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WIFI智能小車方案開發(fā)
智能設備未來將占據(jù)人類生活的多個方面，國外的智能汽車領域發(fā)展靠前，我國則稍有落后。對這一方面的研究刻不容緩，此次，我們選擇一種由單片機控制的智能小車進行設計，并進行研究探討，配合我國對智能汽車的科研工作。
一、單片機的簡單介紹
在設計過程中，對智能小車實現(xiàn)控制，和對計算機或其他智能設備的信息接收。下面對單片機進行簡單介紹：
（1）單片機的性質。單片機就是一種微型計算機，在物理層面，它是一種芯片。單片機包括中央處理器、儲存器、中斷系統(tǒng)、計數(shù)器等功能，從1980年出現(xiàn)的4位單片機，到現(xiàn)在取得了很大的發(fā)展，已經有300M的高速單片。
（2）單片機的應用領域。單片機按照類型區(qū)分，分為以下3種應用方向：通用型的單片機是能滿足大多數(shù)產品的控制電路；總線型單片機在一個芯片的周圍有很多引腳，大大節(jié)省了單片機系統(tǒng)的體積；控制型單片機大多專用型強，引腳和接口比較集中。當然，一種單片可能滿足以上兩種應用領域或多種應用領域。
（3）單片機的特點。單片機具有以下特點：可靠性強，持續(xù)工作時間很長；結構簡單，對操作人員要求低；對數(shù)據(jù)處理速度快；工作電壓低，對能源的消耗小；對工作環(huán)境的要求低。由于以上的優(yōu)良特性，單片機被廣泛應用在智能卡、智能家電、智能汽車和攝像等領域。
（4）單片機的工作條件。單片機的工作條件主要分為以下三個：電源、復位和時鐘晶振。當單片機發(fā)生故障時，需要對這三個條件進行檢查，在排除工作條件后，再對單片機的內部進行檢查。
二、智能小車的設計要求
因為此次智能小車的設計主要是對智能汽車領域的一種研究探討，所以此次研究暫時不考慮其性價比和美觀等影響用戶購買的因素，主要考慮其構造的合理性。在構造上，主要由三個模塊構成，分別是主要控制模塊、驅使運動模塊和躲避障礙模塊。主控模塊主要負責智能小車的行駛路線的選擇，對小車的控制系統(tǒng)輸入電信號；驅動模塊主要負責小車的快速停止、快速啟動進行調節(jié)控制；躲避障礙模塊利用傳感器對行駛環(huán)境進行獲取和傳遞，再通過計算機軟件進行運算，發(fā)出躲避障礙的命令，這是智能小車的系統(tǒng)核心。其中，控制器在硬件方面極為重要，軟件設計的合理則包括程序和設計兩部分。
在軟件設計上，主要由主程序、行駛中斷程序、驅動程序和速度調整程序構成，由軟件對硬件進行操控，實現(xiàn)對外界環(huán)境和小車本身的信息監(jiān)察、采集傳輸、分析和控制。軟件設計的原理是，將傳感器利用紅外線和聲波探測到的信息進行傳輸，單片機接受信息后進行運算，在這一過程中需要用到藍牙、WIFI等信息傳輸功能，本次設計主要采用WIFI這一功能。在驅動電路中，要注意設置一個外接電阻，這一電阻用于檢測輸電量的變化，并將數(shù)據(jù)信息傳輸給控制端，這樣一來，即使電壓偏低，WIFI智能小車也能夠運行，還要注意盡量減少其他信號的干擾，這就需要有兩個控制點。在軟件上，要使用開放源碼操作，加強信息的交流互通，實現(xiàn)信息傳遞的完整準確。
三、智能小車的設計方案
3.1系統(tǒng)結構
路由器接收電腦和其他終端設備發(fā)送指令，將由攝像機的視頻信號采集傳輸?shù)接嬎銠C終端設備；單片機最小系統(tǒng)是智能小車的控制中心，控制模塊的協(xié)調工作；驅動電機旋轉電機的驅動電路，可使電機正轉、反轉，從而使車體產生前進、后退、轉彎等動作；電動機的作用，使整個車體的運動；電平轉換電路是3.3V串行級路由器的輸出轉換為單片機可確定高低電平；電源電路作用是為整個小車系統(tǒng)供電，舵機制作成云臺，然后裝上攝像頭，使攝像頭可實現(xiàn)。主程序框圖圖1。
3.2整機工作原理
計算機終端通過WIFI無線網(wǎng)絡連接到路由器，然后通過計算機應用軟件向路由器發(fā)送控制命令和數(shù)據(jù)。接收的路由器通過串口軟件發(fā)送數(shù)據(jù)，通過串口發(fā)送路由器89C52單片機串口接收命令和數(shù)據(jù)，單片機接收到相應的指令，這些指令如：驅動小車運動，運動、蜂鳴器、照明電路開關等。視頻信號通過攝像頭發(fā)送到計算機終端，攝像頭采集的視頻信號顯示在應用軟件中。
3.3攝像頭的工作原理
攝像頭的工作原理大致是：景物通過鏡頭（Lens）的光學圖像產生投射到圖像傳感器的表面，然后轉換成電信號通過A/D（ADC）轉換成數(shù)字圖像信號，再送到數(shù)字信號處理器（DSP）處理，然后通過USB接口過程中的計算機，你可以通過顯示器看到的圖像。我們在這里把攝像頭連接在路由器的USB接口上，通過路由器上的攝像頭驅動軟件使攝像頭工作，并通過路由器將WIFI視頻信號發(fā)送出去。計算機接收視頻信號，然后通過控制軟件接口顯示圖像。
四、智能小車的設計內容
在設計時，主要分為以下幾個方面進行設計：
（1）動力控制設計。其工作電壓偏高，可達50V以上，功率也較大，一般可達30w。這就要求氣動力控制系統(tǒng)要有足夠的電壓，所以我們選擇兩個高電壓橋式驅動器。
（2）電源設計。電源除了要給動力系統(tǒng)提供電壓外，還需要為信號接收系統(tǒng)、信號傳遞系統(tǒng)提供電力，電源線路分為正壓和負壓。還需要注意一點，電源的電壓要穩(wěn)定，除了選擇好的電源外，可以添加微型變壓器進行穩(wěn)壓。
（3）傳感器設計。在對外界信息和小車本身運行數(shù)據(jù)的采集上，主要采用紅外線攝像頭進行。攝像頭采集圖像信息，通過單片機處理成為計算機語言信息，通過WIFI傳達給計算機后進行處理運算，再將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給控制系統(tǒng)，完成對小車的遠程控制。主要采用A/D轉換器，降低了電路成本，將復雜的電路進行簡單化處理，方便后期檢測排查故障。
（4）軟件設計。軟件設計是對信息處理模塊的設計，這一設計是WIFI智能小車的設計核心。軟件設計時，控制端軟件和小車車體程序要同步進行，實現(xiàn)完美對接?？刂贫塑浖饕捎肑ava語言，在主程序上，主要實現(xiàn)定時器、中斷程序等初始化功能，在子程序上實現(xiàn)其他控制，如加速，躲避障礙等；小車車體上的程序要滿足對控制端的信息接收外，還有對車體的運行發(fā)出指令，控制電壓電流、行駛方向等行駛要求。這些程序相互關聯(lián)，共同運轉，最終實現(xiàn)對智能小車利用WIFI進行遠端控制。
智能小車應用價值
通過此次設計，我們的智能小車技術得以彰顯價值，進而提出對智能汽車領域的類似的技術要點，實現(xiàn)了對我國智能汽車領域的幫助；除了智能汽車，在其他領域也具有一些微弱幫助，另外，這種智能小車，通過改進，如加大體型，添加工作部件，可以為一些智能化領域提供幫助，如智能種植等。
單片機被廣泛應用在各種智能化領域，在本次設計中，我們將單片機與WIFI智能小車結合，實現(xiàn)了智能小車的設計，對其他智能領域具有一定的借鑒價值。希望我國在智能化的道路上穩(wěn)步向前。
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