【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 力感應(yīng)界面： 12 超聲波蔽障界面： 設(shè)置界面： 13 （ 3） 通信模塊設(shè)計(jì)： Android 支持 JDK 自身的 TCP 和 UDP 編程 API，由于 TCP/IP 通信協(xié)議是一種可靠的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它在通信的兩端各建立一個(gè) Socket，從而在通信的兩端之間形成網(wǎng)絡(luò)虛擬鏈路。一旦建立連接，兩端的程序就可以通過虛擬鏈路進(jìn)行通信。 JAVA 對(duì)基于 TCP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信提供了良好的封裝， Java 使用 Socket對(duì)象來代表兩端的通信接口，并通過 Socket 產(chǎn)生 Ｉ /O 流來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。所以此處我們采用的基于 TCP 的網(wǎng)絡(luò)通信方式，讓我 們的數(shù)據(jù)包穩(wěn)定準(zhǔn)確的傳輸。 客戶端通常使用 Socket 的構(gòu)造器來連接到指定的服務(wù)器， Socket 有兩種構(gòu)造器： Socket（ IAddress/String remoteAddress， int port） ：沒有指定本地地址，本地端口，默認(rèn)使用本地主機(jī)的默認(rèn) IP地址。 Socket（ IAddress /String remoteAddress,int port,IAddress localAddr,int localPort） ：指定了本地 IP地址和端口號(hào)適用于本地主機(jī)有多個(gè) IP地址的情況。 所以我們使用第一種來構(gòu)造 Socket： Scoket s= new Socket(“”,xxxx)。 當(dāng)客戶端和服務(wù)器產(chǎn)生了對(duì)應(yīng)的 Socket 后，程序就無需區(qū)分服務(wù)器和客戶端了。我們可以通過 InputStream getInputStream()。來返回 Socket 對(duì)象對(duì)應(yīng)的輸入流，讓程序通過該輸入流從 Socket 中取出數(shù)據(jù)。通過 OutputStream getOutputStream()。返回 Socket 對(duì)象對(duì)應(yīng)的輸出流，讓程序輸出流向 Socket 中輸出數(shù)據(jù)。 Wifi 模塊采 用的是 wifi 轉(zhuǎn) 232串口的 WF3002，所以我們不用關(guān)心 wifi 是 14 如何轉(zhuǎn)串口的，我們只需要設(shè)置模塊的 IP 地址和端口號(hào)，把它當(dāng)做主機(jī)，這樣就可以通過 Socket 來通信了。 傳輸格式： 我們打算在傳輸內(nèi)容的頭部加上標(biāo)志，比如如果傳輸?shù)氖枪δ苓x擇信息，那么就在信息的首部加上功能選擇標(biāo)志，同理，如果收到的消息不符合我們的規(guī)則，那么這條消息就可能是錯(cuò)誤的，我們選擇重新發(fā)送。如果 2次以上還是原樣就忽略此消息。 加入多線程： 由于小車與手機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換是很頻繁的，即服務(wù)器與客戶端之間的數(shù)據(jù)交換是一直存在的，而傳統(tǒng)的 BufferedReader 的 readLine（）方法讀取數(shù)據(jù)時(shí)，該方法成功返回之前，線程會(huì)被阻塞，程序無法繼續(xù)執(zhí)行，所以我們應(yīng)該為系統(tǒng)單獨(dú)啟動(dòng)一條線程，專門負(fù)責(zé)讀取服務(wù)器數(shù)據(jù)。所以客戶端應(yīng)該包含兩條線程，一條負(fù)責(zé)生成主 界面 并響應(yīng)用戶動(dòng)作，并將用戶輸入的數(shù)據(jù)寫入 Socket對(duì)應(yīng)的輸出流中，另一條負(fù)責(zé)讀取 Socket 對(duì)應(yīng)輸入流中的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)顯示在程序界面上。 （ 4） 重力感應(yīng)模塊設(shè)計(jì)： Androd 系統(tǒng)提供了對(duì)傳感器的支持，如果手機(jī)設(shè)備硬件提供了這些傳感器，安卓應(yīng)用可以通過傳感器來獲取設(shè)備的外界條件，包括 手機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)前擺放方向，外界的磁場(chǎng)，溫度和壓力等。安卓系統(tǒng)提供了驅(qū)動(dòng)程序去管理這些傳感器硬件，當(dāng)傳感器硬件感知到外部環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，安卓系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理這些傳感器數(shù)據(jù)。 重力感應(yīng)即是應(yīng)用的手機(jī)的加速度傳感器，通過手機(jī) 3個(gè)方向的加速度的不同實(shí)現(xiàn)重力感應(yīng)的效果。 15 圖 8 如圖 x、 y、 z 3個(gè)方向， 以屏幕的左下方為原點(diǎn)，箭頭指向的方向?yàn)檎?10到 10，以浮點(diǎn)數(shù)為等級(jí)單位： 手機(jī)屏幕向上（ z 軸朝天）水平放置的時(shí)侯，（ x， y， z）的值分別為（ 0， 0，10）； 手機(jī)屏幕向下（ z 軸朝地）水平放置的時(shí)侯，（ x， y， z）的值分別為（ 0， 0，10）； 手機(jī)屏幕向左側(cè)放（ x 軸朝天）的時(shí)候，（ x， y， z）的值分別為（ 10， 0， 0）； 手機(jī)豎直（ y軸朝天）向上的時(shí)候，（ x， y， z）的值分別為（ 0， 10， 0）； 通過這樣的規(guī)則就可以很方便的編程實(shí)現(xiàn)重力感應(yīng)了。 超聲波模塊設(shè)計(jì)： 超聲波模塊主要功能在單片機(jī)上編程實(shí)現(xiàn)，所以我這里只是發(fā)送一個(gè)命令信息來啟動(dòng)超聲波模式。 語音識(shí)別模塊設(shè)計(jì)：（暫未實(shí)現(xiàn)） 16 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì) 硬件 結(jié)構(gòu)框圖 鋰 電 池 供 電電 機(jī) 模 塊L C D 顯 示 模 塊外 圍 傳 感 器W I F I 模 塊主 控 芯 片A R M C o r t e x M 3系 列S T M 3 2 F 1 03 V E T 6電 壓轉(zhuǎn) 化模 塊 電路電源 電源模塊為系統(tǒng)其他各個(gè)模塊提供所需要的電源，可靠的電源方案是整個(gè)硬件電路穩(wěn)定可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。采用 2200mah 30C 型號(hào)的鋰充電電池直接對(duì)電機(jī)進(jìn)行供電， LM2576 系列是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 3A 電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓電路，它內(nèi)含固定頻率振蕩器 (52kHz)和基準(zhǔn)穩(wěn)壓 ()，并具有完善的保護(hù)電路，包括電流限制及熱關(guān)斷電路等，利用該器件只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路 ,故選用 LM2576將電壓轉(zhuǎn)換成 5V供， LM1117是一個(gè)低壓差電壓 調(diào)節(jié)器系列， LM1117 提供電流限制和熱保護(hù)，選用 LM1117組成穩(wěn)壓電路，將電壓轉(zhuǎn)換成 ，向單片機(jī)供電。由于電路需要用到 AD 轉(zhuǎn)換，故將數(shù)字地與模擬地區(qū)分開來，使電路更加穩(wěn)定。 超聲波避障 超聲波傳感器是一款通過超聲波發(fā)射裝置發(fā)出超聲波，根據(jù)接收器接到超聲波時(shí)的時(shí)間差就可以知道距離了。本次設(shè)計(jì)采用四路超聲波傳感器，減小機(jī)器人行駛過程中的盲區(qū)，增加活動(dòng)的靈活度與準(zhǔn)確性。 溫濕度傳感器和煙霧傳感器 空氣溫濕度傳感器用來測(cè)量空氣中的溫度和適度，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、氣象、環(huán)境控制等行業(yè)以 及溫室大棚、氣候室、倉儲(chǔ)等場(chǎng)所。本煙霧傳感器就 17 是通過監(jiān)測(cè)煙霧的濃度來實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范的， 煙霧報(bào)警器 內(nèi)部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術(shù)先進(jìn)，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運(yùn)用到各種 消防報(bào)警系統(tǒng) 中，性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報(bào)警器，本電路中設(shè)計(jì)了溫濕度傳感器和煙霧傳感器模塊，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)周 圍環(huán)境，并在危害產(chǎn)生之前進(jìn)行報(bào)警。 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 電路 設(shè)計(jì)中采用的是 L298 驅(qū)動(dòng)電路，此驅(qū)動(dòng)電路的外圍電路相對(duì)簡(jiǎn)單， L298采用的是 H 橋驅(qū)動(dòng)電路， L298 內(nèi)置兩個(gè) H 橋，每個(gè)橋提供 1A 的額定工作電流和最大 3A 的峰值電流，但其最大的不足是需要外接泄放二極管，對(duì)電路的連接產(chǎn)生了一定的影響。 LMD18200 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司推出的專用于直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的 H 橋組件，同一芯片上集成有 CMOS 控制電路和 DMOS 功率器件。此種芯片瞬間驅(qū)動(dòng)電流可達(dá) 6A，正常工作電流可達(dá) 3A，具有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，而且此種芯片內(nèi)部還具有 過流保護(hù)的測(cè)量電路，可實(shí)現(xiàn)電路的過流保護(hù)功能。但由于其價(jià)格昂貴，過流保護(hù)可通過外圍電路及單片機(jī)內(nèi)部編程實(shí)現(xiàn)，故選用L298 驅(qū)動(dòng)電路。 模塊 該機(jī)器人是通過 wifi 進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)采用無線數(shù)傳設(shè)備 WIFI 轉(zhuǎn)串口模塊Wifi 串口服務(wù)器 RS232WIFI，該模塊采用 DB9 接口，模仿電腦 9 針串口，支持 1200～ 115200bps 范圍內(nèi)的波特率，支持 。 擴(kuò)展 模塊 考慮到日后可能需要為機(jī)器人增加功能，故把主控芯片未用到的引腳連出來待用，從而方便機(jī)器人的改 造升級(jí)。 擴(kuò)材料選擇 ① 小車底盤：亞克力板由甲基烯酸甲酯單體（ MMA）聚合而成，即 聚甲基丙烯酸甲酯 （ PMMA）板材有機(jī)玻璃，是一種經(jīng)過特殊工藝加工的 有機(jī)玻璃 。同時(shí)亞克力板具有極佳的耐候性，較高的表面硬度和表面光澤以及較好的耐高溫性能。 PC 板有亞克力板同樣的性能，但由于亞克力板更容易加工，透光性更好， 18 做小車底盤方便美觀，故選用亞克力板。設(shè)計(jì)采用 3mm 厚的亞克力板，市場(chǎng)上銷售的亞克力板價(jià)格一般為 3mm*200mm*300mm 8 元， 5mm*200mm*300mm 12元。采用 3mm 厚的亞克力板不僅價(jià)格便宜而且利于切割，方便日后的加工改造。 ② 電機(jī)的選擇：小車底盤采用兩層，每層長(zhǎng)為 250mm，寬為 100mm，約重3mm*****2=，再加上電池的重量 303g 以及其它器件的重量，小車約重 750g 左右，選用直徑 65mm 的常用車輪，車輪與地面的滑動(dòng)摩擦系數(shù)約為 ，同時(shí)，電機(jī)的額定功率一般要大于負(fù)載功率的 ～ 倍，結(jié)合電機(jī)的參數(shù)即可計(jì)算出功率、轉(zhuǎn)速等（ P=F*V。V=W*R。P=F*R*W=T*W）。 19 4 經(jīng)費(fèi)預(yù)算 及人員安排 經(jīng)費(fèi) 預(yù)算 組別 原件名稱 單價(jià)（元） 數(shù)量 總價(jià) 硬件 減速電機(jī) 2 180 超聲波傳感器 6 溫濕度傳感器 2 煙霧傳感器 2 WIFI 模塊 209 1 209 車輪 10 2 20 萬向輪 5 1 5 亞克力板 8 4 32 STM32F103VET6 25 1 25 鈕扣電池 3 1 3 紐扣電池插座 1 1 1 串口母頭 1 1 1 MAX232 1 1 1 PCB開板 160 1 160 鋰電池 135 1 135 銅柱 20 2 TLP5214 5 2 10 LCD12864 35 1 35 LM1117 2 2 4 LM2576 2 2 4 L298N 9 1 9 軟件 《瘋狂安卓講義》 1 《 STM32開發(fā)指南》 1 人員 安排 組員 負(fù)責(zé)任務(wù) 王棟 安卓軟件部分 何謙 單片機(jī)軟件部分 李東 小車結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì) 張露 文檔處理 20 進(jìn)度 安排 時(shí)間 計(jì)劃 任務(wù) 7 月初到 7 月中旬 完成對(duì)小車整體設(shè)計(jì)方案的確立 7 月中旬到 7 月底 分模塊設(shè)計(jì)完成理論的論證 8 月中旬到 8 月底 購買器 件，制作 pcb 電路板和小車結(jié)構(gòu)，完善并優(yōu)化軟件 8 月底到 9 月初 完成小車的制作 21 5 總結(jié) 我們認(rèn)為此項(xiàng)目的獨(dú)特創(chuàng)新之處在于小車的控制是通過手機(jī)來實(shí)現(xiàn)，而不是遙控手柄或電腦，從而使得使