【導(dǎo)讀】運(yùn)用單片機(jī)、WIFI傳輸知識設(shè)計一個可遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控小車。完成電路設(shè)計方案的選擇；單元電路的。設(shè)計；整機(jī)電路的原理分析；電路實(shí)物的制作。1．實(shí)現(xiàn)用電腦、智能手機(jī)對小車進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。2．小車攝像頭采集視頻同步到PC上位機(jī)。3．其他的報警裝置。第5～6周：消化課題，收集有關(guān)資料，選擇參考方案；第7～8周：確定設(shè)計方案并熟悉部分器件的用途；第9～10周：劃分功能模塊，設(shè)計單元電路，軟件模塊設(shè)計；第13～14周：按畢業(yè)論文的各項要求，整理論文；修改、完善論文，檢查定稿；制作PPT，準(zhǔn)備答辯；第15～16周：畢業(yè)答辯。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份

　　

【正文】 可調(diào)壓的 LM2596 電源模塊分別調(diào)節(jié)到 想要的電壓為路由器和電機(jī)驅(qū)動供電。 LM2596 系列是 美國國家半導(dǎo)體公司 生產(chǎn)的 3A 電流 輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓芯片 ，它內(nèi)含固定頻率振蕩器（ 150KHZ），和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器（ ），并具有完善的保護(hù)電路 ：電流限制、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。提供有： 、 5V、 12V 及可調(diào)（ ADJ）等多個電壓檔次產(chǎn)品。 此外，該芯片還提供了工作狀態(tài)的外部控制引腳。 圖 315 為 LM2596 芯片實(shí)物以及引腳示意圖。 1 為 +VIN， 2 為 out put， 3 為 gnd，4 為 feed back， 5 為 on/off。 LM2596 系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的主要特性 最大輸出電流： 3A 最高輸入電壓： 37V 輸出電壓： 、 5V、 12V及（ ADJ）等，最大輸出電壓 37V 震蕩頻率： 150KHZ 轉(zhuǎn)換效率： 75%~88%（不同電壓輸出時的 轉(zhuǎn)換效率 不同） 工作溫度范圍 ： 40℃ ~+125℃ 工作模式：低功耗 /正常兩種模式?？赏獠靠刂? 工作模式控制： TTL 電平 相容 所需外部 組件 ：僅四個（不可調(diào)）；六個（可調(diào)） 器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制 1封裝形式： 5 腳（ TO220(T)； TO263(S)) LM2596 構(gòu)成的可調(diào)壓電源模塊 開關(guān)電源調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出 3A 的驅(qū)動電流，同時具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。可調(diào)節(jié)輸出小于 37V的各種電壓。 該器件內(nèi)部集成頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器，開關(guān)頻率為 150KHZ,與低頻開關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，可以使用更小規(guī)格的濾波元件。由于該器件只需 4 個外接器件，可以使用通 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 22 頁 共 53 頁 用的標(biāo)準(zhǔn)電感，這更優(yōu)化了 LM2596 的使用，極大地簡化了開關(guān)電源電路的設(shè)計。 213(1 ),OUT REFRRVV R??? 其中， ? 。 2 1 3( 1)OUTREFVR R R V? ? ? 23131 10FFC R? ?? 由于路由器耗電較大需要供 12V/1A 的電，我們通過調(diào)節(jié) LM2596 的開關(guān)電源模塊電路為路由器供 12V/1A 的電源以及給耗電較大的電機(jī)供電。其電路圖 316 所示。 可調(diào)壓 LM2596 電路原理圖如圖 316 所示 。 圖 315 LM2596 實(shí)物及引腳圖 圖 316 LM2596 構(gòu)成的可調(diào)壓電源模塊電路圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 23 頁 共 53 頁 燈光、蜂鳴器及電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 燈光、蜂鳴器及電平轉(zhuǎn)換電路都是通過三極管的開關(guān)作用實(shí)現(xiàn)的，如圖 31 31319 所示。 燈光電路和蜂鳴器電路都是通過單片機(jī)引腳輸出高低電平到三極管的基極，使三極管導(dǎo)通或截止，從而控制 LED 的點(diǎn)亮熄滅，控制蜂鳴器的鳴叫。其中燈光電路中的電阻用于限流保護(hù)發(fā)光二極管。 電平轉(zhuǎn)換電路中將 5V轉(zhuǎn)化為 3V是通過滑動電阻器降壓實(shí)現(xiàn)的，將 3V轉(zhuǎn)換為 5V是通過 3V的信號控制三極管的截止 ， 導(dǎo)通進(jìn)行控制從而使三級管的發(fā)射極對應(yīng)輸出高低電平用于輸入單片機(jī)進(jìn)行處理。 Q32N3904dengguangD1LED0D2LED0D3LED0GND1KR1Res1VCCMK1Mic11KR5Res2Q42N3904VCCGND34 Q22N39061 2 3P1Header 320KR3RPot1KR2Res1VCCGND3130 圖 317 燈光控制電路 圖 318 蜂鳴器控制電路 圖 319 電平轉(zhuǎn)換電路 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 24 頁 共 53 頁 第 4 章 系統(tǒng) 程序 設(shè)計 系統(tǒng) 程序簡介 硬件平臺結(jié)構(gòu)一旦確定，大的功能框架即形成，軟件在硬件平臺上構(gòu)筑，完成各部分硬件的控制和協(xié)調(diào)工作。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實(shí)現(xiàn)的，由于軟件的可伸縮性，最終實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強(qiáng)可弱，差別可能很大。因此，軟件是系統(tǒng)的靈魂。軟件采用模塊化設(shè)計方法，不僅易于編程和調(diào)試，也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。 我們的小車控制是通過 89C52 單片機(jī)控制驅(qū)動電路和 給 舵機(jī)送控制信號，然而這些控制信號的命令又是 電腦等終端設(shè)備通過無線路由器串口傳送給單片機(jī)的，所以在程序中 我們需要設(shè)計到串口的使用、定時器使用、 I/O 口的使用。 程序流程圖 智能 WIFI 小車的軟件編寫主要分為命令接收部分、命令執(zhí)行部分、以及具體的信號的采集和處理。 主 程序流程圖 系統(tǒng)主程序模塊主要完成對系統(tǒng)中各模塊電路的初始化等工作，主要包括對定時器、串口中斷、外部中斷的初始化，同時執(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)計及程序流程 如下圖 41 所示 。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 25 頁 共 53 頁 串口中斷子函數(shù)流程圖 通過串 口中斷，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和路由器進(jìn)行通訊。進(jìn)入中斷后關(guān)掉中斷，避免數(shù)據(jù)信號重復(fù)引起中斷。根據(jù)命令數(shù)據(jù)發(fā)送的規(guī)律，將命令解碼儲存在相應(yīng)的二維數(shù)組當(dāng)中，方便在主函數(shù)中調(diào)用。具體流程圖如下圖 42 所示 。 定時器 2 中斷子函數(shù)流程圖 通過定時器的初始值和循環(huán)次數(shù)，確定出舵機(jī) PWM 信號的 20Ms 的周期，通過控圖 41 主函數(shù)流程圖 判斷串口接收的指令 開始 初始化 I/O口 初始化定時器 TT2及串口中斷 小車前進(jìn) 小車后退 小車左轉(zhuǎn) 小車右轉(zhuǎn) 小車停止 蜂鳴器開 蜂鳴器關(guān) 小車燈開 小車燈關(guān) 小車尋跡 小車避障 舵機(jī)1轉(zhuǎn) 舵機(jī)2轉(zhuǎn) 小車加速 小車減速 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 26 頁 共 53 頁 制高電平持續(xù)的中斷次數(shù)，來 確 定具體的 PWM 信號。其流程圖如下圖 43 所示 。 避障子函數(shù)流程圖 根據(jù)傳感器探測到小車四周障礙物狀態(tài)，從而確定驅(qū)動 幾個電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，也就確定了小車的運(yùn)動狀態(tài)。其流程圖如下圖 44 所示 。 尋跡函數(shù)流程圖 根據(jù)傳感器掃黑線上的狀態(tài)，從而確定驅(qū)動幾個電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，也就確定了小車結(jié)束 指令類型或數(shù)據(jù) 接收到結(jié)束命令 N Y 串口中斷 將 IR 歸零 將接收到的數(shù) 據(jù)命令賦給數(shù)組 計數(shù) cont=0 小車方向 小車速度 燈蜂鳴器 舵機(jī) 尋跡避障 計數(shù) cont++ 圖 42串口中斷流程 圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 27 頁 共 53 頁 的運(yùn)動狀態(tài)。其流程圖如下圖 45 所示 。 結(jié)束 t1=200？ t1=200？ t1=io1？、？？？ t2=io2？ 中斷標(biāo)志位清零 定時中斷 初始化 T2 t t2 自加 舵機(jī) 1 控制端歸零 舵機(jī) 2 控制端歸零 舵機(jī) 1 控制信號復(fù)位t1=0 舵機(jī) 2 控制信號復(fù)位t1=0 圖 43 定時中斷函數(shù)流程 圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 28 頁 共 53 頁 判斷 P2口狀態(tài) 避障函數(shù) 小車前進(jìn) 小車后退 小車左轉(zhuǎn) 小車右轉(zhuǎn) 小車停止 圖 44 避障子函數(shù)流程圖 尋跡函數(shù) 圖 45 尋跡子函數(shù)流程圖 判斷 P0口狀態(tài) 小車前進(jìn) 小車后退 小車左轉(zhuǎn) 小車右轉(zhuǎn) 小車停止 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 29 頁 共 53 頁 第 5 章 制作與 調(diào)試 系統(tǒng)仿真 隨著科技的發(fā)展， ―計算 機(jī)仿真技術(shù) ‖已成為許多設(shè)計部門重要的前期設(shè)計手段。它具有設(shè)計靈活，結(jié)果、過程統(tǒng)一的特點(diǎn)。可使設(shè)計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險。 常用軟件介紹 1． Keil 軟件 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這 些部分組合在一起。運(yùn)行 Keil 軟件需要 WIN9 NT、 WIN20 WINXP 等操作系統(tǒng)。如果你使用 C 語言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選，即使不使用 C 語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。其軟件界面如圖51 所示。 圖 51 Keil軟件界面圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 30 頁 共 53 頁 2． Proteus 軟件 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單 片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。 Proteus 是世界上著名的 EDA工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB 設(shè)計，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB 設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持 805 HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020 年即將增加 Cortex和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。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 52 所示。 圖 52 Proteus 軟件界面 仿真測試 1．系統(tǒng)初始化測試：主要完成對系統(tǒng)中各模塊電路的初始化等工作，如在 Proteus里面對軟件的一些參數(shù)進(jìn)行調(diào)試。將 Proteus 里的單片機(jī) 89C52 的晶振設(shè)置為我們實(shí)物中使用的參數(shù) ，將 T0、 T1 和 T2 定時器開啟并使之從單片機(jī)的 I/O 口輸出 ，我們通過 Proteus 軟件里的示波 器，就可看出我們設(shè)置的定時器初始值是否合適，如果不合適我們就能根據(jù) I/O 口的波形，修改我們的參數(shù)直到合適為止。 ，在 Proteus 軟件中我們把我們的尋跡、避障模塊程序分 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 31 頁 共 53 頁 別進(jìn)行調(diào)試，我將傳感器的狀態(tài)在軟件中用開關(guān)替代，在輸出 I/O 引腳上加上發(fā)光二極管，用觀察 輸出狀態(tài)。這樣我們就可將外部的輸入狀態(tài)和輸出進(jìn)行對比，判斷出個模塊軟件的編寫是否正常。 實(shí)物調(diào)試 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方案，此系統(tǒng)調(diào)試可分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)三個部分。 1．硬件調(diào)試 由于此設(shè)計實(shí)物的焊接、裝配工作量非常 大，所以在電路安裝完成后，首先應(yīng)對系統(tǒng)進(jìn)行整體檢查，確認(rèn)電路無虛焊、短路、斷路等錯誤，然后應(yīng)該對電路各功能模塊進(jìn)行分級調(diào)試，逐步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能。 2．軟件調(diào)試 此系統(tǒng)的軟件程序，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、聯(lián)調(diào)，最終完成整個系統(tǒng)的軟件調(diào)試。 3．軟硬聯(lián)調(diào) 系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調(diào)的主要任務(wù)是檢測系統(tǒng)中各模塊的功能和效果，同時需要校正系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，按實(shí)際測量數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)試，直至數(shù)據(jù)結(jié)果準(zhǔn)確為止。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 32 頁 共 53 頁 結(jié) 論 通過 本次 WIFI 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)識到了自身存在的不足 。 特別是自己在路由器方面知識的欠缺，這使得我在小車在起步制作時路由器部分的處理花費(fèi)了大量的時間