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电动玩具

WIFI智能小车方案研发


智能设备未来将占据人类生活的多个方面,国外的智能汽车领域发展靠前,我国则稍有落后。对这一方面的研究刻不容缓,此次,我们选择一种由单片机控制的智能小车进行设计,并进行研究探讨,配合我国对智能汽车的科研工作。

一、单片机的简单介绍

在设计过程中,对智能小车实现控制,和对计算机或其他智能设备的信息接收。下面对单片机进行简单介绍:

(1)单片机的性质。单片机就是一种微型计算机,在物理层面,它是一种芯片。单片机包括中央处理器、储存器、中断系统、计数器等功能,从1980年出现的4位单片机,到现在取得了很大的发展,已经有300M的高速单片。

(2)单片机的应用领域。单片机按照类型区分,分为以下3种应用方向:通用型的单片机是能满足大多数产品的控制电路;总线型单片机在一个芯片的周围有很多引脚,大大节省了单片机系统的体积;控制型单片机大多专用型强,引脚和接口比较集中。当然,一种单片可能满足以上两种应用领域或多种应用领域。

(3)单片机的特点。单片机具有以下特点:可靠性强,持续工作时间很长;结构简单,对操作人员要求低;对数据处理速度快;工作电压低,对能源的消耗小;对工作环境的要求低。由于以上的优良特性,单片机被广泛应用在智能卡、智能家电、智能汽车和摄像等领域。

(4)单片机的工作条件。单片机的工作条件主要分为以下三个:电源、复位和时钟晶振。当单片机发生故障时,需要对这三个条件进行检查,在排除工作条件后,再对单片机的内部进行检查。

智能小车

二、智能小车的设计要求

因为此次智能小车的设计主要是对智能汽车领域的一种研究探讨,所以此次研究暂时不考虑其性价比和美观等影响用户购买的因素,主要考虑其构造的合理性。在构造上,主要由三个模块构成,分别是主要控制模块、驱使运动模块和躲避障碍模块。主控模块主要负责智能小车的行驶路线的选择,对小车的控制系统输入电信号;驱动模块主要负责小车的快速停止、快速启动进行调节控制;躲避障碍模块利用传感器对行驶环境进行获取和传递,再通过计算机软件进行运算,发出躲避障碍的命令,这是智能小车的系统核心。其中,控制器在硬件方面极为重要,软件设计的合理则包括程序和设计两部分。

在软件设计上,主要由主程序、行驶中断程序、驱动程序和速度调整程序构成,由软件对硬件进行操控,实现对外界环境和小车本身的信息监察、采集传输、分析和控制。软件设计的原理是,将传感器利用红外线和声波探测到的信息进行传输,单片机接受信息后进行运算,在这一过程中需要用到蓝牙、WIFI等信息传输功能,本次设计主要采用WIFI这一功能。在驱动电路中,要注意设置一个外接电阻,这一电阻用于检测输电量的变化,并将数据信息传输给控制端,这样一来,即使电压偏低,WIFI智能小车也能够运行,还要注意尽量减少其他信号的干扰,这就需要有两个控制点。在软件上,要使用开放源码操作,加强信息的交流互通,实现信息传递的完整准确。

三、智能小车的设计方案

3.1系统结构

路由器接收电脑和其他终端设备发送指令,将由摄像机的视频信号采集传输到计算机终端设备;单片机最小系统是智能小车的控制中心,控制模块的协调工作;驱动电机旋转电机的驱动电路,可使电机正转、反转,从而使车体产生前进、后退、转弯等动作;电动机的作用,使整个车体的运动;电平转换电路是3.3V串行级路由器的输出转换为单片机可确定高低电平;电源电路作用是为整个小车系统供电,舵机制作成云台,然后装上摄像头,使摄像头可实现。主程序框图图1。

图 1 主程序框图

3.2整机工作原理

计算机终端通过WIFI无线网络连接到路由器,然后通过计算机应用软件向路由器发送控制命令和数据。接收的路由器通过串口软件发送数据,通过串口发送路由器89C52单片机串口接收命令和数据,单片机接收到相应的指令,这些指令如:驱动小车运动,运动、蜂鸣器、照明电路开关等。视频信号通过摄像头发送到计算机终端,摄像头采集的视频信号显示在应用软件中。

3.3摄像头的工作原理

摄像头的工作原理大致是:景物通过镜头(Lens)的光学图像产生投射到图像传感器的表面,然后转换成电信号通过A/D(ADC)转换成数字图像信号,再送到数字信号处理器(DSP)处理,然后通过USB接口过程中的计算机,你可以通过显示器看到的图像。我们在这里把摄像头连接在路由器的USB接口上,通过路由器上的摄像头驱动软件使摄像头工作,并通过路由器将WIFI视频信号发送出去。计算机接收视频信号,然后通过控制软件接口显示图像。

四、智能小车的设计内容

在设计时,主要分为以下几个方面进行设计:

(1)动力控制设计。其工作电压偏高,可达50V以上,功率也较大,一般可达30w。这就要求气动力控制系统要有足够的电压,所以我们选择两个高电压桥式驱动器。

(2)电源设计。电源除了要给动力系统提供电压外,还需要为信号接收系统、信号传递系统提供电力,电源线路分为正压和负压。还需要注意一点,电源的电压要稳定,除了选择好的电源外,可以添加微型变压器进行稳压。

(3)传感器设计。在对外界信息和小车本身运行数据的采集上,主要采用红外线摄像头进行。摄像头采集图像信息,通过单片机处理成为计算机语言信息,通过WIFI传达给计算机后进行处理运算,再将处理后的数据传递给控制系统,完成对小车的远程控制。主要采用A/D转换器,降低了电路成本,将复杂的电路进行简单化处理,方便后期检测排查故障。

(4)软件设计。软件设计是对信息处理模块的设计,这一设计是WIFI智能小车的设计核心。软件设计时,控制端软件和小车车体程序要同步进行,实现完美对接。控制端软件主要采用Java语言,在主程序上,主要实现定时器、中断程序等初始化功能,在子程序上实现其他控制,如加速,躲避障碍等;小车车体上的程序要满足对控制端的信息接收外,还有对车体的运行发出指令,控制电压电流、行驶方向等行驶要求。这些程序相互关联,共同运转,最终实现对智能小车利用WIFI进行远端控制。

智能小车应用价值

通过此次设计,我们的智能小车技术得以彰显价值,进而提出对智能汽车领域的类似的技术要点,实现了对我国智能汽车领域的帮助;除了智能汽车,在其他领域也具有一些微弱帮助,另外,这种智能小车,通过改进,如加大体型,添加工作部件,可以为一些智能化领域提供帮助,如智能种植等。

单片机被广泛应用在各种智能化领域,在本次设计中,我们将单片机与WIFI智能小车结合,实现了智能小车的设计,对其他智能领域具有一定的借鉴价值。希望我国在智能化的道路上稳步向前。

以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于单片机的WIFI智能小车设计方案详情。如果您有智能遥控车的开发设计需求,可以放心交给我们,我们有丰富的电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商:松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek,有MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。我们的开发能力涵盖了PCB设计、单片机开发、蓝牙技术开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发等软硬件设计。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。

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