【導讀】運用單片機、WIFI傳輸知識設計一個可遠程視頻監(jiān)控小車。完成電路設計方案的選擇；單元電路的。設計；整機電路的原理分析；電路實物的制作。1．實現(xiàn)用電腦、智能手機對小車進行遠程控制。2．小車攝像頭采集視頻同步到PC上位機。3．其他的報警裝置。第5～6周：消化課題，收集有關資料，選擇參考方案；第7～8周：確定設計方案并熟悉部分器件的用途；第9～10周：劃分功能模塊，設計單元電路，軟件模塊設計；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，準備答辯；第15～16周：畢業(yè)答辯。其中學生一份，指導教師一份

　　

【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驅動供電。 LM2596 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)壓芯片 ，它內(nèi)含固定頻率振蕩器（ 150KHZ），和基準穩(wěn)壓器（ ），并具有完善的保護電路 ：電流限制、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。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 轉換效率： 75%~88%（不同電壓輸出時的 轉換效率 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：熱關斷及電流限制 1封裝形式： 5 腳（ TO220(T)； TO263(S)) LM2596 構成的可調(diào)壓電源模塊 開關電源調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出 3A 的驅動電流，同時具有很好的線性和負載調(diào)節(jié)特性?？烧{(diào)節(jié)輸出小于 37V的各種電壓。 該器件內(nèi)部集成頻率補償和固定頻率發(fā)生器，開關頻率為 150KHZ,與低頻開關調(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)技術學院畢業(yè)設計說明書 第 22 頁 共 53 頁 用的標準電感，這更優(yōu)化了 LM2596 的使用，極大地簡化了開關電源電路的設計。 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 實物及引腳圖 圖 316 LM2596 構成的可調(diào)壓電源模塊電路圖 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第 23 頁 共 53 頁 燈光、蜂鳴器及電平轉換電路設計 燈光、蜂鳴器及電平轉換電路都是通過三極管的開關作用實現(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引腳輸出高低電平到三極管的基極，使三極管導通或截止，從而控制 LED 的點亮熄滅，控制蜂鳴器的鳴叫。其中燈光電路中的電阻用于限流保護發(fā)光二極管。 電平轉換電路中將 5V轉化為 3V是通過滑動電阻器降壓實現(xiàn)的，將 3V轉換為 5V是通過 3V的信號控制三極管的截止 ， 導通進行控制從而使三級管的發(fā)射極對應輸出高低電平用于輸入單片機進行處理。 Q32N3904dengguangD1LED0D2LED0D3LED0GND1KR1Res1VCCMK1Mic11KR5Res2Q42N3904VCCGND34 Q22N39061 2 3P1Header 320KR3RPot1KR2Res1VCCGND3130 圖 317 燈光控制電路 圖 318 蜂鳴器控制電路 圖 319 電平轉換電路 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第 24 頁 共 53 頁 第 4 章 系統(tǒng) 程序 設計 系統(tǒng) 程序簡介 硬件平臺結構一旦確定，大的功能框架即形成，軟件在硬件平臺上構筑，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現(xiàn)的，由于軟件的可伸縮性，最終實現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強可弱，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 單片機控制驅動電路和 給 舵機送控制信號，然而這些控制信號的命令又是 電腦等終端設備通過無線路由器串口傳送給單片機的，所以在程序中 我們需要設計到串口的使用、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 功能進行相應操作。軟件總體設計及程序流程 如下圖 41 所示 。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第 25 頁 共 53 頁 串口中斷子函數(shù)流程圖 通過串 口中斷，實現(xiàn)單片機和路由器進行通訊。進入中斷后關掉中斷，避免數(shù)據(jù)信號重復引起中斷。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的二維數(shù)組當中，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 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 小車后退 小車左轉 小車右轉 小車停止 蜂鳴器開 蜂鳴器關 小車燈開 小車燈關 小車尋跡 小車避障 舵機1轉 舵機2轉 小車加速 小車減速 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 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)，從而確定驅動 幾個電機的旋轉方向，也就確定了小車的運動狀態(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)，從而確定驅動幾個電機的旋轉方向，也就確定了小車結束 指令類型或數(shù)據(jù) 接收到結束命令 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 尋跡避障 計數(shù) cont++ 圖 42串口中斷流程 圖 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第 27 頁 共 53 頁 的運動狀態(tài)。其流程圖如下圖 45 所示 。 結束 t1=200？ t1=200？ t1=io1？、？？？ t2=io2？ 中斷標志位清零 定時中斷 初始化 T2 t t2 自加 舵機 1 控制端歸零 舵機 2 控制端歸零 舵機 1 控制信號復位t1=0 舵機 2 控制信號復位t1=0 圖 43 定時中斷函數(shù)流程 圖 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第 28 頁 共 53 頁 判斷 P2口狀態(tài) 避障函數(shù) 小車前進 小車后退 小車左轉 小車右轉 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 小車后退 小車左轉 小車右轉 小車停止 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 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 機仿真技術 ‖已成為許多設計部門重要的前期設計手段。它具有設計靈活，結果、過程統(tǒng)一的特點?？墒乖O計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風險。 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 C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。 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)技術學院畢業(yè)設計說明書 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，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單 片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應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)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB 設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB 設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，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)進行調(diào)試。將 Proteus 里的單片機 89C52 的晶振設置為我們實物中使用的參數(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)技術學院畢業(yè)設計說明書 第 31 頁 共 53 頁 別進行調(diào)試，我將傳感器的狀態(tài)在軟件中用開關替代，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)和輸出進行對比，判斷出個模塊軟件的編寫是否正常。 實物調(diào)試 根據(jù)系統(tǒng)設計方案，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 由于此設計實物的焊接、裝配工作量非常 大，所以在電路安裝完成后，首先應對系統(tǒng)進行整體檢查，確認電路無虛焊、短路、斷路等錯誤，然后應該對電路各功能模塊進行分級調(diào)試，逐步實現(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。首先選用單片機開發(fā)板作為程序調(diào)試的載體，逐步對各模塊子程序進行調(diào)試，然后再將各子程序模塊進行有機組合、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)的相關數(shù)據(jù)，按實際測量數(shù)據(jù)進行調(diào)試，直至數(shù)據(jù)結果準確為止。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 第 32 頁 共 53 頁 結 論 通過 本次 WIFI 智 能小車的理論學習、論文編寫和實物的制作，進一步的認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了大量的時間