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1、四川信息职业技术学院 毕业设计说明书 设计题目:基于单片机的 WIFI 智能小车设计 专 业: 应用电子技术 班 级: 应电 10-1 学 号: 1036015 姓 名: 邹 君 指导教师: 陈运军 二一二年十二月三日 四川信息职业技术学院毕业设计任务书四川信息职业技术学院毕业设计任务书 学 生 姓 名 邹君学号1036015班级应电 10-1专业应用电子技术 设计题目基于单片机的 WIFI 智能小车的设计 指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注 陈运军四川信息职业技术学院15883518875 设计（论文）内容： 运用单片机、WIFI 传输知识设计一个可远程视频监控小车。完成电
2、路设计方案的选择；单元电路 的设计；整机电路的原理分析；电路实物的制作。 功能要求如下： 1实现用电脑、智能手机对小车进行远程控制。 2小车摄像头采集视频同步到 PC 上位机。 3其他的报警装置。 进度安排： 第 56 周：消化课题，收集有关资料，选择参考方案； 第 78 周：确定设计方案并熟悉部分器件的用途； 第 910 周：划分功能模块，设计单元电路，软件模块设计； 第 1112 周：分析电路原理，完成设计过程，仿真电路（制作实物） ；撰写论文初稿。 第 1314 周：按毕业论文的各项要求，整理论文；修改、完善论文，检查定稿；制作 PPT，准备答辩； 第 1516 周：毕业答辩。 主要参考
3、文献、资料： 1 张永枫单片机应用实训教程北京：清华大学出版社，2008 2 刘守义单片机应用技术西安：西安电子科技大学出版社，2007 3 赵克林C 语言实例教程北京：人民邮电出版社，2009 4 徐 玮C51 单片机高效入门北京：机械工业出版社，2006 5 刘建清从零开始学单片机技术北京：国防工业出版社，2006 6 刘建清从零开始学单片机 C 语言北京：国防工业出版社，2006 审 批 意 见 教研室负责人： 年 月 日 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 II 备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 I 目 录 摘 要.1
4、 第 1 章 论 述.2 第 2 章 方案论证及选择4 2.1 总体设计方案4 2.1.1 整机系统.4 2.1.2 整机工作原理.5 2.2 系统方案的选择与比较5 第 3 章 硬件电路设计6 3.1 DB120-WG 无线路由器.6 3.1.1 刷机固件介绍.6 3.1.2 刷机步骤.7 3.2 单片机最小系统设计.9 3.2.1 主控制芯片 89C529 3.2.2 STC89C52RC 单片机最小系统11 3.2.3 89C52 单片机的使用13 3.3 电机驱动电路.14 3.3.1 电机驱动模块使用14 3.3.2 驱动原理及电路图15 3.3.3 驱动模块原理及电路原理图.15
5、3.4 摄像头介绍16 3.4.1 摄像头简介16 3.4.2 摄像头的分类.17 3.4.3 摄像头的工作原理17 3.4.4 摄像头的主要结构和组件17 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 II 3.5 舵机18 3.5.1 舵机的控制18 3.5.2 舵机的作用19 3.6 电源模块.19 3.6.1 LM78 系列集成稳压芯片介绍.19 3.6.2 稳压电路.20 3.7 路由器及驱动模块供电模块 LM2596.20 3.7.1 LM2596 系列开关稳压集成电路的主要特性.21 3.7.2 LM2596 构成的可调压电源模块21 3.8 灯光、蜂鸣器及电平转换电路设计.23 第 4
6、章 系统程序设计24 4.1 系统程序简介.24 4.2 程序流程图24 4.2.1 主程序流程图.24 4.2.2 串口中断子函数流程图25 4.2.3 定时器 2 中断子函数流程图.25 4.2.4 避障子函数流程图26 4.2.5 寻迹函数流程图.26 第 5 章 制作与调试.29 5.1 系统仿真.29 5.1.1 常用软件介绍29 5.1.2 仿真测试.30 5.2 实物调试.31 结 论.32 参考文献33 附录 1 系统设计原理图34 附录 2 元器件明细表.35 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 III 附录 3 源程序.36 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 1 页
7、共 159 页 摘 要 WIFI 智能小车由电机、小车车体、89C52 控制芯片、WIFI 收发模块、电机驱动、 舵机、电源、摄像头等主要部件以及灯光、蜂鸣器、电平转换等辅助模块构成。WIFI 智能小车利用笔记本或手机等能连接无线路由器的终端智能设备连接到路由器，通过 应用软件显示路由器上摄像头上采集到的视频信号，再通过这些智能的终端设备发送 控制指令到无线路由器，通过无线路由器将指令传送给单片机进行处理。然后通过单 片机控制电机驱动驱动电机转动、舵机转动，从而实现控制小车的运动及视频采集。 关键词 路由器；wifi；智能小车；89C52 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 2 页 共 1
8、59 页 第 1 章 论 述 现在是一个智能化的时代，各种智能化设备正在逐步替代人为的操作。随着汽车 工业的迅速发展，关于智能汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电 子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。 设计的 WIFI 智能小车能够实自动寻迹、避障功能，可程控行驶速度、电脑手机 WIFI 连接控制行驶及其他的控制方式。本系统能实现对小车的运动状态进行实时控制。系 统控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。本设计以 89C52 为控制核心， 利用超声波传感器检测道路上的障碍并测量小车与障碍之间的距离，小车通过红外传 感器能够的自动避障，
9、通过改变 PWM 信号的占空比可以控制快慢速行驶，以及自动 停车，自动寻迹等功能。通过对本小车研究，我们可以初步构建智能汽车的模型与理 论基础。对于智能汽车的研究，国内外都有很大的成就，谷歌的无人驾驶汽车，已经 能够在高速公路上安全行驶数千公里，在高速行驶下都能有这么好的操控能力，无非 是智能汽车领域的一座里程碑。对于智能泊车系统，现在也已经进入了民用领域，很 多车型也装配了该系统，有了他，汽车用超声波传感器扫描路面两侧，通过比较停车 的空间和车辆的长度，自动寻找合适的停车位。找到合适位置后，驾驶者只需控制刹 车，车辆自动控制转向操作，即可将车停进停车位，并且液晶屏会有相应的显示。 本 设计选
10、用的 89C52 单片机属于 MCS-51 系列单片机，由 Intel 公司开发，其结构是 8048 的延伸，改进了 8048 的缺点，具有指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和 5 个中断源。采用 40 引脚双列直插式 DIP。其内部有 128 个 RAM 单元及 4K 的 ROM。89C52 有两个 16 位定时计数器，两个外中断，三个定时计数中断，及一个串行 中断，并有 4 个 8 位并行输入口。89C52 内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电 容外接，本系统中采用 22.1184MHz 的晶振频率。由于 89C52 的系统性能满足系统数 据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富
11、来源广，应用也很成熟，故用来作为控 制核心。新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下 了良好的基础。本设计主要研究内容就是基于 89C52 设计一部 WIFI 智能小车，小车 能够实现自动循迹，自动避障，超声波测量距离。WIFI 遥控的智能小车控制系统，包 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 3 页 共 159 页 括了对驱动电路，红外通讯以及无线视频通信等的探索和研究。本项目文主要从小车 设计方案的选取、硬件设计、软件设计、测试结果方面进行主要论述。我们在第 3 章 主讲单片机与路由器的设计，包括了单片机最小系统的电路设计对路由器进行刷机处 理；整个小车的一个供
12、电电源的设计，需要通过电源给整个系统供 12V、8V、5V 等几 个电压；电机的驱动模块，详细的说明了电机驱动的原理，视频信号的采集；第 4 章 程序的设计给出了程序整体的流程图及编写思想；第 5 章调试简述整机的每个模块调 试及方法。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 4 页 共 159 页 第 2 章 方案论证及选择 2.1 总体设计方案 WIFI 智能小车需要由 WIFI 模块、电机驱动模块、核心控制模块、摄像头模块等 构成。 2.1.1 整机系统 如图 2-1 所示。 路由器模块 89C52 单片机 电机驱动模块 蜂鸣器电路 照明电路 摄像头 电脑控制终端 电机 图 2-1 系统
13、结构框 图 项目系统包括路由器、单片机最小系统、电机驱动电路、电机、电平转换电路、 电源电路、舵机、摄像头、蜂鸣器电路、灯光电路等。 路由器用于接收电脑等终端设备发送的指令和将摄像头采集到的视频信号传送到 电脑等终端设备；单片机最小系统是整个小车的控制核心，控制着各个模块统一协调 工作；电机驱动电路用于驱动电机转动，可以使电机产生正转、反转，从而使车体产 生前进、后退、转弯等动作；电机的作用就是使整个车体运动；电平转换电路是将路 由器输出的 3.3V 串口电平转换为单片机能判断的高低电平；电源电路作用是为整个小 车系统共电；舵机制作成云台，然后装上摄像头，使摄像头可实现上下、水平方向 180
14、四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 5 页 共 159 页 度旋转调节；摄像头用于采集视频信号；蜂鸣器电路用于报警提示；照明电路为小车 在夜间行驶提供照明。 2.1.2 整机工作原理 由电脑终端，通过 WIFI 无线网络连接到路由器，再通过电脑应用软件，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发送软件，将接收到的命 令和数据，通过路由器串口发送到 89C52 单片机的串口端，单片机接收到这些命令后 执行相应的指令，如：驱动小车运动、舵机运动、蜂鸣器鸣叫、照明电路的开关等。 视频信号，通过摄像头采集之后通过路由器发送到电脑终端，并在其应用软件中 显示摄像头采集到的视频信
15、号。 2.2 系统方案的选择与比较 方案一：选择网上已经经过改装过的 wifi 小车专用的 TPLINK WR703N 无线路 由器做为我们 wifi 小车的 wifi 连接模块，使用 MSP430g2553 单片机作为 wifi 小车的 控制芯片。自己再够买元器件，自己搭接电源、驱动电路及单片机最小系统。 方案二：利用网上大家公认做 wifi 小车较好的大亚 db120-wg 无线路由器，作为我 们的 wifi 智能小车的 wifi 连接模块，使用我们教学用的 51 系列单片机 89C52 做为我 们 wifi 智能小车的控制芯片。利用手里面现有的一些电源、驱动等模块等制作我们的 wifi
16、智能小车。 方案选择：基于我们对成本和制作性的考虑我们选取的是方案二。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 6 页 共 159 页 第 3 章 硬件电路设计 3.1 DB120-WG 无线路由器 路由器如图 3-1： 路由器内部如图 3-2 所示。 3.1.1 刷机固件介绍 固件 wifi-robots-openwrt-RG100A_DB120-cfe 固件说明： 1、Ser2net 已设置开机启动 图 3-1 db120-wg 路由 器 图 3-2 路由器内部结构图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 7 页 共 159 页 2、mjpg_streamer 开机启动。摄像头只有 2 种驱动，uvc 和 301，目前开机 mjpg_streamer 缺省启动了 301 摄像头，301 摄像头无需设置直接跳到第 3 步，uvc 需要 修改下即可 ssh 登陆后，vi etc/init.d/
