【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 原理圖和外觀圖如下圖 、 所示。 圖 Nokia5110 液晶屏原理圖 LM7812 內(nèi)蒙古 大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 12 頁 圖 Nokia5110 液晶顯示屏模塊 燈光控制電路 燈光控制電路的設(shè)計(jì)方法有很多種，有的用三極管做開關(guān)電路 [5]，這種電路適合驅(qū)動(dòng)小功率的燈泡，比如發(fā)光二極管 。本系統(tǒng)的大燈用的是 1W的強(qiáng)光 LED，顯然不能滿足要求，這里我采用了繼電器控制電路，電路圖如下圖 所示。 圖 用 PNP 三極管驅(qū)動(dòng)繼電器電路圖 內(nèi)蒙古 大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 13 頁 —LINK WR703N 無線路由器的改造 路由器默認(rèn)的系統(tǒng)，這里我們成為固件，不是開源的，需要給路由器刷一個(gè)開源的 linux系統(tǒng) 。此設(shè)備默認(rèn)是沒有引出串口的，這里我們需要小心翼翼把串口引出來。此過程需要用到一些 linux終端軟件，有： Putty、 WinSCP 等。 刷機(jī)過程：把路由器和電腦通過網(wǎng)線連接起來，將電腦 IP 設(shè)置為 ，子網(wǎng)掩碼設(shè)置為 ，網(wǎng)管默認(rèn)。在給通電路由器通電前按住路由的 Reset 鍵不放，路由指示燈會(huì)閃幾下后長亮?xí)r表示路由進(jìn)入刷機(jī)模式，此時(shí)打開火狐瀏覽器輸入： ，會(huì)看到加載固件的選項(xiàng)，找到已經(jīng)下載好固件的文件夾，載入固件等待 2 分多路由會(huì)重新啟動(dòng)，然后通過 Linux 命令所安裝需要軟件 mjpgstreamer 、ser2，設(shè)置好串口通信波特率等參數(shù)，此時(shí)一個(gè) WiFi 視頻模塊改造成功。 登陸路由器： tel 圖 Openwrt 系統(tǒng)界面 輸入命令： vi /etc/ 內(nèi)蒙古 大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 14 頁 圖 Openwrt 系統(tǒng)配置界面 攝像頭介紹 攝像頭是本設(shè)計(jì)采集圖像的主要設(shè)備，選擇合適的攝像頭不僅能提高畫質(zhì)的質(zhì)量，還可以減小路由器的負(fù)載。 攝像頭概述 攝像頭的種類很多，品牌也 很多，但無非是數(shù)字?jǐn)z像頭和模擬攝像頭兩大類。模擬攝像頭可以將視頻采集設(shè)備產(chǎn)生的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而將其儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)的硬盤里。模擬攝像頭捕捉到的視頻信號(hào)必須經(jīng)過特定的視頻采集卡將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字模式，并加以壓縮后才可以轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別信號(hào)運(yùn)。數(shù)字?jǐn)z像頭可以直接捕捉影像，然后通過串、并口或者 USB 接口傳送到計(jì)算機(jī)里?，F(xiàn)在電腦市場(chǎng)上的攝像頭基本以數(shù)字?jǐn)z像頭為主，而數(shù)字?jǐn)z像頭中又以使用新型數(shù)據(jù)傳輸接口的 USB數(shù)字?jǐn)z像頭為主，目前市場(chǎng)上可見的大部分都是這種產(chǎn)品。 內(nèi)蒙古 大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 15 頁 攝像頭的工作原理 本系統(tǒng)采用 的數(shù)字 USB 接口網(wǎng)絡(luò)攝像頭，這里著重介紹數(shù)字?jǐn)z像頭的工作原理。景物通過鏡頭 (LENS)生成的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器（ CCD 或者 CMOS）表面上，然后轉(zhuǎn)為電信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)放大、 A/D 轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號(hào)，再送到數(shù)字信號(hào)處理芯片 (DSP)中加工處理，轉(zhuǎn)化為 USB 接口協(xié)議傳輸?shù)诫娔X中處理，通過顯示器就可以看到圖像了。本系統(tǒng)是將攝像頭連接在路由器的 USB 接口上，通過安裝在路由器上的攝像頭驅(qū)動(dòng)軟件使攝像頭工作，并由路由器通過 WIFI 將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)出去。電腦終端接收設(shè)備，接收到視頻信號(hào)后通過上位機(jī)軟件的界面顯示圖像 。 在本次設(shè)計(jì)中，我們使用的是天敏 S605 攝像頭，實(shí)物圖如下圖 所示。 圖 天敏 S605 攝像頭 云臺(tái) 為了得到我們想要角度的圖像信息，我們用兩個(gè)舵機(jī)搭建了一個(gè) 2 自由度云臺(tái)，將攝像頭固定在云臺(tái)上，通過單片機(jī)控制兩個(gè)舵機(jī)的角度就可以滿足設(shè)計(jì)要求，云臺(tái)的實(shí)物圖如下圖 所示。 內(nèi)蒙古 大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 16 頁 圖 2 自由度云臺(tái) 內(nèi)蒙古 大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 17 頁 4 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序概述 硬件結(jié)構(gòu)確定后，對(duì)應(yīng)的軟件在硬件平臺(tái)上建筑，完成對(duì)各個(gè)硬件部分的控制和協(xié)調(diào)工作。如果說硬件是系統(tǒng)的骨架，軟件就是系統(tǒng)的靈魂。因此，設(shè)計(jì) 合理、高效的軟件是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。 本系統(tǒng)涉及路由和單片機(jī)的串口通信，舵機(jī)的控制，電機(jī) PWM調(diào)速等，所以在程序的設(shè)計(jì)中包含對(duì)串口、定時(shí)器、 IO 口、 PWM模塊的編程。 內(nèi)蒙古 大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 18 頁 主程序流程圖 系統(tǒng)主程序模塊主要完成對(duì)系統(tǒng)中各模塊電路的初始化等工作，主要包括對(duì)定時(shí)器、串口中斷、外部中斷的初始化，同時(shí)執(zhí)行電腦等終端設(shè)備所發(fā)送的命令，等待外部中斷以及根據(jù)所需要的功能進(jìn)行相應(yīng)操作。軟件總體設(shè)計(jì)及程序流程如下圖 所示。 圖 主函數(shù)流程圖 開始 初始化 IO 口、 PWM、定時(shí)器、串口及 中斷 判斷串口接收的指令 小車前進(jìn) 小車后退 小車左轉(zhuǎn) 小車右轉(zhuǎn) 小車停止 云臺(tái)控制 小車自動(dòng)蔽障 小車自主循跡 其他控制 內(nèi)蒙古 大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 19 頁 串口中斷服務(wù)函數(shù)流程圖 單片機(jī)通過串口和路由通信，路由器每發(fā)送一幀數(shù)據(jù)都要進(jìn)一次串口中斷，將接受到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到靜態(tài)數(shù)組里供執(zhí)行函數(shù)使用，流程圖如下圖 所示。 圖 串口中斷服務(wù)函數(shù) 定時(shí)器中斷服務(wù)函數(shù)流程圖 通過定時(shí)器產(chǎn)生控制舵機(jī)的 PWM波，控制機(jī)械手舵機(jī)或者云臺(tái)舵機(jī)。這個(gè)過程是在定時(shí)器中斷服務(wù)函數(shù)里完成的 ，如下圖 所示。 串口中斷 接受到指令數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到靜態(tài)數(shù)組里 接收到結(jié)束指令 執(zhí)行函數(shù) N Y 內(nèi)蒙古 大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 20 頁 圖 定時(shí)器中斷服務(wù)函數(shù)流程圖 內(nèi)蒙古 大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 21 頁 5 制作與 調(diào)試 系統(tǒng)仿真 隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已成為許多設(shè)計(jì)部門重要的前期設(shè)計(jì)手段。它具有設(shè)計(jì)靈活，結(jié)果、過程統(tǒng)一的特點(diǎn)?？墒乖O(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。 常用軟件介紹 IDE CodeWarrior IDE 是飛思卡爾智能車競(jìng)賽常用的一款程序開發(fā)軟件，提供了一系列開發(fā)軟件的工具，有：項(xiàng)目管理器、編輯器、搜索器、源代碼瀏覽器、編譯系統(tǒng)、調(diào)試器等。支持匯編、 C、 C++、 java 等多種高級(jí)語言。系統(tǒng)界面如下圖 所示。 圖 CodeWarrior IDE 軟件界面圖 2． Proteus 軟件 Proteus 軟件是一款常用的仿真工具軟件。它不僅有 EDA 工具軟件和單片機(jī)及外圍器件仿真功能，還可以設(shè)計(jì) PCB 電路板?？梢苑抡娴奶幚砥髂Ｐ陀校?805 內(nèi)蒙古 大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 22 頁 HC11AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB等多種編譯。其軟件界面如圖 所示。 圖 Proteus 軟件界面 Designer Altium Designer 是 Protel99SE 的升級(jí)版。不僅兼容 Protel 可 以設(shè)計(jì)電路板，還增加了許多改進(jìn)和很多高端功能。該平臺(tái)拓寬了板級(jí)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)界面，全面集成了 FPGA設(shè)計(jì)功能和 SOPC 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能，從而允許工程設(shè)計(jì)人員能將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的 FPGA 與PCB 設(shè)計(jì)及嵌入式設(shè)計(jì)集成在一起。但是我們使用到的功能很少，一般僅用來設(shè)計(jì)電路板。其系統(tǒng)界面如圖 所示。 內(nèi)蒙古 大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 23 頁 圖 Altium Designer 軟件 仿真調(diào)試 將電路原理圖在 Proteus 軟件中搭建起來，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電壓設(shè)置為 12V，單片機(jī)的晶體震蕩頻率設(shè)置為實(shí)際使用的 16MHz?？傊鞣矫鎱?shù)應(yīng)盡量和實(shí)際條件保持一致。 調(diào)試時(shí)采用控制變量法，對(duì)各種功能模塊分別調(diào)試。本設(shè)計(jì)先調(diào)試 WiFi 遙控，接著調(diào)試循跡、蔽障，最后調(diào)試機(jī)械手部分。在調(diào)試的時(shí)候可以借助軟件自帶的示波器來觀察數(shù)據(jù)。 實(shí)物調(diào)試 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，本設(shè)計(jì)需要硬件調(diào)試，軟件調(diào)試，加載程序后系統(tǒng)整體調(diào)試。 由于本系統(tǒng)電路板的焊接、組裝工作量很大，所以在電路板焊接完成后，要確認(rèn)電路板無虛焊，短路，短路等錯(cuò)誤，在接入電源線是一定要注意電源正負(fù)極，然后對(duì)各個(gè)功能模塊分別調(diào)試，逐步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能。 內(nèi)蒙古 大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 24 頁 本系統(tǒng)的下位機(jī)程序，均使用 C 語言編寫。首先選用單片機(jī)開發(fā)板作為程序調(diào)試的載體，逐步對(duì)各模塊子程序進(jìn)行調(diào)試，然后再將各子程序模塊進(jìn)行有機(jī)組合，盡量使執(zhí)行效率達(dá)到最高，最終完成整個(gè)系統(tǒng)的軟件調(diào)試。 將最優(yōu)的程序燒寫到小車的單片機(jī)里，觀察小車的運(yùn)行狀態(tài)，校正相關(guān)參數(shù)，直到達(dá)到預(yù)期的效果。實(shí)物圖如圖 、 所示。 小車實(shí)物側(cè)面圖 內(nèi)蒙古 大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 25 頁 圖 小車實(shí)物正面圖 圖 加了機(jī)械手后的小車實(shí)物圖 內(nèi)蒙古 大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計(jì) ) 第 26 頁 結(jié)論 通過本次 WIFI 視頻智能小車的理論學(xué)習(xí)、論文編寫和實(shí)物的制作，進(jìn)一步 的認(rèn)識(shí)到了自身存在的不足。特別是自己在路由器方面知識(shí)的欠缺，這使得我在小車在起步制作時(shí)路由器部分的處理花費(fèi)了大量的時(shí)間。但通過我在網(wǎng)上不斷的查詢相關(guān)的資料，在網(wǎng)上請(qǐng)教這方面的高手，最終我還是完成了路由器部分的處理。 同時(shí)，通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的各方面能力也得到了大幅度的提高。在知識(shí)上：一方面，我系統(tǒng)的總結(jié)了自己的專業(yè)知識(shí)，明確了自己今后事業(yè)的發(fā)展方向。另一方面，我如饑似渴的自學(xué)了單片機(jī)及其外圍電路知識(shí)，并通過自己獨(dú)立對(duì)軟件的編寫和實(shí)物制作，最終完成了整個(gè) WIFI 智能小車的設(shè)計(jì)。在能力上：我通過不斷查閱資料 、與師生交流學(xué)習(xí)新知識(shí)、在網(wǎng)上請(qǐng)教相關(guān)的人士，然后又將自己沉淀后的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用到實(shí)際電路設(shè)計(jì)理念中，豐富其功能與質(zhì)量。在綜合素質(zhì)上，我雖然遇到很多的挑戰(zhàn)和困難，但從未想過放棄，最終憑借自己百折不饒、勇于鉆研的精神解決了這些技術(shù)難