在危险环境中的操作人员获得更多的安全距离，而且抗干扰性强[1]，已经在很多领域得到了应用。该文介绍了一套遥控小车系统，根据小车在现场采集到的实时视频信号，远程实时控制小车的运行状态，该系统可以应用在军事、机器人和航空航天等领域。
1 系统设计方案
系统主要包括小车、主控体和上位机三部分，其中小车部分的结构图如图1所示。
小车部分由主控芯片STC12C5A60S2单片机[2]、无线数据传输模块、主电机驱动模块、舵机转向控制模块、无线视频发射模块及模拟摄像头构成。单片机作为小车部分的核心，控制无线数据传输模块、主电机驱动模块和舵机转向控制模块；主电机驱动模块用于控制小车后轮的前进与后退；无线数据传输模块用于小车与主控体之单的通信；舵机转向控制模块用于小车前轮的左右转向；无线视频发射模块将模拟摄像头将其采集到的模拟图像视频信号发送给上位机的无线视频接收模块。
主控体部分的结构图如图2。主控体部分由主控芯片STC12C5A60S2单片机、无线数据传输模块、速度与转向控制模块和显示模块构成。主控单片机对无线数据传输模块、速度与转向控制模块和显示模块进行控制；无线数据传输模块用于完成主控体与小车间的数据通信；速度与转向控制模块用于输入对小车速度与转向的控制信号；显示模块用于显示小车当前的运行状况。
上位机部分的结构图如图3。上位机部分由无线视频接收模块、USB视频采集模块和PC机构成。无线视频接收模块用于接收小车中的无线视频发射模块所发射过来的模拟视频信号；USB视频采集模块用于视频图像的拍摄与记录；PC机中实时显示出视频信息以便控制中心及时调整小车的行驶路线。
2 系统的硬件电路
2.1 硬件电路主要器件的选择
1） STC12C5A60S2单片机：该单片机内部具有8通道10位A/D，主要用于将两个电位器的模拟值转换为0～255的数字量，并通过无线数据传输模块传输到小车，同时具有2路PWM，用于控制小车的前后轮电机驱动。
2） RF-905无线数据传输模块[3]：RF905单片无线收发器工作在433/868/915MHZ的ISM频段由一个完全集成的频率调制器、一个带解调器的接收器、一个功率放大器、一个晶体振荡器和一个调节器组成。其供电电压为+3.3V，根据实际需要，需要将5V转换成3.3V，其转换电路如图4。
3） 舵机驱动模块[4]：采用国产仿制S3010型舵机作为小车前轮的方向控制部件。舵机有电源、地及脉冲三条控制线，其中电源线与地线能够为直流马达及控制线路提供所需的能源；控制线可直接与单片机的PWM输出口进行连接。
4） 直流电机驱动模块[5]：使用ST公司的L298N驱动芯片作为直流电机驱动模块的主要芯片，L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。
5） 无线视频发射模块：本模块属于2400～2483.5MHZ频段内的无线电通信设备，采用低功耗设计，模块体积更小；采用单板小型封装，方便用户小型化应用。本模块的使用只需要连接电源，左右声道音频线，视频线。其应用电路及引脚功能图如图5。
6） 无线视频接收模块：无线视频接收模块RX2188工作在2400～2480MHZISM频段内的FM音视频接收解调模块。本模块的应用只需简单连接电源，单/双音频线，视频线，接上天线就可接收音乐、图像信号。应用电路图和引脚图如图6。
7） 电位器：转向电位器的每一个位置对应小车上舵机的一个转角，可以实现“方向盘”的功能。速度电位器的每个位置对应智能车的车速，可以实现“油门”的功能。
2.2 系统的硬件电路设计
系统的硬件分为小车硬件电路、主控体的硬件电路和上位机硬件电路三部分。其中小车的硬件电路和主控体的硬件电路分别如图7、图8所示。
1） 小车硬件电路：无线数据传输模块将接收到主控体发送过来的小车行驶命令送到单片机内部，单片机根据主控体发送过来的命令配置相关寄存器，使引脚输出占空比不同的PWM信号[6]，控制小车后轮的驱动电机和前轮的转向舵机，从而使小车按主控体发送过来的命令行驶。
2） 主控体硬件电路：两个电位器分别作为速度控制和转向控制，通过具有A/D转换功能的单片机引脚，将模拟输入量在单片机内部转换成数字量，单片机对转换成数字量的输入的控制信号进行处理，然后将其通过无线数据传输模块发送给小车，同时，无线数据传输模块时时接收小车发送过来的小车运行状态信号。小车前进，单片机点亮LED1；后退，点亮LED2；小车左转，单片机点亮LED3；小车右转，点亮LED4。
3） 上位机硬件电路：上位机硬件电路非常简单，只需要提供电源，将USB视频采集卡的USB与PC机的USB串口相连接，并且无线视频接收模块的视频和音频线与USB视频卡相应的信号线相连接即可。只要为小车上的无线视频发送模块和模拟摄像头提供电源即可。
3 系统软件的设计
系统的软件包括小车部分的软件设计和主控体部分的软件设计。小车与主控体的软件流程图分别如图9，图10。
小车的软件设计：上电后，通过无线数据传输模块向主控体反馈小车的当前运行状态，然后判断是否有主控体发送过来的控制命令，如果有，则小车按照接收到的控制命令进行行驶，否则继续开始反馈小车的当前的运行状态。
主控体的软件设计：根据PC机显示出的现场实时视频信号对小车的运行状态进行调整控制，向小车发送控制命令，接下来再判断是否接收到小车发送过来的小车运行状态反馈信号，如果有，则显示小车的相应运行状态，否则继续根据上位机中的视频向小车发送相应的控制命令。
系统的整体软件包括无线数据传输模块的程序、A/D转换程序、电机驱动程序和指示灯显示程序。下面简单地介绍一下小车和主控体均具有的无线数据传输程序的一部分。
void SetTxMode（void） //发送模式初始化//
{TXEN=1； //发射模式
TRX_CE=0； //这里设置TRX_CE=0，在TxPacket中将TRX_CE=1//
f905_Delay（1）； // f905_Delay for mode change（>=650us）
}
void SetRxMode（void） //接收模式初始化//
{TXEN=0； //接收模式
TRX_CE=1； //这里设置TRX_CE=1，在TxPacket中将TRX_CE=0//
f905_Delay（1）； // f905_Delay for mode change（>=650us）
}
4 结论
本文设计出一套基于STC12系列单片机的视频遥控小车系统方案，搭建出了系统的硬件平台，并实现系统软件的功能。系统一共分为小车部分、主控体部分和上位机部分，三部分相互配合，最终实现了小车的远程视频控制。该系统简易、可控性好、可扩展性强并且价格低，因此在更多的领域会有广阔的发展前景。
参考文献：
[1] 任政谏，芦利斌.利用单片机实现的无线遥控技术[J].山西电子技术，2008（6）：23-24.
[2] 边树海，马斌，王长涛，韩中华，孟庆斌.基于单片机的数字图像采集系统设计[J].现代建筑电气，2011（11）：1-4.
[3] 肖坤，张崇巍，郑昌瑜.基于MSP430和nRF905的无线系统设计[J].仪器仪表用户，2007，14（5）：27-29.
[4] 李世民，王新平.电动舵机控制系统设计[J].机械与电子，2011（11）：60-63.
[5] 任志敏.基于AVR单片机的舵机驱动电路研究[J].自动化技术与应用，2008，27（6）：85-87.
[6] 王妍玮，于惠力，崔龙磊.基于12C5A的无线引导车设计[J].林业机械与木工设备，2011，39（2）：47-48.