基于手機WIFI技術的遙控小車電路設計

  設計任務及要求

  1.1 設計任務與設計要求

  本課題要求利用基于 Android (安卓)手機系統開發一個控制軟件,該軟件將實現用 WIFI 技術對玩具小車進行遙控控制,包括小車前進、后退 、轉彎等功能。

  (1)實現手機與小車 WIFI 連接;

  (2)能夠通過手機對小車進行實時控制。

  1.2 設計時要考慮的問題

  a、由于該課題的小車端是通過單片機串口通信接收收手機是控制指令,因此需要對單片機定時器初值進行設置, 若采用常用 12M 晶振, 初值不一定是整數,通信時便會產生積累誤差,進而產生波特率誤差,影響通信的同步性。采用11.0592M 晶振可以得到非常準確的數值,因此在制作過程中最好采用 11.0592M或其整數倍的晶振。

  b、小車電機啟動時電流較大,可能會將電源的電壓瞬間拉低,導致單片機和路由器不能正常工作,因此必須設計一個可靠的供電系統。

  c、 由于 Android 系統所有源代碼都已公開并且可以免費使用, 各手機公司在開發自己產品時可以隨意改動代碼,進而在市場上出現了所謂的“基于 Android的· · · 改良系統” 手機, 這些手機對安卓手機軟件兼容性有所差異, 因此必須選擇“安卓原版”的手機開發軟件,我們采用了“安卓 4.0”版本的操作系統。

  d、由于單片機 IO 口電流為 mA 級,無法直接驅動電機,必須設計專門的電機驅動模塊。

  2 系統總體設計

  2.1 方案論證

  要實現手機通過 WIFI 控制小車,有兩種方案可以實現:方案一:通過 SIM 卡來實現。系統框圖如下圖所示:

  方案二:通過小型路由器來實現。該方案是在小車端安裝一個小型路由器,是小車周圍一定范圍具有 WIFI 覆蓋, 然后將手機連接到路由器 IP 地址, 對其發送指令, 路由器接收指令后對單片機串口發送數據指令, 實現控制。 系統框圖如下:

  通過比較以上兩種方案。 方案一雖然可以實現小車超遠程控制, 但開發成本較高, 相對于大一學生來說技術難度較大, 而且控制過程要消耗上網流量。 而方案二則相對簡單,開發難度較低,適合制作玩具小車,因此我們選擇了方案二。

  2.2 總體設計框圖

  遙控小車系統總框圖如下所示

  3 系統硬件設計

  系統的硬件框圖如圖所示,包括六個部分組成。下面將分別介紹該六個單元。

  3.1 手機端設計

  3.2 手機選擇

  由于安卓系統的極速發展,現在安卓智能機的價格已經能降到 600 元以下,基于安卓的應用軟件層出不窮。 由于安卓系統所有源代碼都已公開并且可以免費使用, 各手機公司在開發自己產品時可以隨意改動代碼, 進而在市場上出現了所謂的“基于 Android 的· · ·改良系統”手機,源代碼的改動會影響手機對安卓軟件的兼容性, 增大開發難度,因此必須選擇“安卓原版”的手機開發軟件,我們采用了“安卓 2.3.3”版本的操作系統。

  3.3 單片機電路

  3.3.1 單片機選擇

  在這里, 單片機要實現對電機驅動模塊的控制, 同時還要有路由器進行串口通信, 為了能夠控制電機轉速, 可以使用單片機的定時器來實現, 利用單片機定時器功能控制 IO 口產生 PWM 波,通過調節占空比里調節電機轉速。

  此外,STC89C52 設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設置省電模式。空閑模式下,CPU 暫停工作,而 RAM 定時計數器,串行口,外中斷系統可繼續工作, 掉電模式凍結振蕩器而保存 RAM 的數據, 停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。 同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式, 以適

  應不同產品的需求。

  該單片機主要特性:

  • 8031 CPU 與 MCS-51 兼容

  • 8K 字節可編程 FLASH 存儲器(壽命:1000 寫/擦循環)

  • 全靜態工作:0Hz-24KHz

  • 三級程序存儲器保密鎖定

  • 128*8 位內部 RAM

  • 32 條可編程 I/O 線

  • 兩個 16 位定時器/計數器

  • 6 個中斷源

  • 可編程串行通道

  • 低功耗的閑置和掉電模式

  • 片內振蕩器和時鐘電路

  3.3.2 晶振選擇

  由于該課題的小車端是通過單片機串口通信接收收手機是控制指令, 因此需要對單片機定時器初值進行設置,若采用常用 12M 晶振,初值不一定是整數, 通信時便會產生積累誤差,進而產生波特率誤差,影響通信的同步性。采 用11.0592M 晶振可以得到非常準確的數值,因此在制作過程中最好采用 11.0592M或其整數倍的晶振。

  3.4 電機驅動模塊

  由于小車底盤電機額定電壓為 12V, 度電機驅動模塊選擇了常用 12V 電機驅動芯片 L298N。

  L298N 恒壓恒流橋式 2A 驅動芯片, L298N 可接受標準 TTL 邏輯電平信號 VSS,VSS 可接 4. 5~7 V 電壓。 4 腳 VS 接電源電壓, VS 電壓范圍 VIH 為+2. 5~46 V。輸出電流可達 2.5 A,可驅動電感性負載。1 腳和 15 腳下管的發射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻, 形成電流傳感信號。 L298 可驅動 2 個電動機, OUT1,OUT2 和 OUT3,OUT4 之間可分別接電動。

 3.5 電機

  12V 138rpm 直流電機

  3.6 電源設計

  小車電機啟動時電流較大, 可能會將電源的電壓瞬間拉低, 導致單片機和路由器不能正常工作,因此必須設計一個可靠的供電系統。

  解決該問題常用以下三種方法:

  1)、選用性能更好的的電源:

  2)、采用獨立電源供電,即使用兩個電源分別給單片機和電機供電;

  3)、在電源附近并聯一個較大值的電容,當電機啟動時,電流較大,電容中的電可以補償一部分電流,保證電壓不至于太低。

粽子糖果 發表于08-21 11:01 瀏覽1805次
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