WIFI智能小车的体系结构与实现_李晓林pdf

电子技术•ElectronictechnologyWIFI智能小车的体系结构与实现文/李晓林从智能汽车发展的角度，阐摘述了WIFI智能小车体系结构研究要的意义，并设计了WIFI智能小车的体系结构，确定了智能小车的功能性技术指标，在分解技术指标的基础上，对系统进行了模块化设计及实现，最终完整的实现了WIFI智能小车的体系结构。研究结果表明，WIFI智能小车具有较好的体系结构和可扩展性，具有广泛的应用价值。【关键词】WIFI智能小车模块化体系结构1引言随着现代汽车工业的发展，智能汽车己经成为世界上汽车工程领域研究的热点，同时也是汽车工业增长的新动力，很多发达国家都将其纳入到各自重点发展的智能交通系统当中。智能汽车通常来说，可以理解为在普通车辆的基础上增加了先进的传感器（探测、成像）、控制器、执行器等装置，通过车载传感系统和信息终端实现与人、车、路等的智能信息交换，使车辆具备智能的环境感知能力，能够自动分析车辆行驶的安全及危险状态，并使车辆按照人的意愿到达目的地，最终实现替代人来操作的目的。研究WIFI智能小车的体系结构与实现，对初步构建智能汽车的模型与理论基础具有重要意义。2智能小车的体系结构WIFI智能小车的功能性技术指标为：能够通过WIFI实现远程控制，进而实现自动寻迹、避障以及控制小车的行驶速度。为实现该技术指标，需要从总体角度对技术指标进行分解，从系统级角度，WIFI智能小车的核心功图1：WIFI智能小车总体结构能在于WIFI远程控制，因此，WIFI模块及控制器为重要的分系统。为实现自动寻迹、避障、控制小车行驶速度，系统配置需要相应的传感器，此外，还需要动力机构来执行小车的速度调整。基于上述分析，最终确定WIFI智能小车的体系结构如图1所示。系统工作流程为：在控制终端，通过WIFI无线网络连接到路由器，连接建立后通过控制软件可以向路由器发送控制命令及数据，路由器接收到数据后通过内部的串口，将接收到的命令和数据发送到89C52单片机的串口端，单片机接收后执行相应的指令，如：驱动小车运动、舵机运动、报警模块鸣叫、照明模块的开关等。3系统实现3.1核心模块的实现核心模块包括路由模块及控制器。路由模块选用DB120-WG无线路由器，该型号无线路由器可以较好的兼容OpenWRT系统，OpenWRT是一个高度模块化、高度自动化的嵌入式Linux系统，拥有强大的网络组件和扩展性，对智能小车具有高适配性。DB120-WG无线路由器出厂为非OpenWRT系统，因此需要将固件wifi-robots-openwrt-RG100A_DB120-cfe刷入路由器中，以使其支持尽可能多的硬件。控制器选用89C52单片机，控制器用于处理各传感器传输的信号，并依据处理结果发出各种指令，控制小车运行。本系统中采用22.1184MHz的晶振频率，使用资源包括I/O口、内部定时器T0、T1、T2的使用及串口中断、外部中断。I/O口的输入功能用于处理传感器的输入信号，通过对外部传感器信号的采集处理判断外部条件，进而确定小车下一步的运行状态。I/O口的输出功能用于电机驱动模块发送控制信号来控制电机的转动、向舵机发送PWM控制信号以控制舵机的偏转、控制开关报警模块、照明模块等。单片机的内部定时器用于产生PWM信号及其他需要精确时间的地方。单片机的串口中断接收控制终端发送的串口指令。单片机的外部中断用于红外信号的接收，通过解码程序得到的命令控制小车的运动。3.2动力及传感模块的实现除核心模块外的模块均为动力及传感模块。系统中使用两块L298N电机驱动模块来驱动四个直流电机，使小车能够运动，L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。成像模块由摄像头和云台组成。摄像头连接在路由模块的USB接口上，路由器驱动摄像头工作，通过WIFI将视频信号发送出去，控制终端接收到视频信号后通过控制软件的界面显示图像。云台由两个舵机组成，WIFI小车中将摄像头固定在云台上，通过控制器控制舵机旋转一定的角度，把目标角度的图像通过摄像头传送到控制终端。单片机和舵机需要分别单独供5V、6V的电源，系统中采用LM78XX系列集成稳压芯片构成5V、6V的稳压模块供电。照明模块、报警模块及电平转换电路均过三极管的开关作用实现的，照明模块和报警模块都是通过单片机引脚输出高低电平到三极管的基极，使三极管导通或截止，从而控制LED的点亮熄灭，控制蜂鸣器的鸣叫。其中照明模块中的电阻用于限流保护发光二极管。电平转换电路中通过滑动电阻器降压实现将5V转化为3V的功能，而将3V转换为5V需利用3V的信号控制三极管的截止、导通进行控制，从而使三级管的发射极对应输出高低电平以便于单片机进行处理。4结论在系统设计完成后，进行了系统调试，调试结果表明，WIFI智能小车能够在无线局域网环境下实现既定的各项技术指标，证明系统化、模块化的WIFI智能小车设计方法是有效的。本文采用了原型机模式来实现了WIFI智能小车，该设计方法具有较强的可扩展性，若在采用DSP作为控制器，FPGA用于数据采集的条件下，系统甚至可以实现复杂的现代控制算法。参考文献[1]王立人,朱彦宇,黄洁等.具有wifi通讯功能的智能小车控制系统研究[J].无线互联科技,2014(06):98-99,131.[2]辛光红.基于Android系统的Arduino智能车设计[J].电脑与电信,2014(03):62-64.[3]朱丹峰.葛主冉，林晓雷，基于Android平台的无线遥控智能小车[J].电子器件,2013,36(03):408-412.作者单位长春职业技术学院吉林省长春市130033146•电子技术与软件工程ElectronicTechnology&SoftwareEngineering