【文章內(nèi)容簡介】 重力感應界面： 12 超聲波蔽障界面： 設置界面： 13 （ 3） 通信模塊設計： 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)絡協(xié)議，它在通信的兩端各建立一個 Socket，從而在通信的兩端之間形成網(wǎng)絡虛擬鏈路。一旦建立連接，兩端的程序就可以通過虛擬鏈路進行通信。 JAVA 對基于 TCP協(xié)議的網(wǎng)絡通信提供了良好的封裝， Java 使用 Socket對象來代表兩端的通信接口，并通過 Socket 產(chǎn)生 Ｉ /O 流來進行網(wǎng)絡通信。所以此處我們采用的基于 TCP 的網(wǎng)絡通信方式，讓我 們的數(shù)據(jù)包穩(wěn)定準確的傳輸。 客戶端通常使用 Socket 的構造器來連接到指定的服務器， Socket 有兩種構造器： Socket（ IAddress/String remoteAddress， int port） ：沒有指定本地地址，本地端口，默認使用本地主機的默認 IP 地址。 Socket（ IAddress /String remoteAddress,int port,IAddress localAddr,int localPort） ：指定了本地 IP地址和端口號適用于本地主機有多個 IP地址的情況。 所以我們使用第一種來構造 Socket： Scoket s= new Socket(“”,xxxx)。 當客戶端和服務器產(chǎn)生了對應的 Socket 后，程序就無需區(qū)分服務器和客戶端了。我們可以通過 InputStream getInputStream()。來返回 Socket 對象對應的輸入流，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 對象對應的輸出流，讓程序輸出流向 Socket 中輸出數(shù)據(jù)。 Wifi 模塊采 用的是 wifi 轉 232 串口的 WF3002，所以我們不用關心 wifi 是 14 如何轉串口的，我們只需要設置模塊的 IP 地址和端口號，把它當做主機，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： 由于小車與手機之間的數(shù)據(jù)交換是很頻繁的，即服務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，該方法成功返回之前，線程會被阻塞，程序無法繼續(xù)執(zhí)行，所以我們應該為系統(tǒng)單獨啟動一條線程，專門負責讀取服務器數(shù)據(jù)。所以客戶端應該包含兩條線程，一條負責生成主 界面 并響應用戶動作，并將用戶輸入的數(shù)據(jù)寫入 Socket對應的輸出流中，另一條負責讀取 Socket 對應輸入流中的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)顯示在程序界面上。 （ 4） 重力感應模塊設計： Androd 系統(tǒng)提供了對傳感器的支持，如果手機設備硬件提供了這些傳感器，安卓應用可以通過傳感器來獲取設備的外界條件，包括 手機設備的運行狀態(tài)，當前擺放方向，外界的磁場，溫度和壓力等。安卓系統(tǒng)提供了驅(qū)動程序去管理這些傳感器硬件，當傳感器硬件感知到外部環(huán)境發(fā)生改變時，安卓系統(tǒng)負責管理這些傳感器數(shù)據(jù)。 重力感應即是應用的手機的加速度傳感器，通過手機 3個方向的加速度的不同實現(xiàn)重力感應的效果。 15 圖 8 如圖 x、 y、 z 3個方向， 以屏幕的左下方為原點，箭頭指向的方向為正。從 10到 10，以浮點數(shù)為等級單位： 手機屏幕向上（ z軸朝天）水平放置的時侯，（ x， y， z）的值分別為（ 0， 0，10）； 手機屏幕向下（ z軸朝地）水平放置的時侯，（ x， y， z）的值分別為（ 0， 0，10）； 手機屏幕向左側放（ x軸朝天）的時候，（ x， y， z）的值分別為（ 10， 0， 0）； 手機豎直（ y軸朝天）向上的時候，（ 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現(xiàn)重力感應了。 超聲波模塊設計： 超聲波模塊主要功能在單片機上編程實現(xiàn)，所以我這里只是發(fā)送一個命令信息來啟動超聲波模式。 語音識別模塊設計：（暫未實現(xiàn)） 16 硬件平臺設計 硬件 結構框圖 鋰 電 池 供 電電 機 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 化模 塊 電路電源 電源模塊為系統(tǒng)其他各個模塊提供所需要的電源，可靠的電源方案是整個硬件電路穩(wěn)定可靠運行的基礎。采用 2200mah 30C 型號的鋰充電電池直接對電機進行供電， LM2576 系列是美國國家半導體公司生產(chǎn)的 3A 電流輸出降壓開關型集成穩(wěn)壓電路，它內(nèi)含固定頻率振蕩器 (52kHz)和基準穩(wěn)壓 ()，并具有完善的保護電路，包括電流限制及熱關斷電路等，利用該器件只需極少的外圍器件便可構成高效穩(wěn)壓電路 ,故選用 LM2576將電壓轉換成 5V供， LM1117是一個低壓差電壓 調(diào)節(jié)器系列， LM1117 提供電流限制和熱保護，選用 LM1117組成穩(wěn)壓電路，將電壓轉換成 ，向單片機供電。由于電路需要用到 AD 轉換，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的時間差就可以知道距離了。本次設計采用四路超聲波傳感器，減小機器人行駛過程中的盲區(qū)，增加活動的靈活度與準確性。 溫濕度傳感器和煙霧傳感器 空氣溫濕度傳感器用來測量空氣中的溫度和適度，廣泛應用于農(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、倉儲等場所。本煙霧傳感器就 17 是通過監(jiān)測煙霧的濃度來實現(xiàn)火災防范的， 煙霧報警器 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先進，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運用到各種 消防報警系統(tǒng) 中，性能遠優(yōu)于氣敏電阻類的火災報警器，本電路中設計了溫濕度傳感器和煙霧傳感器模塊，可以實時檢測周 圍環(huán)境，并在危害產(chǎn)生之前進行報警。 電機驅(qū)動 電路 設計中采用的是 L298 驅(qū)動電路，此驅(qū)動電路的外圍電路相對簡單， L298采用的是 H 橋驅(qū)動電路， L298 內(nèi)置兩個 H橋，每個橋提供 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，對電路的連接產(chǎn)生了一定的影響。 LMD18200 是美國國家半導體公司推出的專用于直流電動機驅(qū)動的 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)動電流可達 6A，正常工作電流可達 3A，具有很強的驅(qū)動能力，而且此種芯片內(nèi)部還具有 過流保護的測量電路，可實現(xiàn)電路的過流保護功能。但由于其價格昂貴，過流保護可通過外圍電路及單片機內(nèi)部編程實現(xiàn)，故選用L298 驅(qū)動電路。 模塊 該機器人是通過 wifi 進行控制，設計采用無線數(shù)傳設備 WIFI 轉串口模塊Wifi 串口服務器 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 。 擴展 模塊 考慮到日后可能需要為機器人增加功能，故把主控芯片未用到的引腳連出來待用，從而方便機器人的改 造升級。 擴材料選擇 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）板材有機玻璃，是一種經(jīng)過特殊工藝加工的 有機玻璃 。同時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。設計采用 3mm 厚的亞克力板，市場上銷售的亞克力板價格一般為 3mm*200mm*300mm 8 元， 5mm*200mm*300mm 12元。采用 3mm 厚的亞克力板不僅價格便宜而且利于切割，方便日后的加工改造。 ② 電機的選擇：小車底盤采用兩層，每層長為 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，車輪與地面的滑動摩擦系數(shù)約為 ，同時，電機的額定功率一般要大于負載功率的 ～ 倍，結合電機的參數(shù)即可計算出功率、轉速等（ P=F*V。V=W*R。P=F*R*W=T*W）。 19 4 經(jīng)費預算 及人員安排 經(jīng)費 預算 組別 原件名稱 單價（元） 數(shù)量 總價 硬件 減速電機 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 負責任務 王棟 安卓軟件部分 何謙 單片機軟件部分 李東 小車結構和電路設計 張露 文檔處理 20 進度 安排 時間 計劃 任務 7 月初到 7 月中旬 完成對小車整體設計方案的確立 7 月中旬到 7 月底 分模塊設計完成理論的論證 8 月中旬到 8 月底 購買器 件，制作 pcb 電路板和小車結構，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 我們認為此項目的獨特創(chuàng)新之處在于小車的控制是通過手機來實現(xiàn)，而不是遙控手柄或電腦，從而使得使用