倉庫遠(yuǎn)程監(jiān)控與警報(bào)系統(tǒng)

1、齊 齊 哈 爾 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 倉庫遠(yuǎn)程監(jiān)控與警報(bào)系統(tǒng)學(xué) 院 通信與電子工程學(xué)院 專業(yè)班級 電子xxx 學(xué)生姓名 xxx 指導(dǎo)教師 xxx 成 績 2016年 6 月 17 日摘 要 研究和設(shè)計(jì)一款倉庫遠(yuǎn)程監(jiān)控與警報(bào)系統(tǒng),系統(tǒng)分為兩部分一部分為定點(diǎn)監(jiān)控，一部分為動點(diǎn)監(jiān)控?？梢詫?shí)時(shí)監(jiān)控倉庫中的的情況，使倉庫的圖像顯示在PC電腦端或者是安卓手機(jī)端。動點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)不是固定在某個(gè)地方，是一個(gè)可以移動的WIFI智能小車可以到達(dá)倉庫的每一個(gè)角落，系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)360度無死角的視頻拍攝，紅外蔽障和自動循跡等功能。定點(diǎn)監(jiān)控部分:采用WIFI為傳輸信號，紅外線為警報(bào)裝置。動點(diǎn)監(jiān)控部分:動點(diǎn)監(jiān)控是一個(gè)W

2、IFI智能小車是由電機(jī)、車身、MEGA328p控制芯片、無線收發(fā)模塊、電機(jī)驅(qū)動、轉(zhuǎn)向器、電源、攝像頭等主要部件。WIFI智能小車使用筆記本電腦或移動電話可以連接到路由器的無線路由器，路由器在攝像頭上通過應(yīng)用軟件顯示捕獲的視頻信號，然后通過智能終端設(shè)備發(fā)送控制命令到無線路由器，再通過無線路由器將指令傳送到單片機(jī)處理。然后通過單片機(jī)控制電機(jī)驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動，舵機(jī)的轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到控制汽車的運(yùn)動和視頻的捕捉。關(guān)鍵詞：倉庫遠(yuǎn)程監(jiān)控；智能小車；紅外警報(bào)；智能手機(jī)操控AbstractResearch and design a warehouse remote monitoring and alarm syst

3、em, the system is divided into two parts as a fixed point monitoring, part of the fixed point monitoring. Can be real-time monitoring of the situation in the warehouse, so that the image of the warehouse at the PC computer terminal or Android mobile terminal. Point monitoring system is not fixed in

4、a place, is a mobile wifi smart car can reach every corner of the warehouse, the system can achieve 360 degree corners of the video shoot, infrared shield barrier and automatic tracking and other functions. Fixed monitoring part: the use of WIFI as the transmission signal, infrared alarm device. Fix

5、ed point monitoring part: point monitoring is a WIFI smart car is composed of motor, body, MEGA328p control chip, wireless transceiver module, motor driver, steering gear, power supply, camera and other major components. WiFi smart car using laptops or mobile phones can be connected to the router wi

6、reless router to router on the camera by application software display captured video signal, and then through intelligent terminal device sends a control command to the wireless router, again through a wireless router to send commands to the microcontroller processing. Then through the single chip m

7、icrocomputer control motor drive motor rotation, the rotation of the steering gear, so as to achieve the control of motor vehicle motion and video capture.Key words: warehouse remote monitoring; smart car; infrared alarm; smart phone control目 錄摘要IAbstractII第 1 章 緒論11.1 課題背景11.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r11.3 課題主要研究內(nèi)容2

8、1.4 系統(tǒng)采用的主要技術(shù)2第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案42.1 定點(diǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案42.1.1 定點(diǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求42.1.2 定點(diǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)42.1.3 定點(diǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)的工作原理42.2 動點(diǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案52.2.1 動點(diǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)52.2.2 動點(diǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)工作原理6第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)73.1 系統(tǒng)主控電路設(shè)計(jì)73.1.1 MEGA328p主控芯片73.1.2 MEGA328p單片機(jī)引腳說明83.1.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)93.1.3 MEGA328p單片機(jī)的使用113.2 無線數(shù)據(jù)傳輸電路設(shè)計(jì)113.2.1 Link V4.0 AR無線路由器113.2.2

9、 無線路由器的設(shè)置113.2.3 無線數(shù)據(jù)傳輸電路工作原理13 3.3 電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計(jì)143.3.1 L298電機(jī)驅(qū)動芯片143.3.2 L298電機(jī)的引腳說明153.3.3 電機(jī)驅(qū)動電路工作原理163.4 視頻采集電路設(shè)計(jì)163.4.1 極速B18S攝像頭163.4.2 攝像頭主要結(jié)構(gòu)和組件173.4.3 視頻采集電路工作原理173.5 舵機(jī)電路設(shè)計(jì)183.5.1 SG90舵機(jī)183.5.2 舵機(jī)的控制183.5.3 舵機(jī)的作用183.6 電源模塊設(shè)計(jì)193.6.1 LM2596供電電路芯片193.6.2 LM2596的引腳說明和特性203.6.3 穩(wěn)壓電路20第 4 章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)22

10、4.1 系統(tǒng)主控程序流程224.2 串口中斷子程序流程234.3 定時(shí)器中斷子函數(shù)流程圖244.4 避障子函數(shù)流程圖254.5尋跡函數(shù)流程圖26第 5 章 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試275.1 上位機(jī)開發(fā)技術(shù)與開發(fā)環(huán)境275.1.1 Android操作系統(tǒng)275.1.2 Java語言與開發(fā)環(huán)境285.1.3 C+語言與開發(fā)環(huán)境295.2 PC機(jī)端上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)295.3 手機(jī)端上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)315.3.1 手機(jī)操控界面的設(shè)計(jì)315.3.2 手機(jī)后臺控制程序設(shè)計(jì)315.4 系統(tǒng)綜合調(diào)試33結(jié)論35參考文獻(xiàn)36附錄 137附錄 239致謝51第1章 緒論1.1 課題背景目前基于Android手機(jī)和WIF

11、I技術(shù)開發(fā)的娛樂軟件較多，而控制機(jī)電產(chǎn)品的軟件和專利相對較少。基于WIFI信號控制的遙控智能機(jī)器人也已問世于電子產(chǎn)品世界，其應(yīng)用也會日趨廣泛。鑒于對它的開發(fā)和研究也成為當(dāng)下的熱門技術(shù)，對人們的生活和高科技的發(fā)展探索都有很高的價(jià)值意義。我設(shè)計(jì)的“倉庫遠(yuǎn)程監(jiān)控與警報(bào)系統(tǒng)”將是以PC電腦端或者安卓手機(jī)作為手持終端，通過WIFI傳輸指令，由于遙控器是電腦或者手機(jī)，因此攜帶極其方便?；赪IFI的控制系統(tǒng)不僅可以控制小車，稍做改動就可用來控制電腦、家用電器甚至探測、排爆機(jī)器人等，同時(shí)也可用于地質(zhì)檢測設(shè)備的手持終端。無線遙控的出現(xiàn)大大的縮減了人在危險(xiǎn)環(huán)境中工作和對危害性任務(wù)的作業(yè)的直接參與，如在軍事偵察、

12、掃雷排險(xiǎn)、防核化污染等這些危險(xiǎn)與惡劣的環(huán)境中。因此，無線遙控在這方面的領(lǐng)域中，特別是近些年，發(fā)展迅速。1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r工業(yè)用途的無線遙控和視頻傳輸發(fā)展至今，日本、美國、德國等工業(yè)大國在智能無線遙控技術(shù)上占據(jù)著明顯優(yōu)勢，新近崛起的韓國在無線遙控研發(fā)方面也逐漸走向前沿，而中國在相關(guān)應(yīng)用方面稍有不足。一直以來，美國、日本、德國以及包括中國在內(nèi)的很多國家對遙控技術(shù)這一課題進(jìn)行了研究，并取得了一定的成果。關(guān)于無線遙控技術(shù)的應(yīng)用，國內(nèi)現(xiàn)有比較常見的是自動除塵機(jī)器人、餐館送菜機(jī)器人等，該類機(jī)器人主要以為日常生活提供便利為目的。而國外研究的有四軸送貨機(jī)器人、移動追蹤垃圾桶等，國外市場上的機(jī)器人對比國內(nèi)相

13、對比較先進(jìn)，但其用途面向消費(fèi)者主要是生活方面的應(yīng)用。而本課題研究的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控主要應(yīng)用于倉庫防盜和視頻采集以及倉庫的火災(zāi)救災(zāi)，因此本課題具有一定的研究意義。1.3 課題主要研究內(nèi)容現(xiàn)在我們居住的21世紀(jì)是一個(gè)智能化非常高的時(shí)代,各種智能化產(chǎn)品和設(shè)備正在一步一步的替代人為的操作。隨著人們的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們的生活水平的不段提高,電子電器的飛速發(fā)展。倉庫的物品也越來越多，然而倉庫的安全也不容忽視。很多人的防盜意識不是很強(qiáng)，所以就造成偷盜現(xiàn)象屢見不鮮。因此,很多人對倉庫的安全越來越擔(dān)憂。本設(shè)計(jì)就是為了實(shí)現(xiàn)倉庫遠(yuǎn)程監(jiān)控和警報(bào)來滿足現(xiàn)代倉庫的防火防盜。本論文從硬件和軟件兩方面對系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。1.4

14、 系統(tǒng)采用的主要技術(shù)本設(shè)計(jì)的定點(diǎn)監(jiān)控是紅外警報(bào)裝置，紅外警報(bào)裝置通過檢測紅外線信號然后傳回手機(jī)app，然后手機(jī)發(fā)出警報(bào)。本設(shè)計(jì)的動點(diǎn)監(jiān)控部分是一個(gè)WiFi的小車，是以MEGA328p單片機(jī)為控制核心,使用超聲波傳感器來檢驗(yàn)道路上的阻礙并且來測出小車與阻礙之間的距離,小車使用車身自帶的紅外傳感器能夠的自動避障,通過轉(zhuǎn)換PWM信號的占空比用來控制行駛速度,和自動停車,自動尋跡等功能。通過對這動點(diǎn)監(jiān)控部分也就是WiFi小車的研究，我們可以建立一個(gè)智能車模型和理論基礎(chǔ)。智能車輛的研究，在國內(nèi)外取得了很大的成績，比如谷歌的無人駕駛汽車，已經(jīng)在高速公路上安全行駛數(shù)千英里，一直在高速行駛能有這么好的控制能力

15、，無非是在智能汽車領(lǐng)域的一個(gè)里程碑。對于智能停車系統(tǒng)，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了民用領(lǐng)域，很多車型都配備了這個(gè)系統(tǒng)，汽車用超聲波傳感器掃描路的兩側(cè)，通過比較停車位和車輛的長度，自動尋找合適的停車位。在找到合適的位置后，司機(jī)只需要控制剎車，車輛自動控制轉(zhuǎn)向操作，然后車輛就可以停止停車空間，而液晶屏將有相應(yīng)的顯示。MEGA328p是單片機(jī)由英特爾公司對8048的延伸并且提高8048了的性能而開發(fā)出來的，優(yōu)化了布爾代數(shù)運(yùn)算的指令和串口通信五個(gè)中斷源。40雙列引腳，它的內(nèi)部有128個(gè)RAM單元和4K大小的ROM。1MEGA328p有16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器，兩個(gè)外部中斷，三個(gè)定時(shí)中斷，一個(gè)串行中斷，并有8個(gè)4位并行輸入

16、口。MEGA328p內(nèi)部時(shí)鐘電路，但是需要的石英晶體和微調(diào)電容器連接，使用22.1184MHz晶振頻率。對MEGA328p系統(tǒng)性能可以滿足要求的數(shù)據(jù)采集時(shí)間的精度，使產(chǎn)品具有產(chǎn)品種類繁多，應(yīng)用也很成熟，所以用它是作為控制核心。新一代單片機(jī)提供了相當(dāng)完備的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置奠定了良好的基礎(chǔ)。本文的主要研究內(nèi)容是基于MEGA328p設(shè)計(jì)WIFI智能小車，小車可實(shí)現(xiàn)自動跟蹤、自動避障，超聲波測距。智能車控制系統(tǒng)使用無線遠(yuǎn)程控制，包括驅(qū)動電路、紅外通信電路、無線視頻通信電路。本文主要討論了設(shè)計(jì)方案的選擇、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及測試結(jié)果。電源的設(shè)計(jì)，通過供電系統(tǒng)的幾種電壓12V、8V、5V等2；

17、電機(jī)驅(qū)動模塊，詳細(xì)闡述了驅(qū)動電機(jī)的原理、視頻信號的采集。第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.1 定點(diǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如今市場上有各種各樣的報(bào)警器，經(jīng)過對它們的分析和比對，按照產(chǎn)品的性能要求和性價(jià)比，可以采用以紅外線為主體技術(shù)的總體方案設(shè)計(jì)。2.1.1 定點(diǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 根據(jù)實(shí)際要求，本文所研制的報(bào)警器的要求如下： （1）實(shí)現(xiàn)非法入侵報(bào)警； （2）使用復(fù)合式防盜傳感器和熱釋電紅外傳感器一起使用，加強(qiáng)報(bào)警系統(tǒng)的可靠性； （3）通過WiFi將警報(bào)信號傳回到手機(jī)APP，顯示出出事地點(diǎn)； （4）使用雙電源技術(shù)，主電源停止供電或電源被切斷時(shí)，被動電源就會自動的工作。2.1.2 定點(diǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)紅外線報(bào)

18、警器是報(bào)警器主動發(fā)出紅外線，紅外線碰到障礙物，就會反彈回來，被報(bào)警器的探頭接收。當(dāng)有會動的物體觸犯了這根看不見的紅線的時(shí)候，探頭就會檢測到有異常，就會發(fā)出報(bào)警，紅外線報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。傳感器手機(jī)APP 控制器紅外探測器圖2-1紅外線報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1.3 定點(diǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)的工作原理主動紅外入侵報(bào)警器是由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成，發(fā)射機(jī)是由電源、發(fā)光源和光學(xué)系統(tǒng)組成，接收機(jī)是由光學(xué)系統(tǒng)、光電傳感器、放大器、信號處理器等部分組成。主動紅外報(bào)警器是一種紅外線光束遮擋型報(bào)警器，發(fā)射機(jī)中的紅外發(fā)光二極管在電源的激發(fā)下，發(fā)出一束經(jīng)過調(diào)制的紅外光束(此光束的波長約在0.80.95微米之間)，經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的

19、作用變成平行光發(fā)射出去。此光束被接收機(jī)接收，由接收機(jī)中的紅外光電傳感器把光信號轉(zhuǎn)換成信號，經(jīng)過電路處理后傳給報(bào)警控制器。由發(fā)射機(jī)發(fā)射出的紅外線經(jīng)過防范區(qū)到達(dá)接收機(jī)，構(gòu)成了一條警戒線。正常情況下，接收機(jī)收到的是一個(gè)穩(wěn)定的光信號，當(dāng)有人入侵該警戒線時(shí)，紅外光束被遮擋，接收機(jī)收到的紅外信號發(fā)生變化，提取這一變化，經(jīng)放大和適當(dāng)處理，控制器發(fā)出的報(bào)警信號。紅外線警報(bào)器能探測到人體發(fā)射的10um左右的紅外線，然后轉(zhuǎn)換成電信號產(chǎn)生警報(bào)信號。紅外掃描的角度約110度，掃描距離約為9米。2.2 動點(diǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案動點(diǎn)監(jiān)控部分就是WIFI智能小車部分需要由WIFI模塊、電動機(jī)驅(qū)動模塊、單片機(jī)核心控制模塊、攝像

20、頭模塊等構(gòu)成。2.2.1 動點(diǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)項(xiàng)目系統(tǒng)包括路由器、單片機(jī)最小系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動電路、電機(jī)、電平轉(zhuǎn)換電路、電源電路、舵機(jī)、攝像頭等。路由器接收電腦和其他終端設(shè)備發(fā)送指令，將由攝像機(jī)的視頻采集的信號來傳輸?shù)接?jì)算機(jī)等終端設(shè)備；單片機(jī)微機(jī)系統(tǒng)是動點(diǎn)監(jiān)控部分的控制中心，是主要的控制模塊來負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)工作；驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動電路，可使電機(jī)正向和反向，所以可以讓車子產(chǎn)生前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等動作；電動機(jī)的作用，使整個(gè)車子的運(yùn)動；電平轉(zhuǎn)換電路是將路由器傳輸?shù)?.3V直流電壓轉(zhuǎn)換微型系統(tǒng)單片機(jī)能識別的的高低電平實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對WiFi小車的前后左右的控制，和云臺上下左右的旋轉(zhuǎn)；對整車系統(tǒng)的最重要作用是電力系統(tǒng)

21、，電力系統(tǒng)為這個(gè)小車供電；舵機(jī)轉(zhuǎn)向器制作成為云臺，然后裝上攝像頭，然后攝像頭就可以實(shí)現(xiàn)上下左右，180度旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)來采集視頻信號。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2所示。路由器模塊MEGA328P單片機(jī) 電機(jī)驅(qū)動模塊舵機(jī)電路紅外電路攝像頭電腦控制終端電機(jī)圖2-2 動點(diǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)框圖2.2.2 動點(diǎn)監(jiān)控子系統(tǒng)工作原理通過計(jì)算機(jī)終端或者手機(jī)終端并且WiFi無線網(wǎng)絡(luò)連接到小車自身的路由器上，然后通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件或者手機(jī)APP，發(fā)送控制命令和數(shù)據(jù)的路由。路由器接收到的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給內(nèi)部系統(tǒng)，將接收的命令和數(shù)據(jù)，通過串口端接受到命令后就會去執(zhí)行相應(yīng)的命令，例如云臺的上下左右轉(zhuǎn)動，小車的前后左右的行進(jìn)等。

22、第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)主控電路設(shè)計(jì)3.1.1 MEGA328p主控芯片MEGA328p是宏晶公司單片機(jī)中基本的產(chǎn)品，它采用ETC公司可靠的CHMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征，它基于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，屬于80C51增強(qiáng)型單片機(jī)版本，集成了時(shí)鐘輸出和向上或向下計(jì)數(shù)器等更多的功能，適合于類似馬達(dá)控制等應(yīng)用場合。MEGA328p單片機(jī)是高性能、低功耗的8位AVR®微處理器。3具有先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)131條指令。大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期32個(gè)

23、8位通用工作寄存器全靜態(tài)工作。工作于16 MHz時(shí)性能高達(dá)16 MIPS。只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲器32K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程。Flash擦寫壽命: 10,000次具有獨(dú)立鎖定位的可選Boot代碼區(qū)通過片上Boot程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程。真正的同時(shí)讀寫操作1024字節(jié)的EEPROM擦寫壽命: 100,000。2K字節(jié)片內(nèi)SRAM可以對鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密JTAG 接口 (與IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)兼容)符合JTAG標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描功能支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試功能。通過JTAG接口實(shí)現(xiàn)對Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程。4外設(shè)特點(diǎn)：兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和

24、比較器功能的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器 RTC。四通道PWM。8 路10位ADC8個(gè)單端通道。TQFP封裝的7個(gè)差分通道。2個(gè)具有可編程增益（1x，10x，或 200x）的差分通道。面向字節(jié)的兩線接口?？删幊痰拇?USART。可工作于主機(jī)/從機(jī)模式的SPI串行接口。具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器。上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測。片內(nèi)經(jīng)過標(biāo)定的 RC 振蕩器。片內(nèi)/片外中斷源。6種睡眠模式:空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、 Standby 模式以及擴(kuò)展的Standby 模式。32 個(gè)可編

25、程的I/O口。40引腳PDIP封裝，44引腳TQFP 封裝， 與44引腳MLF 封裝。5工作電壓：ATmega32：4.5 5.5V。速度等級：ATmega32：0 - 16 MHz。功耗：正常模式下1.1 mA，空閑模式 下0.35 mA，掉電模式下< 1um。 3.1.2 MEGA328p單片機(jī)引腳說明VCC 為數(shù)字電路的電源。GND為接地。端口A為PA7至PA0，做為A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端，為8位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)

26、鐘還未起振，端口A處于高阻狀態(tài)。端口B為PB7至PB0，為8位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口B處于高阻狀態(tài)。6也可以用做其他不同的特殊功能 。端口C為PC7至PC0，為8 位雙向I/O口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 C 處于高阻狀態(tài)。如果JTAG接口使能，即使復(fù)位出

27、現(xiàn)引腳 PC5(TDI)、 PC3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。也可以用做其他不同的特殊功能。端口D為PD7至PD0，為8位雙向I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。7在復(fù)位過程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口D處于高阻狀態(tài)。也可以用做其他不同的特殊功能。RESET為復(fù)位輸入引腳。持續(xù)時(shí)間超過最小門限時(shí)間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。持續(xù)時(shí)間小于門限間的脈沖不能保證可靠復(fù)位。XTAL1為反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。XTAL2為反向振蕩放大器的輸出端

28、。AVCC為AVCC是端口A與A/D轉(zhuǎn)換器的電源。不使用ADC時(shí)，該引腳應(yīng)直接與VCC連接。使用ADC時(shí)應(yīng)通過一個(gè)低通濾波器與 VCC 連接。引腳配置圖如3-1所示。圖3-1引腳配置3.1.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)MEGA328單片機(jī)最小系統(tǒng)的基本工作電路包括電源電路、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。其組成方框圖如圖3-2所示。單片機(jī)電源電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路圖3-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)組成方框圖（1）電源電路電源電路模塊提供標(biāo)準(zhǔn)的+5V電源電壓為單片機(jī)最小系統(tǒng)功能模塊的電壓。（2）時(shí)鐘電路單片機(jī)的時(shí)鐘信號為各種操作提供時(shí)間參考，時(shí)鐘電路產(chǎn)生單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖序列。隨著單片機(jī)的時(shí)鐘參考值，典型的晶體振蕩頻率為12MHz

29、。單片機(jī)復(fù)位是使系統(tǒng)中的中央處理器和其他功能部件恢復(fù)到一定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)到工作。當(dāng)MCS-51系列單片機(jī)RST引腳引入到高水平并保持2個(gè)機(jī)器周期，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)內(nèi)部的復(fù)位操作。單片機(jī)復(fù)位電路有2種基本類型：一種是自動復(fù)位，另一種是手動復(fù)位。其兩種電路方式如圖3-3(a)、(b)所示。 （a）內(nèi)部時(shí)鐘方式 （b）外部時(shí)鐘方式圖3-3單片機(jī)時(shí)鐘信號示意圖（3）復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。當(dāng)在MCS-51系列單片的RST引腳處引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。單片機(jī)常見的復(fù)位電路有兩種基本形式：一種是

30、上自動電復(fù)位，另一種是手動復(fù)位。8其兩種電路方式如圖3-5（a）、（b）所示。因?yàn)闀r(shí)鐘振蕩電路在STCMEGA328單片機(jī)芯片上，所以本系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘。只有XTAL1和XTAL2引腳單片機(jī)外接石英晶體和微調(diào)電容，構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器并且單片機(jī)會產(chǎn)生時(shí)鐘信號的脈沖信號。同時(shí)采用手動復(fù)位電路。其具體電路設(shè)計(jì)如圖3-4所示。 （a）上電自動復(fù)位 （b）手動復(fù)位圖3-4單片機(jī)復(fù)位電路示意圖在此圖中，在此圖中,電容C1、C2的頻率穩(wěn)定性和快速起效在5 30pF之間。本文選擇30pF ；X1晶體振蕩頻率范圍在3.5 33MHz之間，因?yàn)樾枰褂么型ㄐ诺牟ㄌ芈?，所以本文選擇22.1184MHz。（4）振蕩

31、電路：外部石英晶體或陶瓷諧振器和電容C2和C1接在放大器的反饋回路組成并聯(lián)振蕩電路。為了方便裝置所以由一個(gè)外部時(shí)鐘信號的激活，xatL1是有效的，和XTAL2應(yīng)懸空。由于輸入到內(nèi)部時(shí)鐘信號電路，通過一個(gè)二分頻率的信號，外部信號的工作周期比沒有其他要求，但最大和最小值可以觀察到在數(shù)據(jù)表中。正常運(yùn)行時(shí)，外部振蕩器能夠?qū)﹄娙萜鞯碾娐酚?jì)算，最高可達(dá)到100pF。這是由于振蕩器的電容和反饋電容之間的相互作用。當(dāng)外部信號是標(biāo)準(zhǔn)的高或低電平，不會超過20pF電容。3.1.3 MEGA328p單片機(jī)的使用本設(shè)計(jì)采用的MEGA328p單片機(jī)I/O端口的輸出輸入功用，內(nèi)部定時(shí)器T0、T1、T2的應(yīng)用和串口中斷，外

32、部中斷。MEGA328p單片機(jī)I/O口輸入函數(shù)應(yīng)用到傳感器信號的輸入處理。單片機(jī)經(jīng)過對外部傳感器信號的采集和處理來判斷外部條件，確定小車的下一步運(yùn)行狀態(tài)。MEGA328p單片機(jī)I/O端口的信號輸出，以驅(qū)動模塊發(fā)送控制信號來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動，單片機(jī)發(fā)送PWM控制信號用來控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，舵機(jī)的轉(zhuǎn)動方向?yàn)樯舷?80度，左右180度。利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器來產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號，以及其它需要精確時(shí)間的地方。單片機(jī)串口中斷，用于串口通訊，用路由器來和電腦端串口和手機(jī)端串口連接來接受和發(fā)射指令。單片機(jī)外部中斷接收的紅外信號，然后通過解碼程序得到命令，從而控制小車的運(yùn)動。3.2 無線數(shù)據(jù)傳輸電路設(shè)計(jì)3.2.1

33、Link V4.0 AR無線路由器此WIFI模塊是深圳市小二極客科技有限公司開發(fā)的WIFI產(chǎn)品。該模塊采用高通AR9331芯片，是一個(gè)高度集成的WLAN解決方案。該模塊預(yù)置工作室open wrt固件，適配工作室各系列驅(qū)動板，實(shí)現(xiàn)視頻傳輸及指令雙向傳輸功能。該模塊符合國際標(biāo)準(zhǔn)的802.11 b/g/n協(xié)議，采用DSSS、OFDM、BPSK、QPSK、CCK和QAM基帶調(diào)制技術(shù)，能自適應(yīng)路由器等設(shè)備的無線熱點(diǎn)。10最大連接速率可達(dá)150Mbps。路由器的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為IEEE 802.11b/g/n符合國際標(biāo)準(zhǔn)，供電電壓為5V±5%，內(nèi)存為32M，F(xiàn)LASH為4M，接口為USB2.0、百兆網(wǎng)

34、口、串口、I/O口、reset按鍵，RF輸入阻抗為50，USB差分阻抗為90，晶振頻率為25MHz，使用溫度為080，儲存溫度為-4085，頻率范圍為2.4022.48GHz，調(diào)制方式為802.11 g/n: OFDM和802.11b: CCK(11，5.5Mbps)和QPSK(2Mbps)，BPSK(1Mbps)三種，三種的輸出功率為802.11b: 17dBm ±1.5dBm (11Mbps) 、802.11g: 13dBm±1.5dBm (54Mbps)、802.11n: HT20 13dBm ±1.5dBm (HT20 MCS7) ，三種接收靈敏度為802

35、.11b:11M小于-76dBm 、802.11g: 54M小于-65dBm、802.11n: HT20 MCS7小于-64dBm。3.2.2 無線路由器的設(shè)置Robot Link 4.0 AR使用的是高通 AR9331方案，出廠預(yù)刷工作室openwrt固件，支持視頻轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)（雙向）。模塊是一個(gè)服務(wù)端，開放了TCP連接，端口號為2001，因此自己DIY程序時(shí)，需要將程序設(shè)為Client客戶端模式，然后連到模塊的2001端口即可發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。視頻端口為8080。默認(rèn)管用戶名：admin默認(rèn)管理密碼：admin。網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，目前是AP模式，。（1）網(wǎng)線連接電腦和路由器的LAN1，電腦IP設(shè)置

36、為，；設(shè)置成功后就點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò)，選擇屬性，選擇升級為有線網(wǎng)口，右鍵菜單中點(diǎn)擊修復(fù)。（2）用USB TTL線接好路由的GND、RXD、TXD三條線（VCC電源千萬別接，會燒路由），打開putty，選好端口號，端口號請查看電腦設(shè)備管理器，設(shè)置波特率為115200，點(diǎn)擊下面的Open。（3）路由器帶上電源，接線設(shè)置正確后，putty窗口應(yīng)該出現(xiàn)路由器的信息，在通電3秒內(nèi)，按下鍵盤的回車鍵，阻止路由器CFE啟動，這時(shí)候應(yīng)出現(xiàn)CFE>11。（4）、輸入小寫e a，e a之間有個(gè)回車鍵，然后再按下y，點(diǎn)擊回車，路由器開始擦除清除原系統(tǒng)固件。清除之后，路由會持續(xù)輸出很多命令行，且不會停止，我們不用管，關(guān)掉

37、路由電源。（5）重新打開路由電源，和第四步一樣，通電3秒內(nèi)按下回車鍵阻止CFE繼續(xù)啟動打開瀏覽器，輸入，應(yīng)看到上傳固件的的選擇文件，putty窗口也會出現(xiàn)路由器升級進(jìn)度信息，此時(shí)千萬不要斷電，理論上此時(shí)斷電會刷壞路由器，升級完成后，耐心等待5分鐘，路由器會自動重啟。（6）等待路由啟動后，等待幾分鐘再次重啟一次路由，打開網(wǎng)頁，輸入密碼登陸進(jìn)入路由器的設(shè)置，將路由器的無線網(wǎng)絡(luò)開啟，只有這樣電腦等終端設(shè)備才能通過wifi信號和路由器連接。（7）用putty登陸路由，轉(zhuǎn)到/etc/init.d/目錄，可以看到一個(gè)ser2net.conf文件，打開它可以看到路由串口的配置信息，默認(rèn)配置的波特率是9600

38、,8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無校驗(yàn)位。完成之后需要設(shè)定mjpg-streamer和ser2net隨機(jī)啟動，不然沒法正常工作。（8）由于我使用的攝像頭是301芯片的，在電腦上顯示會花屏，所以還需要對腳本進(jìn)行修改，其操作步驟如下：具體步驟：a、登陸路由器： (IP地址根據(jù)你的路由器實(shí)際地址而定)。b、編輯腳本/etc/init.d/wificar：# vi /etc/init.d/wificar （在START=80后面增加一行killall mjpg_streamer，修改后的腳本看下面內(nèi)容。）#!/bin/sh /etc/monSTART=80killall mjpg_streamerstart

39、() mjpg_streamer -b -i "input_uvc.so -r 640x480 -f 15" -o "output_http.so p 8080 -w /web"# mjpg_streamer -b -i "input_uvc.so -r 352x288 -f 15 -y" -o "output_http.so -p 8080 -w /web"ser2netstop()killall mjpg_streamerkillall ser2netc、保險(xiǎn)起見，修改wificar腳本權(quán)限。# chmod -

40、777d、重啟路由器。# sync；sync；reboot（9） 插上301芯片的攝像頭，在電腦上打開我們的一個(gè)wifi小車的控制界面軟件，選擇wifi控制模式，然后打開視頻，這時(shí)我們可以看到一個(gè)穩(wěn)定視頻信號通過路由器無線傳送到了我們的電腦終端，至此說明我們路由器配置完成。3.2.3 無線數(shù)據(jù)傳輸電路工作原理無線數(shù)據(jù)傳輸電路可以看作一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，電路發(fā)射出的WIFI信號轉(zhuǎn)發(fā)給手機(jī)，電腦等移動便攜式設(shè)備。一般的無線路由信號范圍為半50米，現(xiàn)在已經(jīng)有部分無線路由器的信號范圍達(dá)到了半徑300米。無線傳輸電路的RJ45口為WAN口，也就是UPLink到外部網(wǎng)絡(luò)的接口，DDR1為LAN口，本無線傳輸電路只

41、有一個(gè)LAN口，內(nèi)部有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)芯片，專門處理LAN接口之間的信息交換。通常無線傳輸電路的WAN口和LAN之間的路由工作模式一般都采用NAT(Network Address Translation)方式12。在無線傳輸電路中CPU是它的核心。目前，在主流的無線傳輸電路中，使用的絕大多數(shù)，都還是MIPS架構(gòu)的CPU；在高端的無線傳輸電路中使用的處理器普遍是ARM9類型。本電路使用的是AR9331為核心。外部傳輸?shù)腤IFI信號通過RJ45送給CPU進(jìn)行處理，處理結(jié)束后將指令通過USB信號線傳給主控板的單片機(jī)進(jìn)行解析。無線傳輸電路如圖3-5所示。圖3-5 無線傳輸電路3.3 電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計(jì)小車

42、驅(qū)動系統(tǒng)不僅要求對電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)具備很高的轉(zhuǎn)矩重量比，轉(zhuǎn)速范圍寬，可靠性高，并且電機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性受供電的影響，這就要求驅(qū)動應(yīng)該有盡可能高的效率區(qū)域。我們應(yīng)用的是直流電機(jī)，主要使用永磁直流電機(jī)、伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)他們?nèi)?。直流電機(jī)控制起來其實(shí)是這三類中最簡單的，性能也是這三類電機(jī)中最優(yōu)越的，直流電源也是我們很容易得到的東西，實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的功能做起來很容易。我們采用這種直流電機(jī)驅(qū)動和控制需要驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動芯片。常用的電機(jī)驅(qū)動芯片有L297/298，MC33886，ML4428等。3.3.1 L298電機(jī)驅(qū)動芯片我們采用的L298N是ST公司生產(chǎn)的一種單機(jī)驅(qū)動芯片。L298N是具有高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)

43、動芯片。該芯片采用15腳封裝。其主要工作特性是工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V之高；輸出的電流大，瞬間最高電流可達(dá)到3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。高電壓和高電流包含兩個(gè)H橋全橋驅(qū)動器可用于驅(qū)動直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)和繼電器線圈的電感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制；有兩個(gè)使能控制端的輸入信號，而不允許或禁止的設(shè)備有一個(gè)電源邏輯輸入端，低電壓下內(nèi)部邏輯電路部分的工作；可以外部檢測電阻器，在反饋到控制電路的數(shù)量變化。使用L298N芯片驅(qū)動電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動兩個(gè)直流電機(jī)。本文采用四個(gè)直流電機(jī)，該項(xiàng)目采用2個(gè)L298N電機(jī)驅(qū)動用于驅(qū)動四個(gè)直流電機(jī)的

44、轉(zhuǎn)動。實(shí)物和引腳如圖3-6所示。電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)表如圖表3-1所示13。 實(shí)物圖（a） 引腳圖（b）圖3-6 實(shí)物和引腳表 3-1 電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)表電機(jī)旋轉(zhuǎn)方式控制端IN1控制端IN2控制端IN3控制端IN4輸入PWM信號改變脈寬可調(diào)速調(diào)速端A調(diào)速端BM1正轉(zhuǎn)高低/高/反轉(zhuǎn)低高/高/停止低低/高/M2正轉(zhuǎn)/高低/高反轉(zhuǎn)/低高/高停止低低/高3.3.2 L298電機(jī)的引腳說明11和6引腳是芯片的使能端，使電機(jī)結(jié)束運(yùn)動，只有當(dāng)他們都是是高電2個(gè)電動機(jī)才會工作，7，5，10，12是L298的信號輸入端并且會連接單芯片的端口，2，3，13，14引腳會輸出信號，引腳7和引腳5用來控制引腳2和引腳3的輸出，12

45、，10引腳控制14和13引腳的輸出15。3.3.3 電機(jī)驅(qū)動電路工作原理運(yùn)用的直流/步進(jìn)兩用驅(qū)動器用來驅(qū)動2臺直流電機(jī)。分別為M1和M2?？捎糜谳斎朊}寬調(diào)制信號的是脈沖寬度調(diào)制信號。（如果沒有需要改變速度可以兩引腳連接到5V，在高轉(zhuǎn)速的電機(jī)工作的短接帽短接）電機(jī)正反轉(zhuǎn)是可能夠?qū)崿F(xiàn)的，只需要將信號端IN1輸入高電平，IN2端輸入端為低水平，電機(jī)M1就會向著正方向旋轉(zhuǎn)。（假如想要電機(jī)朝著相反的方向旋轉(zhuǎn)，將IN1接低電平，反之IN2接高電平）。控制其他電機(jī)是相同的方式，IN3輸入信號連接到高電平，IN4輸入信號連接到低電平，電機(jī)M2朝著正方向旋轉(zhuǎn)。PWM信號A控制M1轉(zhuǎn)速，PWM信號端B控制M2的速

46、度15。電路原理圖如圖3-7所示。下圖表3-1。圖3-7 L298驅(qū)動電路3.4 視頻采集電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，就需要采集圖像。首先判斷奇偶場同步信號的起始，作為一場信號的開始，然后利用單片機(jī)的外部中斷，檢測行、場同步信號進(jìn)行一行的A/D 轉(zhuǎn)換，獲得視頻信號，直到一場結(jié)束。通過實(shí)驗(yàn)確定，本系統(tǒng)單片機(jī)每隔2 行采集1次圖像，并且只采集10×50 像素的圖像，單片機(jī)在不超頻的情況下（即BUS_CLOCK24MHz），一行能夠獲得50 個(gè)點(diǎn)，這已經(jīng)滿足控制要求。在橫向獲取行數(shù)時(shí)，采用隔行獲取，同時(shí)為了縮短控制周期，只取最前面的10 行最為有效的信息。進(jìn)行視頻采集。3.4.1 極速B18S攝像

47、頭攝像頭(CAMERA)，也被稱做電腦攝像頭，電腦的眼睛等，它被用來作為視頻輸入設(shè)備在過去已被廣泛應(yīng)用，遠(yuǎn)程會議和實(shí)時(shí)監(jiān)測等。最近，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)速也快速的提高，再加上感光成像設(shè)備技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用于制造業(yè)，這使得價(jià)格下降到普通百姓可以承受的范圍。普通的人也可以通過網(wǎng)絡(luò)上的攝像頭進(jìn)行通信，有一種聲音的交流和對話，此外，人們還可以用于目前流行的數(shù)字視頻、音頻和視頻處理。攝像頭被分為2類，其中包含數(shù)碼相機(jī)和模擬相機(jī)。模擬攝像機(jī)可以將視頻采集裝置所發(fā)出的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并將其存儲在電腦中。模擬攝像機(jī)采集視頻信號必須是一個(gè)特定的視頻采集卡，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字模式，并將其進(jìn)行壓

48、縮，才能將模擬信號轉(zhuǎn)換為電腦采用。數(shù)碼相機(jī)可以直接采集圖像，然后通過串口和并口或USB口連接到計(jì)算機(jī)進(jìn)行傳輸。現(xiàn)在電腦市場的攝像機(jī)多為數(shù)碼相機(jī)，但在數(shù)碼相機(jī)中又以使用新的數(shù)據(jù)傳輸接口USB數(shù)碼攝像頭為主，是現(xiàn)在市場上可見的主要產(chǎn)品。另外還有一個(gè)視頻采集卡可以交互使用的產(chǎn)品，但它并不是主流。由于個(gè)人電腦的迅速發(fā)展，模擬攝像頭的整體成本較高，USB接口的傳輸速度比串行和并行端口速度更高，所以現(xiàn)在市場熱點(diǎn)主要是具有USB接口的數(shù)碼相機(jī)。以下是主要指的是具有USB接口的數(shù)碼相機(jī)。這次我們設(shè)計(jì)所運(yùn)用極速B18S的攝像頭的就是USB接口傳輸?shù)臄z像頭，如圖3-8所示。圖3-8 極速B18S攝像頭3.4.2

49、攝像頭主要結(jié)構(gòu)和組件從相機(jī)的工作原理可以列出的主要構(gòu)造和組成部分：1、主控芯片2，感光芯片3，鏡頭，4電源供應(yīng)。攝像機(jī)需要兩種內(nèi)部工作電壓：3.3V和2.5V，所以一個(gè)好的攝像機(jī)內(nèi)部電源也是一個(gè)因素來保證攝像機(jī)的穩(wěn)定。3.4.3 視頻采集電路工作原理攝像頭的工作原理大致是：現(xiàn)場通過鏡頭（LENS）所產(chǎn)生的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器表面上，并且轉(zhuǎn)成電信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）的變化對數(shù)字圖像信號轉(zhuǎn)換后，再送到數(shù)字信號處理芯片（DSP）處理，通過USB接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行處理，經(jīng)過顯示器我們能看到圖像。我們在將相機(jī)連接在路由器的USB接口上攝像頭驅(qū)動軟件通過路由器實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的工作，路由器通過Wi

50、Fi發(fā)送視頻信號。計(jì)算機(jī)，手機(jī)等終端接收設(shè)備，通過控制軟件接收視頻信號后界面顯示圖像。3.5 舵機(jī)電路設(shè)計(jì)3.5.1 SG90舵機(jī) SG90舵機(jī)的輸入線為三條，中間紅色的輸入線是電源線，而黑色是GND，為舵機(jī)供最基本的能量保證，主要是電機(jī)的旋轉(zhuǎn)消耗電能。電源有兩種規(guī)格，一個(gè)是4.8V，二是6.0V，對應(yīng)于不同的扭矩標(biāo)準(zhǔn)，即輸出轉(zhuǎn)矩差不同，對應(yīng)力矩大的是6.0V，看具體的應(yīng)用情況。此外，一條線是控制信號線，F(xiàn)utaba是白色的，JR是橙色的。還要注意一點(diǎn)，電源線一定在跳線的一側(cè)而不是中間，需要確定。但記住紅色的是VCC，黑色的是GND，一般不會錯(cuò)。SG90舵機(jī)的實(shí)物如圖3-9所示。圖3-9 舵機(jī)

51、實(shí)物3.5.2 舵機(jī)的控制舵板的舵盤的相對轉(zhuǎn)動位置是0-180度，對于具有周期的舵機(jī)控制信號一般為20ms的脈沖寬度調(diào)制（PWM）信號，其中脈沖寬度在之間，給它一個(gè)特定的脈沖寬度，輸出軸將保持在一個(gè)相對應(yīng)的角度，無論外部轉(zhuǎn)矩是否改變，直到它提供了不同的脈沖信號的寬度，它才會改變角度輸出到相應(yīng)的新位置。舵機(jī)是一個(gè)基準(zhǔn)電路，必要的參考信號是周期20ms,寬度為1.5ms，在脈寬比較器上，相對于外部PWM信號和參考信號，確定的方向和大小，這是由電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的信號。因此，舵機(jī)是一種位置伺服驅(qū)動器，旋轉(zhuǎn)不能多于180度，適合那些需要改變角度并能保持驅(qū)動的設(shè)備。例如，機(jī)器人的關(guān)節(jié)、飛機(jī)的舵面等。3.5.3

52、 舵機(jī)的作用在這次視頻小車中我們運(yùn)用兩個(gè)舵機(jī)組裝成一個(gè)云臺，將攝像頭固定在云臺上，經(jīng)過單片機(jī)用來控制舵機(jī)的上下左右的轉(zhuǎn)動，把我們想要角度的信息用攝像頭通過圖像的形式傳送到計(jì)算機(jī)或者手機(jī)等終端設(shè)備。云臺實(shí)物如圖3-10所示。圖3-10 云臺實(shí)物3.6 電源模塊設(shè)計(jì)3.6.1 LM2596供電電路芯片路由器需求一個(gè)12V/1A的電源；電機(jī)驅(qū)動需求一個(gè)8V左右的電源。在本次設(shè)計(jì)中依次使用了兩個(gè)可調(diào)壓的LM2596電源模塊分別調(diào)節(jié)到需求電壓為路由器和電機(jī)驅(qū)動供電。LM2596系列是美國生產(chǎn)3A輸出電流降壓開關(guān)型穩(wěn)壓集成芯片，它包括一個(gè)固定頻率振蕩器（150kHz），參考電壓調(diào)節(jié)器（1.23V），并具有

53、完美的保護(hù)電路：電流限制，熱關(guān)斷電路。由只有幾個(gè)外圍設(shè)備可以組裝成一個(gè)高效率的穩(wěn)壓電路。能夠提供3.3V，5V，12V和可調(diào)電壓，以及其他一些電壓等級的產(chǎn)品。LM2596的實(shí)物圖和引腳圖如圖3-11所示。實(shí)物圖（a）引腳圖（b）圖3-11 LM2596的實(shí)物圖和引腳圖3.6.2 LM2596的引腳說明和特性1號引腳為+VIN，2號引腳為out put，3號引腳為gnd，4號引腳為feed back，5號引腳為on/off。其主要特性：最大輸出電流為3A 。最高輸入電壓為37V 。輸出電壓為3.3V、5V、12V及（ADJ）等，最大輸出電壓37V。震蕩頻率為150KHZ。 轉(zhuǎn)換效率為75%88%

54、（不同電壓輸出時(shí)的轉(zhuǎn)換效率不同）。工作溫度范圍為-40+125 。工作模式為低功耗/正常兩種模式，可外部控制 。工作模式控制為TTL電平相容 。所需外部組件為僅四個(gè)（不可調(diào)）；六個(gè)（可調(diào)）。器件保護(hù)為熱關(guān)斷及電流限制。封裝形式為5腳（TO-220(T)；TO-263(S)18。3.6.3 穩(wěn)壓電路單片機(jī)和舵機(jī)都應(yīng)該分別單獨(dú)提供5V和6V的電壓的電源。本次運(yùn)用的是集成穩(wěn)壓芯片LM78系列組成的一個(gè)5V、6V的穩(wěn)壓模塊用來供電。LM78系列引腳及實(shí)物圖如圖3-12所示電子產(chǎn)品中，市面常用的三端穩(wěn)壓集成電路是負(fù)電壓輸出的LM79系列和正電壓輸出的LM78系列，顧名思義，三端集成電路是監(jiān)管者利用EIC

55、點(diǎn)形成穩(wěn)壓電源外圍元件少，內(nèi)部電路和過流管，過熱保護(hù)電路具有可靠，方便，而且價(jià)格便宜的特點(diǎn)。該系列集成穩(wěn)壓電路模型78或79后面跟著的數(shù)字表示在三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7806表示輸出電壓為正6V，7909表示輸出電壓為負(fù)9V。因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路方便使用是通常使用的電子產(chǎn)品。 LM78引腳圖（a） LM78實(shí)物圖（b）圖3-12 LM78引腳和實(shí)物圖在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用過程中，應(yīng)該在EQWEWQW 三端集成穩(wěn)壓電路上盡可能去安裝散熱器盡可能去散去使用過程中的發(fā)熱。在穩(wěn)壓管溫度超過高度是，穩(wěn)壓性能就會變差，甚至燒毀，所以要安裝散熱器。當(dāng)需求一個(gè)可以輸出超過1.5A電流的穩(wěn)壓電源，一般運(yùn)用1個(gè)或者幾個(gè)三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)，使最大輸出電流在1.5A或者N乘以1.5A，但是實(shí)際運(yùn)用時(shí)需要注意：集成電路電壓調(diào)節(jié)器并聯(lián)使用，應(yīng)該由同一生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，同一批號的產(chǎn)品，以確保各項(xiàng)參數(shù)的一致性。此外，輸出電流保持在一定的流量，從而避免了個(gè)別集成穩(wěn)壓電路的故障導(dǎo)致其他電路的損壞。78穩(wěn)壓電路原理圖如圖3-13所示。圖3-13 78穩(wěn)壓電路原理圖第4章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)主控程序流程一旦確定了硬件平臺的組成，就形成了功能框架，在硬件平臺上搭建了軟件，并完成了硬件部分的控制和協(xié)調(diào)。系統(tǒng)功能是通過軟硬件實(shí)現(xiàn)的，軟件的好壞直接影響系統(tǒng)功能強(qiáng)大與否，而且差別很大。因此，軟件是系統(tǒng)最主要的部分。軟