梁 妍，张天一（郑州工商学院，郑州 450000）
摘 要：本文是对Wi-Fi智能电动小车的规划，选用硬件和软件结合的方法完结，首要由操控模块、Wi-Fi信号模块、驱动模块、摄像模块等多个模块组成。摄像模块获取的视频或图片信息能够通过Wi-Fi信号传送给手机或电脑PC机，而手机或电脑PC端也能够通过Wi-Fi发送指令给操控模块，然后操控驱动模块来唆使小车动作，终究完结实时监控及准确操控小车运转的意图。
关键词：Wi-Fi；智能操控；驱动模块；小车
0 导言
现在在学生电子规划比赛中，有关智能电动小车规划和研讨项目十分炽热。现在电子市场上的智能小车，很多是儿童玩具小车、红外遥控小车，或是带主动寻迹、避障功用的小车，往往存在一些缺点和缝隙。跟着无线网络的不断鼓起和开展， Wi-Fi技能运用愈加广泛，它是一种无线技能和网络传输规范，将一般智能小车加上Wi-Fi技能是一种综合性很强的规划。
本文是依据Wi-Fi技能的智能小车规划，以STM32单片机为操控中心，加装有摄像头，能够完结对小车的方位、速度、运动情况的实时检测，将检测的信息通过Wi-Fi模块传送至手机或个人电脑，能够运用Wi-Fi对小车操控模块发送操控指令，然后操控小车的运动，完结小车的智能监测及操控。
1 体系总体规划
1.1总体规划结构框图
总体规划由嵌入式单片机操控模块、直流电机驱动模块、路由器模块、免驱摄像头模块等组成，体系结构框图如图1所示。
Wi-Fi是路由器模块发射出的信号，选用wr703n迷你路由器，用于接纳手机或电脑发送的指令，一起把摄像头收集的视频信号传送到手机或电脑屏幕上；选用嵌入式单片机STM32F103作为操控模块，是整个体系的操控中心；4个直流电机由L298N芯片驱动滚动，驱动芯片能够使直流电机正转、回转，然后驱动智能小车进行行进、撤退、左转、右转等动作；摄像头的装置为智能小车供给了视界视点，摄像头收集的视频通过Wi-Fi信号发送到手机或电脑屏幕上，然后让智能小车在杂乱的环境下来去自若；LED的规划能够用于提示作用，当电源通电今后，LED灯宣布亮光并进行把戏闪耀；智能小车进行不同的运动，LED灯都有对应的提示，使得小车的运动愈加完善；电源模块为整个体系供给能量。
1.2 整机作业原理
智能电动小车的作业原理是手机或电脑上的APP软件发布指令操控小车运动。当路由器正常作业并发射出Wi-Fi信号时，手机或电脑衔接Wi-Fi信号，使得手机或电脑和路由器的IP地址在同一网段并进行正常的通讯；翻开手机或电脑上的小车APP软件发送操控指令，操控指令通过Wi-Fi信号发给路由器；路由器接纳到手机或电脑的操控指令后，通过串口将信号传送至单片机，由单片机进行剖析、处理，而单片机处理后的电平信号转化成操控指令传递给驱动模块，驱动模块做出相应的指令来驱动直流电机的滚动，以完结智能电动小车的行进、撤退、转弯的功用；当智能小车滚动时，LED灯依据小车运动的方向做出相应的提示。摄像头的作用是为小车运动收集信息，摄像头收集视频之后通过Wi-Fi信号发送到手机或电脑的屏幕上，通过调查屏幕上的视频让智能小车运动自若。
2 硬件电路规划
2.1 主操控模块
主操控模块选用的芯片为STM32F103C8T6，是一款低功耗的操控器。本次规划用路由器的串口和单片机的串口之间彼此通讯，路由器将接纳到的操控指令通过串口通讯发送到单片机上，让单片机做出相应的指令反应然后完结智能小车的运动。
最小体系是根本的功用单元，由微操控芯片、时钟电路、复位电路、电源电路、发动装备电路和程序下载电路组成。电源电路是必不可少的部分。时钟电路是单片机有必要具有的电路规划，它影响着单片机是否正常运转。时钟电路为单片机供给时钟信号，合作单片机程序，使得单片机有节奏地操控各个电路部件。单片机的复位便是让电路康复到一个初始情况，并保证单片机的安稳性和可靠性。发动形式由BOOT0和BOOT1来挑选，有3种不同发动形式。程序下载首要用于芯片测验。
时钟电路选用的是内部时钟方法，需求在XTAL1引脚和XTAL2引脚两头衔接一个8 MHz的晶振和两个20pF的电容组成时钟电路，为整个体系供给了安稳的时钟信号源。复位电路中，运用10 kΩ的电阻、104 F的电容和一个按键来完结。
2.2 供电电源模块
电源模块为整个规划供给动力。本文规划中操控电路部分运用+3.3 V直流供电，电机驱动模块运用的有+5V和+12 V的直流电源，+12 V的电压能够由电池组取得，而+3.3 V和+5 V电源能够由电路转化得到，规划中的5 V供电电源模块电路图如图2所示，3.3 V电源电路如图3所示。
2.3 路由器Wi-Fi设定模块
本规划运用的Wi-Fi信号是由体积十分小的wr703n迷你路由器供给的。选用的是迷你型3G无线路由器TL-WR703N，能够轻松将3G网络转为Wi-Fi信号，使笔记本电脑以及智能手机用户通过Wi-Fi同享3G网络，运用时只需将3G上网卡插上TL-WR703N的USB接口，Wi-Fi上网就能够变得轻松自若。
本规划无需运用上网卡，仅仅借助于无线路由器的Wi-Fi功用，让手机或电脑通过无线网络操控小车；运用方便，只需求进行简略的路由器刷机和网络装备，就能够将一个安稳视频信号通过Wi-Fi传送到操控终端上。
2.3.1 路由器刷机
wr703n迷你路由器能够支撑Linux操作体系。它的体系便是嵌入在Linux体系上开发的，能够说它的底层便是Linux操作体系，而Linux操作体系是一个开源的操作体系，然后使路由器的功用愈加强壮。本次的规划需求挂载摄像头，所以wr703n迷你路由器原有的体系要晋级为开源的、可编译的操作体系，这样才干使到达本次规划的可扩展性。
2.3.2 刷机进程
wr703n迷你路由器刷机是需求有网络和Linux操作体系根底的。首要，在openwrt官网上下载openwrt-ar71xx-generic-tl-wr703n-v1-squashfs-factory.bin文件；下一步，进入路由器办理界面，出厂装备为http://192.168.1.1，用户名和暗码均为admin，然后进入固件更新，挑选下载的文件，然后更新；晋级完之后，对路由器进行初始装备，OpenWrt官方的固件是不带网页界面的，所以初始的网络设定需求在命令行下完结；网络装备完之后，需求在路由器上装置摄像头的驱动，然后进行挂载摄像头。插上免驱摄像头，用手机或电脑连上路由器的Wi-Fi，翻开操控小车的APP软件，然后翻开视频，这时能够看到一个安稳视频信号通过Wi-Fi传送到了操控终端上，至此阐明路由器刷机及其装备完结。
2.3.3 路由器的串口通讯
串口通讯规划部分是通过路由器的串口和单片机的串口彼此通讯，然后完结路由器和单片机的数据传输。路由器需求引出GND、TX、RX三条串口线，路由器电路板上的TP-IN接到串口线的TX，TP-OUT接到串口线的RX，从USB焊点处引出一条GND线。衔接图如图4所示。
2.4 摄像模块
本规划中需求在路由器上挂载摄像头，以判别路况，实时检测小车的行进情况。
摄像头有数字式的和模拟式的，本次规划选用的是数字摄像头，重要组成部分是镜头、图画传感器和DSP操控芯片。它支撑OPENWRT体系，为YUV/MJPG动态格局输出，是一种免驱动摄像头，能够将其衔接到所支撑的操作体系渠道上。摄像头在体系上主动装备驱动，且具有30万像素，640×480分辨率，能够满足本规划需求。
本规划将摄像头挂载到路由器上，通过摄像头的USB接口衔接在路由器上，在路由器上装置摄像头所需求的驱动软件，让摄像头正常作业，将其收集到的数字图画信号通过路由器传送给单片机进行处理，处理后的视频信号通过路由器Wi-Fi信号发送出去，而手机或电脑连上智能小车的专属Wi-Fi，并翻开小车APP软件，然后接纳到视频信号，完结实时情况监测。
2.5 电机驱动模块
电机驱动模块中的电机选用的是直流电机，选用L298N驱动芯片作为电机驱动模块的中心部件。L298N内部有两个全双桥的H型驱动电路，是一种二相和四相电机的专用驱动集成电路，该芯片驱动电流大，抗噪能力强，彻底满足本规划需求。
本次规划选用直流电机并联的方法，用一个L298N芯片驱动4台直流电机，其输入端能够直接和单片机的I/O口相连，完结对电机滚动的方向的操控。驱动芯片L298N的使能端ENA和ENB接5 V电源，由IN1～IN4组合操控电机的正转、回转和中止。电路中运用8只整流二极管构成维护电路。电机驱动电路原理如图5所示。
电机的驱动情况通过单片机输出信号，即L298N的输入信号来操控。由使能端ENA、输入信号IN1和IN2操控电机M1/M3；使能端ENB、IN3和IN4操控电机M2/M4。在规划中ENA和ENB接5 V电源，为高电平，因而只需操控IN1～IN4操控电机的情况即可。详细的电机驱动情况如表1所示。
当两个操控信号一起为低电平或一起为高电平时，电机都不能滚动；只要一个为高电平，一个为低电平时，电机才干滚动，而且输入的低电平和高电平次序不一样滚动的方向也就不一样，然后完结小车的转向操控。
2.6 LED指示电路
LED指示电路图如图6所示。本次规划LED的作用是当电源通电今后，LED先闪耀3次，然后四排灯顺次流水式亮起，既起到电源通电提示作用，又能够完结流水灯的作用，还能够作为小车运动的指示灯，使得相应的前后左右排灯亮起。
3 软件规划
3.1 软件规划的结构
本规划的体系程序包含显现程序、电机驱动程序、串口中止程序、主程序和小车运动操控程序等。操控及显现程序流程图如图7所示。软件编程是在Keil渠道运用C言语来完结的。
3.2 智能小车APP软件
本规划是用手机操控小车运动，因而在手机端需有APP软件，规划中选用已有的软件，通过手机的操控，终究能够完结小车的前后左右的运动功用，还能够实时检查视频。手机APP软件设置如图8所示，手机APP软件操控如图9所示。
4 定论
本规划是依据STM32单片机的智能电动小车，项目上增加了Wi-Fi模块，使得智能小车的操控愈加完善。通过迷你路由器，Wi-Fi的覆盖面积增大，使得手机或电脑操控功用增强。装置摄像头让小车的运动具有实时监控性，让小车运动愈加灵敏。摄像头的运用更有利于小车避障、寻轨等。通过软硬件相结合的规划，终究完结了估计的功用。该体系规划简略，操控精度高，而且扩展性好，能够运用于车间、路面的实际情况监控等场合，也能够作为智能小车进一步研讨的渠道，具有必定的实际意义。
参考文献
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本文来源于科技期刊《电子产品世界》2019年第10期第77页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
