遙控控制無人偵查智能車

甘肅省第十屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽遙控控制無人偵查智能車 姓名：趙紅 學(xué)院：機械工程學(xué)院聯(lián)系電話導(dǎo)老師：敬志臣楊娜娜

目錄基于遙控器控制的無人偵查智能車 錯誤!未定義書簽。一、硬件部分 51.1下位機主控系統(tǒng) 51.2電機驅(qū)動模塊 51.3LCD顯示模塊 51.4WiFi模塊 61.5車體制作 61.6單片機 71.7顯示系統(tǒng) 81.8電源設(shè)計 101.9完成總體設(shè)計框圖 10二、軟件部分 112.1上位機軟件的開發(fā) 112.2實現(xiàn)WiFi模塊與PC或Android通訊 122.3軟件設(shè)計 13參考文獻 14

遙控控制無人偵查智能車摘要：WiFi全稱WirelessFidelity,是當今使用最廣的一種無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。實際上就是把有線網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換成無線信號，供支持其技術(shù)的相關(guān)電腦，手機，PDA等接收。手機如果有WiFi功能的話，在有WiFi無線信號的時候就可不通過移動聯(lián)通的網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)，所以也就衍生了通過手機利用WiFi對于紅外信號和藍牙信號等具有傳輸距離遠、傳送速度快等優(yōu)點，Wifi信號在無障礙環(huán)境中傳輸距離為300米左右，室內(nèi)有障礙的情況下傳輸距離也在100米左右，所以用它作為控制信號其性能遠遠優(yōu)于紅外和藍牙信號。隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展,大型商場、機場、車站、會展中心及物流倉庫等大型人流、物流場所的規(guī)模和數(shù)量不斷增加,大中城市的高層,高檔商用樓日益增多,規(guī)模迅速壯大,其安保需求也日趨迫切，巡邏智能車機器人是一個集感知環(huán)境、線路規(guī)劃、行動決策,行為控制?信息傳感以及報警裝置為一體的多功能綜合，將機器人用于安保工作、軍事偵察具有廣闊的應(yīng)用前景，近年來已受到國內(nèi)外特別關(guān)注,已成為機器人技術(shù)的一個新的發(fā)展分支。綜上所述,基于Wifi信號控制的遙控智能小車機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值意義。 關(guān)鍵字:單片機、K60、WiFiBasedontheremotecontrolofunmannedreconnaissancesmartcarAbstract:thefullnameofWiFiWirelessFidelity,istodaythemostwidelyusedaWirelessnetworktransmissiontechnology.Isactuallyconvertsthesignalcablenetworkandwirelesssignal,forthesupportofitsrelatedcomputertechnology,mobilephone,PDA,etc.MobilephoneifyouhaveWiFifunction,whenaWiFisignal,mobileunicom'snetworkisnotthroughtheInternet,soisderivedthroughmobilephonesusingtheWiFisignaltorealizecontrolfunctionofsomeelectronicproducts.Whenitusedasacontrolsignalcarrier,relativetothebluetoothandinfraredsignalsandsoonhastheadvantagesoflongtransmissiondistance,transmissionspeed,Wifisignaltransmissiondistanceisabout300minthebarrier-freeenvironment,undertheconditionofindoordisabledtransmissiondistanceisabout100meters,souseitasacontrolsignalitsperformanceismuchbetterthantheinfraredandbluetoothsignal.Withtherapiddevelopmentofsocialeconomy,shoppingmalls,airport,station,conventionandexhibitioncenterandotherplacesoflargeflow,logisticsandlogisticswarehouseandagrowingsizeandnumberoflargeandmediumcitiesofthehigh-level,high-gradecommercialbuildingsisincreasing,therapidgrowthanditssecuritydemandalsoincreasinglyurgent,patrolcarintelligentrobotisacollectionofenvironmentalperception,routeplanning,actiondecision,behaviorcontrol,informationsensorandalarmsystemfortheintegrationofcomprehensive,multi-functionalrobotforsecurity,militaryreconnaissancehasabroadapplicationprospect,hasspecialattentionfromhomeandabroadinrecentyears,hasbecomeanewdevelopmentbranchofrobotics.Tosumup,basedontheWifisignalcontrolremoteintelligentcarrobothasalsocomeoutintheworldofelectronicproducts,itsapplicationwillalsoincreasinglywidely.Inviewofthedevelopmentandresearchofithasbecomethecurrenthottechnology,theexplorationtothedevelopmentofpeople'slifeandhigh-techhasaveryhighvalue.Keywords:singlechipmicrocomputer,K60andWiFi一、硬件部分1.1下位機主控系統(tǒng)采用單片機作為整個系統(tǒng)的核心，用其控制行進中的小車。其關(guān)鍵在于實現(xiàn)小車的自動控制，而在這一點上，單片機就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢——控制簡單、方便、快捷。這樣一來，單片機就可以充分發(fā)揮其資源豐富、有較為強大的控制功能及可位尋址操作功能、價格低廉等優(yōu)點。因此，這種方案是一種較為理想的方案。針對本設(shè)計特點——K60系列MCU具有IEEE1588以太網(wǎng)、全速和USB2.0

OTG、硬件解碼能力和干預(yù)發(fā)現(xiàn)能力。芯片從帶有256KBflash的100引腳的LQFP封裝到1MBflash的256引腳的MAPBGA封裝，具有豐富的電路、通信、定時器和控制外圍電路。高容量的K60系列帶有一個可選擇的單精度浮點處理單元、NAND控制單元和DRAM控制器。1.2電機驅(qū)動模塊由于小車底盤電機額定電壓為12V，度電機驅(qū)動模塊選擇了常用12V電機驅(qū)動芯片BTN7971。BTN7971恒壓恒流橋式5A驅(qū)動芯片，BTN7971可接受標準TTL邏輯電平信號VSS，VSS可接4．5～7V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為＋2．5～46V。輸出電流可達2．5A，可驅(qū)動電感性負載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。四個BTN7971可驅(qū)動2個電動機，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動。1.3LCD顯示模塊帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64,內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點陣的漢字。也可完成圖形顯示。低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊1.4WiFi模塊RM04模塊為串口或TTL電平轉(zhuǎn)WIFI通信的一種傳輸轉(zhuǎn)換產(chǎn)品，Uart-Wifi模塊是基于Uart接口的符合wifi無線網(wǎng)絡(luò)標準的嵌入式模塊，內(nèi)置無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.11協(xié)議棧以及TCP/IP協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口或TTL電平數(shù)據(jù)到無線網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換。一般架設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)的基本配備就是無線網(wǎng)卡及一臺AP，如此便能以無線的模式，配合既有的有線架構(gòu)來分享網(wǎng)絡(luò)資源，架設(shè)費用和復(fù)雜程度遠遠低于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)。如果只是幾臺電腦的對等網(wǎng)，也可不要AP，只需要每臺電腦配備無線網(wǎng)卡。AP為AccessPoint簡稱，一般翻譯為“無線訪問節(jié)點”，或“橋接器”。它主要在媒體存取控制層MAC中扮演無線工作站及有線局域網(wǎng)絡(luò)的橋梁。有了AP，就像一般有線網(wǎng)絡(luò)的Hub一般，無線工作站可以快速且輕易地與網(wǎng)絡(luò)相連。特別是對于寬帶的使用，WiFi更顯優(yōu)勢，有線寬帶網(wǎng)絡(luò)（ADSL、小區(qū)LAN等）到戶后，連接到一個AP，然后在電腦中安裝一塊無線網(wǎng)卡即可。普通的家庭有一個AP已經(jīng)足夠，甚至用戶的鄰里得到授權(quán)后，則無需增加端口，也能以共享的方式上網(wǎng)。1.5車體制作車體是亞克力透明板材。它是一種化學(xué)材料?；瘜W(xué)名叫做"PMMA"屬丙烯醇類，俗稱"經(jīng)過特殊處理的有機玻璃"，在應(yīng)用行業(yè)亞克力的原材料一般以顆粒、板材、管材等形式出現(xiàn)。亞克力又稱特殊處理的有機玻璃，系有機玻璃換代產(chǎn)品，用亞克力制作的燈箱具有透光性能好、顏色純正、色彩豐富、美觀平整、兼顧白天夜晚兩種效果、使用壽命長、不影響使用等特點，此外，亞克力板材與鋁塑板型材、高級絲網(wǎng)印等可以完美結(jié)合，亞克力吸塑是提高營業(yè)店面檔次，統(tǒng)一企業(yè)形象最好的戶外廣告形式。同時亞克力板材也具有良好的可塑造性，已加工，可以通過加熱使其變形，方便制作出自己想要的作品。輪子采用履帶形式，履帶是由主動輪驅(qū)動、圍繞著主動輪、負重輪、誘導(dǎo)輪和托帶輪的柔性鏈環(huán)。履帶由履帶板和履帶銷等組成。履帶銷將各履帶板連接起來構(gòu)成履帶鏈環(huán)。履帶板的兩端有孔，與主動輪嚙合，中部有誘導(dǎo)齒，用來規(guī)正履帶，并防止坦克轉(zhuǎn)向或側(cè)傾行駛時履帶脫落，在與地面接觸的一面有加強防滑筋（簡稱花紋），以提高履帶板的堅固性和履帶與地面的附著力。采用履帶行走，就像給車輛鋪了一道無限延長的軌道一樣，使它能夠平穩(wěn)、迅速、安全地通過各種復(fù)雜路況.由于接地面積大，所以增大了車輛在松軟、泥濘路面上的通過能力，降低了下陷量。由于履帶板上有花紋并能安裝履刺，所以在雨、雪、冰或上坡等路面上能牢牢地抓住地面，不會滑轉(zhuǎn)。1.6單片機 K60包涵強大的邏輯、通信和時序陣列和帶有伴隨著閃存大小和I/O數(shù)量的集成度等級的控制外圍部件。所有的kinetis系列包涵一下共同特征：·

內(nèi)核：ARM

Cortex-M4內(nèi)核提供1.25

DMIPS

/

MHz的DSP指令（浮點單元在kineti列用）?！?/p>

高達32位的DMA，同時盡可能減小CPU干預(yù)。

·

提供50MHz、72MHz和100MHz幾種CPU頻率（120MHz和150MHz在kinetis可用）。

·

超低功耗：

·

10種低功耗操作模式通過優(yōu)化外設(shè)執(zhí)行和喚醒時間來延長電池壽命?！?/p>

為了增加低功耗的靈活性，增加了低漏喚醒單元、低功耗定時器和RTC。

·

業(yè)界領(lǐng)先的快速換醒時間。

·

內(nèi)存：

從32

KB閃存/

8

KB的RAM可擴展為1

MB閃存128

KB的RAM。同時使空的獨立閃存執(zhí)行代碼和固件更新。

·

可選16

KB用于總線帶寬優(yōu)化執(zhí)行性能和閃存高速緩沖存儲器。關(guān)于K10的、K20K6系列設(shè)備提供120

MHz

CPU或更高的性能。

·

FlexMemory支持高達512

KB的FlexNVM和高達16

KB的FlexRAM。FlexNVM可以進行分區(qū)，以支持其他程序快閃記憶體（例如：引導(dǎo)器），數(shù)據(jù)閃存（如大型表的存儲），或EEPROM備份。FlexRAM支持EEPROM按字節(jié)寫入和擦出操作，同時決定了最大的EEPROM大小。

·

EEPROM的擦寫次數(shù)可以高達1000萬次。

·

EEPROM的擦寫速度比傳統(tǒng)的EEPROM快一個數(shù)量級。

·

混合模擬信號：

·

快速，高精度16位ADC、12位DAC、可編程增益放大器、高速比較器和內(nèi)部參考電壓。降低降低系統(tǒng)成本同時具有強大的信號調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)換和分析能力。

·

人機界面（HMI）：

·

電容式觸摸傳感器接口，支持全面低功耗和最小電流加法器。

·

連接與通信：

·

支持ISO7816和IrDA協(xié)議的UARTs、I2S、CAN、I2C和DSPI

·

可靠、安全和加密：

·

硬件循環(huán)冗余校驗內(nèi)存的內(nèi)容檢查引擎通訊數(shù)據(jù)和增加系統(tǒng)可靠性

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獨立時鐘的COP，用于保護避免在錯誤的應(yīng)用時的程序跑飛。

·

外部看門狗監(jiān)控

·

時序和控制：

·

FlexTimers支持通用的、PWM和電機控制功能。

·

用于紅外發(fā)射波形產(chǎn)生的載波調(diào)制器

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用于RTOS任務(wù)調(diào)度、ADC轉(zhuǎn)換源和可編程延時模塊的可編程中斷定時器。

·

擴展接口：

·

多功能外部總線接口可以連接外部存儲器，門陣列邏輯和液晶。

·

系統(tǒng)：

·

具有中斷功能的GPIO可以承受5V

·

寬工作電壓范圍在1.71V至3.6V的閃存可編程下降至1.71

V的全功能閃存和模擬外設(shè)

·

環(huán)境工作溫度范圍從-40°C到105°C1.7顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng)既可以選擇使用LED，也可以選擇使用LCD。就本系統(tǒng)的功能來說，使用LED已經(jīng)可以實現(xiàn)功能，不過考慮到使用LCD，可以輸出英文字符，從而使得顯示系統(tǒng)能夠更加美觀，同時也能更好的達到提高自己的目的，所以最后選擇使用液晶屏LCD。由于本次設(shè)計所要顯示的內(nèi)容不多，并不需要太大的液晶屏來顯示。所以選擇使用12864來進行顯示。12864液晶每次可以顯示2行16個字符，總共32個字符，而且可以顯示所有的ASCII碼，包括標點，數(shù)字，英文大小寫等，因此，使用該液晶屏可以很好的實現(xiàn)顯示功能。12864顯示屏的主要技術(shù)指標如表1所示。LCD12864顯示容量：128*64個字符芯片工作電壓：4.5-5.5V工作電流：2.0mA(5V)最佳工作電壓：5V字符尺寸：2.95X4.35(WXH)mm表1主要技術(shù)指標1602液晶顯示屏共有20個引腳，其各個引腳的功能如表2所示。引腳編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2DATAI/O2VDD電源正極10D3DATAI/O3VL液晶顯示偏壓信號11D4DATAI/O4RS數(shù)據(jù)命令選擇端（H/L）12D5DATAI/O5R/W讀寫數(shù)據(jù)端（H/L）13D6DATAI/O6E使能信號14D7DATAI/O7D0DATAI/O15BLA背光源正極8D1DATAI/O16BLK背光源負極表212864顯示屏的引腳1.8電源設(shè)計小車電機啟動時電流較大，可能會將電源的電壓瞬間拉低，導(dǎo)致單片機和路由器不能正常工作，因此必須設(shè)計一個可靠的供電系統(tǒng)。解決該問題常用以下三種方法：、選用性能更好的的電源：、采用獨立電源供電，即使用兩個電源分別給單片機和電機供電；、在電源附近并聯(lián)一個較大值的電容，當電機啟動時，電流較大，電容中的電可以補償一部分電流，保證電壓不至于太低。1.9完成總體設(shè)計框圖小型路由器遙控小車系統(tǒng)總框圖如圖1所示。小型路由器安卓手機安卓手機通信12864顯示通信12864顯示電機驅(qū)動模塊單片機電機驅(qū)動模塊單片機直流電機直流電機 圖1-1控制流程圖二、軟件部分2.1上位機軟件的開發(fā)Android是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)，主要使用于移動設(shè)備，如智能手機和平板電腦，由Google公司和開放手機聯(lián)盟領(lǐng)導(dǎo)及開發(fā)。尚未有統(tǒng)一中文名稱，中國大陸地區(qū)較多人使用“安卓”或“安致”。Android操作系統(tǒng)最初由AndyRubin開發(fā)，主要支持手機。2005年8月由Google收購注資。2007年11月，Google與84家硬件制造商、軟件開發(fā)商及電信營運商組建開放手機聯(lián)盟共同研發(fā)改良Android系統(tǒng)。上位機采用eclipse開發(fā)java編寫。圖標及界面如下圖所示。圖2-1Android上位