【正文】 從SPI串行接口，面向字節(jié)的兩線串行接口（飛利浦I2C兼容）， 片內(nèi)模擬比較器 中斷和引腳電平變化喚醒；單片機(jī)的特殊功能有上電復(fù)位和可編程的掉電檢測，內(nèi)部校準(zhǔn)振蕩器，外部和內(nèi)部中斷源，6種睡眠模式：空閑,ADC降噪,省電,掉電,待機(jī),和擴(kuò)展待機(jī)； 23可編程I / O線， 28引腳PDIP,32引腳TQFP封裝,28焊盤QFN / MLF以及32引腳QFN / MLF。GND：接地。根據(jù)不同的時(shí)鐘選擇熔絲設(shè)置,PB6可以作為輸入到反相振蕩放大器和輸入到內(nèi)部時(shí)鐘工作電路。端口C（PC5：0）：端口C為7位雙向帶內(nèi)部上拉電阻的I / O端口（每個(gè)選定位）。端口C pins為三態(tài)時(shí)復(fù)位條件變得活躍,即使系統(tǒng)時(shí)鐘沒有運(yùn)行。端口D（PD7：0）：端口D為8位雙向帶內(nèi)部上拉電阻的I / O端口（每個(gè)選定位）。AVccAVcc是電源電壓引腳為A / D轉(zhuǎn)換器,PC3：0,ADC7：,PC6 4使用數(shù)字電源電壓,VCC。ADC7：6（TQFP和QFN / MLF封裝）：在TQFP和QFN / MLF封裝的ADC7：6作為模擬輸入到A / ,并作為10位ADC通道。使用外接電源進(jìn)行輸入時(shí)（如圖34）, A是電源輸入口，電源的輸入的范圍為7V到12V. 圖中B是二極管，二極管的特性是單向?qū)?。C是穩(wěn)壓管，把輸入電壓穩(wěn)定在5V。在使用外接電源輸入時(shí)，請(qǐng)把輸入電源的電壓范圍控制在7V到12V之間。圖34 外部直流電源通過電源插座供電使用USB口直接供電時(shí)（如圖35）。B是保險(xiǎn)管，當(dāng)UNO所需要的電流大于500mA的時(shí)候，該保險(xiǎn)管會(huì)自動(dòng)斷開，以防止損壞電腦。圖中C是10K的排阻，用來對(duì)外接電源輸入進(jìn)行分壓。器件E是PMOS,當(dāng)D器件的第1腳輸出高電平時(shí)，器件E處于截至狀態(tài)，從而切斷了USB接口的供電。器件E處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)，Arduino UNO由USB口進(jìn)行供電。圖35 USB接口直接供電電源引腳說明：VIN 當(dāng)外部直流電源接入電源插座時(shí)，可以通過VIN向外部供電；也可以通過此引腳向UNO直接供電；VIN有電時(shí)將忽略從USB或者其他引腳接入的電源。 ，最大驅(qū)動(dòng)電流50mA。 存儲(chǔ)器ATmega328p包括了片上32KB Flash。每一路配置了2050K歐姆內(nèi)部上拉電阻（默認(rèn)不連接)。串口信號(hào)RX（0號(hào)）、TX（1號(hào)）: 與內(nèi)部 ATmega8U2 USBtoTTL 芯片相連，提供TTL電壓水平的串口接收信號(hào)。脈沖寬度調(diào)制PWM（10 、11）：提供6路8位PWM輸出。LED（13號(hào)）：Arduino專門用于測試LED的保留接口，輸出為高時(shí)點(diǎn)亮LED，反之輸出為低時(shí)LED熄滅。除此之外，有些引腳有特定功能TWI接口（SDA A4和SCL A5）：支持通信接口（兼容I2C總線）。Reset：信號(hào)為低時(shí)復(fù)位單片機(jī)芯片。TWI（兼容I2C）接口：SDA（A4）是雙向數(shù)據(jù)線，SCL（A5）是時(shí)鐘線SCL。數(shù)據(jù)傳送完畢，由主機(jī)發(fā)出停止信號(hào)，SDA在SCL 高電平期間由低電平跳變?yōu)楦唠娖健Ｒ彩撬谢赟PI的設(shè)備共有的，它們是SDI（數(shù)據(jù)輸入）、SDO（數(shù)據(jù)輸出）、SCLK（時(shí)鐘）、CS（片選）?？梢灾苯油ㄟ^UNO上ICSP header直接下載程序到ATmega328p。當(dāng)電流超過500mA是會(huì)斷開USB連接。這樣通過Arduino軟件下在程序到UNO中軟件可以自動(dòng)復(fù)位，不需要在復(fù)位按鈕。 Arduino微控制器的數(shù)字端口和模擬端口與ATMEGA 328芯片引腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖34。標(biāo)有A0~A5標(biāo)號(hào)的是模擬端口。通過11端口向攝像頭發(fā)送PWM控制信號(hào)調(diào)節(jié)燈光亮度，通過TWI通信端口接收舵機(jī)的數(shù)據(jù)信息，單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器的使用是用于結(jié)算測速模塊測量的速度，以及其他需要精確時(shí)間的地方。 路由器WR703NTPLINK的TLWR703N是一款小而強(qiáng)大的路由器，不足百元的價(jià)格，擁有一款無線路由器具有的基本功能（如圖38），而且可以支持USB 3G無線網(wǎng)卡。圖38 TPLink WR703N 路由器硬件介紹TPLink WR703N采用Atheros的AR9331AL1A處理器，主頻400MHz，它是一個(gè)高度集成和成本效益的IEEE GHz系統(tǒng)單晶片（SoC）的無線局域網(wǎng)（WLAN），AR9331包括一個(gè)MIPS24K五端口處理器，一個(gè)USB MAC/ PHY和外部存儲(chǔ)器接口串行閃存，SDRAM，DDR1或DDR2，音頻接口I2S/SPDIFOut，SLIC的VOIP / PCM接口， UART，GPIO，可以用于LED控制或其他通用接口配置。 Mbps的為20 MHz和150 Mbps的分別為40 MHz信道， / g的數(shù)據(jù)傳輸速率。WR703N的SPI FLASH為4MB，RAM為32MB，為了安裝跟多的程序需要改裝FLASH為8M，如果為了減小CPU的壓力就要改RAM為64MB。路由器固件：編程器固件中包含uboot、fw和art。在刷機(jī)之前要對(duì)要刷入flash的uboot、fw、art的文件長度用ultraedit或winhex進(jìn)行校驗(yàn)。4M的FLASH：flash地址從0x000000~0x3FFFFF（如表31）ttl訪問flash的地址從0x9F000000~0x9F3FFFFF（如表31）表31 4MB的FLASH地址flash起始地址TTL起始地址flash終止地址TTL終止地址uboot0X0000000X9F0000000X01FFFF0X9F01FFFFfw0X0200000X9F0200000X3DFFFF0X9F3DFFFFart0X3F00000X9F3F00000X3FFFFF0X9F3FFFFF 路由器改裝我們可用過WR703N改裝各種不同功能的電子設(shè)備，如掛載優(yōu)盤硬盤當(dāng)網(wǎng)絡(luò)硬盤或者離線下載電影等、掛載攝像頭當(dāng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控器、掛載音響當(dāng)wifi音響等等，自己喜歡的設(shè)備。要想控制單片機(jī)要有串口通信接口TTL，WR703N有兩種方式實(shí)現(xiàn)TTL串口通信，一種是連接USB轉(zhuǎn)TTL，另一種是直接在電路板上焊接TTL串口，我們采用第二種方式連接獲得TTL信號(hào)如圖310。圖310 WR703N路由器TTL串口為了增加WR703N路由器的WIFI信號(hào)的傳輸功率我們需要為路由圖添加SMA天線（如圖311），網(wǎng)上有傳說，去掉C30電容后，會(huì)增大發(fā)射功率。圖311 SMA外接天線位置 1．原WR703N固件刷OpenWRT 訪問WR703N在OpenWrt的Wiki頁，然后在Flashing一節(jié)中找到下載鏈接：。進(jìn)入路由器管理界面以后，在左側(cè)選擇系統(tǒng)工具——軟件升級(jí)，軟后選擇下載好的固件升級(jí)固件，等待一段時(shí)間大約2min后路由器自動(dòng)重啟路由器固件刷新成功。,然后點(diǎn)登陸,接著會(huì)進(jìn)行登陸過程,然后彈出一個(gè)窗口,直接點(diǎn)確定就可以了,顯示路由所有的文件列表,再雙擊/tmp打開,然后將703N原廠固件拖入該目錄,等待幾秒完成就行了第二步:,輸入路由IP,端口23不改,連接類型選擇SSH(OpenWRT改過密碼之后就不能用Telnet登陸了?),再點(diǎn)打開彈出黑框提示登陸,用戶名打root,回車之后輸密碼再回車(注意,此處密碼是不顯示的,需保證輸入正確),成功之后會(huì)顯示一個(gè)由字符組成的OpenWrt圖案以及部分參數(shù) /proc/mtd查看路由支持的升級(jí)命令。mtd –r write mtd5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電動(dòng)小車的驅(qū)動(dòng)不但要求電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有高轉(zhuǎn)矩重量比、寬調(diào)速范圍、高可靠性，而且電機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性受電源功率的影響，這就要求驅(qū)動(dòng)具有盡可能寬的高效率區(qū)。直流電機(jī)的控制很簡單，性能出眾，直流電源也容易實(shí)現(xiàn)。常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片有L297/298，MC33886，ML4428等 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊使用我們使用的L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。使用L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。 其實(shí)物及引腳圖如下圖37所示，其中6和11引腳是它的使能端，一個(gè)使能端控制一個(gè)電機(jī)，只有當(dāng)它們都是高電平的時(shí)候兩個(gè)電機(jī)才有可能工作，12是298的信號(hào)輸入端和單片機(jī)的IO口相連，114腳是輸出端，輸入5和7腳控制輸出2和3腳，輸入的12腳控制輸出的114腳。圖313 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路原理圖如下圖314所示。分別為M1和M2。（如果無須調(diào)速可將兩引腳接5V，使電機(jī)工作在最高速狀態(tài)，既將短接帽短接）實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)就更容易了，輸入信號(hào)端IN1接低電平輸入端IN2接高電平，電機(jī)M1正轉(zhuǎn)。）控制另一臺(tái)電機(jī)是同樣的方式，輸入信號(hào)端IN3接低電平，輸入端IN4接高電平，電機(jī)M2正轉(zhuǎn)。表32 電機(jī)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)表電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向控制端IN1控制端IN2控制端IN3控制端IN4輸入PWM信號(hào)調(diào)速端A調(diào)速端BM1正轉(zhuǎn)高低//高/反轉(zhuǎn)低高//高/停止低低//高/M2正轉(zhuǎn)//高低/高反轉(zhuǎn)//低高/高停止//低低/高 攝像頭介紹本項(xiàng)目中攝像頭實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測小車周邊情況，使之成為一個(gè)無線可控移動(dòng)的視頻監(jiān)控器，也用于判斷小車當(dāng)前路況。近年以來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)速度的不斷提高，再加上感光成像器件技術(shù)的成熟并大量用于攝像頭的制造上，這使得它的價(jià)格降到普通人可以承受的區(qū)間。 攝像頭的分類攝像頭分為數(shù)字?jǐn)z像頭和模擬攝像頭兩大類。模擬攝像頭捕捉到的視頻信號(hào)必須經(jīng)過特定的視頻捕捉卡將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字模式，并加以壓縮后才可以轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)上運(yùn)用?，F(xiàn)在電腦市場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，目前市場上可見的大部分都是這種產(chǎn)品。由于個(gè)人電腦的迅速普及，模擬攝像頭的整體成本較高等原因，USB接口的傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于串口、并口的速度，因此現(xiàn)在市場熱點(diǎn)主要是USB接口的數(shù)字?jǐn)z像頭。攝像頭的工作原理大致為：景物通過鏡頭(LENS)生成的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器表面上，然后轉(zhuǎn)為電信號(hào)，經(jīng)過A/D(模數(shù)轉(zhuǎn)換)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，再通過USB接口傳輸?shù)诫娔X中處理，通過顯示器就可以看到圖像了。電腦等終端接收設(shè)備，接收到視頻信號(hào)后通過控制軟件的界面顯示圖像。攝像頭內(nèi)部需要兩種工作電壓：，因此好的攝像頭內(nèi)部電源也是保證攝像頭穩(wěn)定工作的一個(gè)因素。我們的測試傳感器使用的是最新的電機(jī)馬達(dá)測速傳感器模塊——對(duì)射光電傳感器（槽型光耦）。采用74HC04D六組反相器，有門電路數(shù)6個(gè)，它是一種高速CMOS器件，兼容低功耗肖特基TTL電路。傳感器通過感應(yīng)20孔編碼器產(chǎn)生高低電平來記錄小車的行駛速度如圖317所示。HCSR042cm400cm測距精度可達(dá)高到1．采用口觸發(fā)測距，給至少的高電平信號(hào)；個(gè)的方波，自動(dòng)檢測是否有信號(hào)返回；3．有信號(hào)返回，通過IOECHO4．兩次測距時(shí)間間隔最少在60ms以上，以防止發(fā)射信號(hào)對(duì)回響信號(hào)的影響；波從發(fā)射到返回的時(shí)間。HCSR04電氣參數(shù)如表33所示表33 HCSR04電氣參數(shù)電氣參數(shù)HCSR04超聲波模塊工作電壓DC5V工作電流15mA工作頻率40HZ最遠(yuǎn)射程400cm最近射程2cm測量角度15度輸入出發(fā)信號(hào)10uS 的 TTL 脈沖輸出回應(yīng)信號(hào)輸出 TTL 電平信號(hào)，與射程成比例圖318 超聲波時(shí)序圖 HCSR04傳感器的使用有時(shí)序圖可知，只需要提供 一個(gè) 10uS 以上脈沖觸發(fā)信號(hào)，我們需要把Trig連接Arduino控制板的12端口，該模塊內(nèi)部將發(fā)出 8 個(gè) 40kHz 周期電平并檢測回波。由此通過發(fā)射信號(hào)到收到的回響信號(hào)時(shí)間間隔可以計(jì)算得到距離。要注意的是此模塊不宜帶電連接，若要帶電連接，則先讓模塊的 GND 端先連接，否則會(huì)影響 模塊的正常工作。在本設(shè)計(jì)中我們使用的舵機(jī)型號(hào)為SG90，舵機(jī)的輸入線共有三條，紅色中間是電源線，一邊棕色的是地線，這輛根線給舵機(jī)提供最基本的能源保證，主要是電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)消耗。另外要注意一點(diǎn)，SANWA的某些型號(hào)的舵機(jī)引線電源線在邊上而不是中間，需要辨認(rèn)。舵機(jī)如圖311所示。也就是說，給它提供一定的脈寬，它的輸出軸就會(huì)保持在一個(gè)相對(duì)應(yīng)的角度上，無論外界轉(zhuǎn)矩怎樣改變，直到給它提供一個(gè)另外寬度的脈沖信號(hào)，它才會(huì)改變輸出角度到新的對(duì)應(yīng)的位置上。由此可見，舵機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍不能超過180度，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的驅(qū)動(dòng)當(dāng)中。圖 320 舵機(jī)工作原理在本次wifi小車中我們利用兩個(gè)舵機(jī)做成一個(gè)云臺(tái)（如圖321），將攝像頭固定在云臺(tái)上，通過Arduino Uno單片機(jī)控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)一定的角度，把我們想要角度的圖像通過攝像頭傳送到電腦等終端設(shè)備。 硬件系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)通過各硬件模塊構(gòu)成整個(gè)wifi小車硬件系統(tǒng)如圖所示第4章 系統(tǒng)軟件安裝及設(shè)計(jì)軟件提供了發(fā)揮硬件功能的方法和手段擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，并能改善人一機(jī)界機(jī)，方便用戶使用。硬件與軟件的形象比喻為：硬件是計(jì)算機(jī)的“軀體”，軟件是計(jì)算機(jī)的“靈魂”。因此為設(shè)備設(shè)計(jì)一款好的軟件也是相當(dāng)重要的。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。軟件采用模塊化設(shè)計(jì)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。同時(shí)我們要接收由超聲波傳感器、測試模塊、電子羅盤的信息，再單片機(jī)串口傳送給路由器然后由pc、手機(jī)等設(shè)備接收，所有我們要在路由器上搭建環(huán)境設(shè)計(jì)相應(yīng)