3.5　无线电遥控车模

无线电遥控具有可控距离远、可穿透墙体等障碍物、操作方便灵活的特点，在生产、生活、娱乐等各个方面都得到了广泛的应用。本节以一款电动汽车模型的遥控电路为例，介绍无线电遥控电路的分析方法。

3.5.1　电路控制原理

图3-48所示为无线遥控车模控制电路的电路图，包括发射和接收两大部分。发射电路为一微型无线电遥控器。

图3-48　无线遥控车模电路图

接收控制电路由5部分组成：①无线接收模块IC₁构成的无线电接收和解码电路，接收遥控器发出的无线电遥控指令并将其解码为A、B、C、D控制信号。②与门D₁、D₃、与非门D₅、D₆构成的脉冲形成电路，将解码电路输出的控制信号转换为前进（A）、左转弯（B）、右转弯（C）、倒退（D）等控制脉冲。③与门D₂、D₄构成的逻辑互锁控制电路，保证电路不会处于同时执行“前进”和“后退”指令的错误状态。④D触发器D₇、D₈构成的正转、反转控制电路，控制驱动电路的工作状态。⑤555时基电路IC₂～IC₅构成的左、右直流电动机驱动电路，使直流电动机按照指令正转、反转或停转，以实现车模的遥控运动。

该车模的前进、倒退、左转弯、右转弯、停车等功能均由遥控器遥控，控制原理如图3-49方框图所示。

图3-49　无线遥控车模方框图

① 静止状态时，左、右各两个驱动器的输出“L₁”、“L₂”、“R₁”、“R₂”均为“0”，左、右直流电机M₁、M₂均不转动。

② 当无线遥控器发出“A（前进）”指令时，无线接收解码器的A输出端为“1”，经与门D₁、D₂使D₇双稳态触发器翻转，Q₇＝0，又使555施密特触发器IC₂、IC₄输出端“L₁”、“R₁”均变为“1”，直流电动机M₁和M₂均正转，车模前进。

③ 当无线遥控器发出“D（倒退）”指令时，无线接收解码器的D输出端为“1”，经与门D₃、D₄使D₈双稳态触发器翻转，Q₈＝0，则使555施密特触发器IC₃、IC₅输出端“L₂”、“R₂”均变为“1”，直流电动机M₁和M₂均反转，车模倒车。

④ 在车模运行（前进或倒退）中，当无线遥控器发出“B（左转弯）”指令时，无线接收解码器的B输出端为“1”，与非门D₅输出端YF₅＝0。而555施密特触发器IC₂、IC₃的复位控制端（④脚）受D₅控制，当YF₅＝0时，IC₂、IC₃被强制复位，其输出端“L₁”、“L₂”均变为“0”，直流电动机M₁停转（即左后轮停转），使车模左转弯。

⑤ 同理，在车模运行中，当无线遥控器发出“C（右转弯）”指令时，无线接收解码器的C输出端为“1”，与非门D₆输出端YF₆＝0，IC₄、IC₅被强制复位，其输出端“R₁”、“R₂”均变为“0”，直流电动机M₂停转（即右后轮停转），使车模右转弯。

3.5.2　发射电路

无线电遥控器和接收模块采用微型无线电遥控组件，该遥控组件采用数字编码，保密性和抗干扰性都很强，遥控距离可达100m。遥控器为4位微型遥控器，包括控制部分（具有A、B、C、D四个按键）、编码电路、调制电路、高频振荡与发射电路以及内藏式天线，其原理如图3-50方框图所示。

图3-50　遥控器方框图

3.5.3　接收控制电路

接收控制电路包括无线接收模块、脉冲形成电路、正反转控制电路等部分。

（1）无线接收模块

接收电路采用与微型遥控器相配套的接收模块TWH9238（IC₁），其内部电路结构如图3-51方框图所示，由内藏式天线和无线接收电路、放大整形电路、解码电路、锁存电路和输出电路组成，具有“A、B、C、D”四个锁存输出端和“I_o”一个非锁存输出端。

图3-51　接收模块方框图

A、B、C、D四个锁存输出端对应遥控器上的A、B、C、D四个按键，任何一个按键按下时I_o均输出一窄脉冲。

（2）脉冲形成电路

由于整机控制电路的逻辑需要，必须将无线接收解码电路的锁存输出转变为非锁存脉冲输出。脉冲形成电路由与门D₁、D₃、与非门D₅、D₆构成。

当A、B、C、D任一键按下时，其相应端为“1”，但由于I_o端仅在按键按下的时间内为“1”，因此经过与门或与非门后，A、B、C、D端输出的便是与按键按下时间相等的控制脉冲。

遥控器上A键按下时D₁输出为“1”，B键按下时D₅输出为“0”，C键按下时D₆输出为“0”，D键按下时D₃输出为“1”。

（3）双稳态触发器

正转、反转控制电路均采用了D触发器构成的双稳态触发器。D触发器由时钟脉冲CP的上升沿触发，每输入一个CP脉冲，其输出端（Q或）的状态就翻转一次。

3.5.4　驱动电路

驱动电路由4个555施密特触发器构成。由于双极型555时基电路具有200mA的驱动能力，因此可以直接驱动车模上的直流电动机，使得驱动电路完全集成化。

IC₂、IC₃组成左轮驱动电路，当IC₂输出端L₁＝1时直流电动机M₁正转，左轮前进。当IC₃输出端L₂＝1时M₁反转，左轮倒退。当L₁＝0、L₂＝0时M₁停转，左轮不动。

同理，IC₄、IC₅组成右轮驱动电路，控制右轮的前进、倒退和停止不动。

3.5.5　逻辑互锁控制电路

车模不可能同时处于既前进又后退的状态，为避免误操作，设置了逻辑互锁控制电路，由与门D₂、D₄等构成。控制“前进”指令传输的与门D₂受反转控制双稳态触发器D₈控制，控制“倒退”指令传输的与门D₄受正转控制双稳态触发器D₇控制。

当车模处于前进状态时，D₇输出端Q₇＝0，封闭了D₄，使得D端输出的“倒退”指令不能通过。当车模处于倒退状态时，D₈输出端Q₈＝0，封闭了D₂，使得A端输出的“前进”指令不能通过。从而保证电路不会处于同时执行“前进”和“倒退”指令的错误状态。

组合逻辑电路包括各种编码器、译码器、加法器、数值比较器、数据选择与分配器等。组合逻辑电路的基础单元是门电路。组合逻辑电路可以具有一个或多个输入端，同时具有一个或多个输出端，如图3-52所示。

图3-52　组合逻辑电路

组合逻辑电路的特点是，输出信号的状态仅与当时的输入信号的状态有关，而与该时刻之前的电路状态无关。分析组合逻辑电路的关键是正确应用逻辑代数。

1. 运用逻辑函数表达式进行分析

组合逻辑电路可以运用逻辑函数表达式进行分析。具体方法是从组合逻辑电路的输入端到输出端，逐级写出每一个逻辑单元的逻辑函数表达式，得出最终的逻辑函数表达式，并化简为最简形式，即可据此确定该电路的逻辑功能。

现以图3-53所示组合逻辑电路为例进行具体说明。

图3-53　2线-4线译码器

该组合逻辑电路具有2个输入端A和B，具有4个输出端Y₁、Y₂、Y₃、Y₄。各级逻辑函数表达式如下：

从上述逻辑函数表达式可知：当输入端AB＝“00”时，输出端Y₁＝1；当输入端AB＝“10”时，输出端Y₂＝1；当输入端AB＝“01”时，输出端Y₃＝1；当输入端AB＝“11”时，输出端Y₄＝1。可见，这是一个2线-4线译码器，它的功能是将2位二进制码译码后，从4个输出端中所对应的那一个输出端输出。

2. 运用逻辑函数真值表进行分析

组合逻辑电路还可以运用逻辑函数真值表进行分析。具体方法是列出组合逻辑电路所有输入端与所有输出端之间的逻辑函数真值表，然后根据真值表判断出电路的逻辑功能。

举例说明。某组合逻辑电路如图3-54所示，包含3个逻辑门电路：或门D₁、与非门D₂和与门D₃。电路具有3个输入端A、B、C和1个输出端Y。

图3-54　逻辑不一致电路

A、B、C这3个输入端共有8种组合状态，对应相应的输出状态。逐一分析如下：

① 当ABC＝“000”时，D₁输出为“0”，D₂输出为“1”，D₃输出端Y＝0。

② 当ABC＝“001”时，D₁输出为“1”，D₂输出为“1”，Y＝1。

③ 当ABC＝“010”时，D₁输出为“1”，D₂输出为“1”，Y＝1。

……

……

 当ABC＝“111”时，D₁输出为“1”，D₂输出为“0”，Y＝0。

根据以上分析结果得到的逻辑函数真值表见表3-2。

表3-2　逻辑不一致电路真值表

从逻辑函数真值表可见，只有当ABC＝“000”或者ABC＝“111”时，才有Y＝0，否则Y＝1。所以，这是一个逻辑不一致电路，当3个输入端的输入逻辑状态不一致时，电路输出为“1”；当3个输入端的输入逻辑状态一致时，电路输出为“0”。