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基于wifi控制的无人侦查智能车论文
大学生科技创新活动项目
研究报告
基于wifi控制的无人侦查智能车
（济南职业学院，山东济南250100）
摘要：
随着电子技术和计算机术的飞速发展和人们生活水平的不断提高，各种各样的智能化、微型化的电子产品已广泛地应用于日常生活的各个领域，电子密码锁就是这样一个为实现防盗而诞生的电子产品，它安全性更高，使用方便灵活，其性能远远优于传统的机械锁，能更好的满足人们的需要。
单片机广泛应用于生活生产中的各个自动控制领域，单片机的应用有利于产品的小型化、智能化、多功能化，有助于提高效率，提高质量，减少能源材料消耗，保证安全等，是微控技术的发展和体现。
本文从经济实用的角度出发，从加深对单片机理论的理解和熟练电子设计过程的角度出发，采用凌阳单片机、STC单片机为主控芯片加上键盘输入电路和由逻辑元器件、发光二极管等电子元件组成的简单外围电路，用汇编语言编写单片机控制程序，设计了一款可以更改密码具有错误警报提示的十位数字密码锁。
经实验证明，该密码锁具有设计合理，简单易行，成本低，安全实用等特点，适合居家住宅、办公用锁等要求，具有较高实用价值。
也是单片机产品开发和应用的一种体现。
关键字:
VB软件安卓软件单片机步进电机1062液晶显示器wifi模块摄像头
目录
第1章研究背景………………………………………………………………
（1）
第2章研究内容………………………………………………………………
（1）
2.1研究目标……………………………………………………………………
（1）
2.2研究方法……………………………………………………………………
（1）
2.3团队分工……………………………………………………………………
（2）
2.4研究计划……………………………………………………………………
（2）
第3章研究过程………………………………………………………………
（2）
3.1上位机软件的开发…………………………………………………………
（2）
3.1.1VB软件开发……………………………………………………………
（2）
3.1.2Android软件开发……………………………………………………
（2）
3.2下位机主控系统……………………………………………………………（3）
3.3电机驱动模块………………………………………………………………（3）
3.4测距模块……………………………………………………………………（4）
3.5LCD显示模块………………………………………………………………（5）
3.6WiFi模块…………………………………………………………………（5）
第4章研究成果………………………………………………………………（6）
4.1实现WiFi模块与PC或Android通讯……………………………………（6）
4.2完成总体设计框图…………………………………………………………（7）
4.3完成系统硬件设计…………………………………………………………（8）
4.3.1单片机电路………………………………………………………………（9）
4.3.2软件设计……………………………………………………………（10）
4.4显示系统……………………………………………………………………（10）
4.5电机驱动模块………………………………………………………………（11）
4.6电源设计……………………………………………………………………（12）
4.7WiFi智能小车存在的问题…………………………………………………（14）
参考文献…………………………………………………………………………（15）
答谢……………………………………………………………………………（16）
第1章研究背景
WiFi全称WirelessFidelity,是当今使用最广的一种无线网络传输技术。
实际上就是把有线网络信号转换成无线信号，供支持其技术的相关电脑，手机，PDA等接收。
手机如果有WiFi功能的话，在有WiFi无线信号的时候就可不通过移动联通的网络上网，所以也就衍生了通过手机利用WiFi信号实现控制作用的一些电子产品。
当其作为控制信号载体使用时，相对于红外信号和蓝牙信号等具有传输距离远、传送速度快等优点，Wifi信号在无障碍环境中传输距离为300米左右，室内有障碍的情况下传输距离也在100米左右，所以用它作为控制信号其性能远远优于红外和蓝牙信号。
随着社会经济的迅速发展,大型商场､机场､车站､会展中心及物流仓库等大型人流､物流场所的规模和数量不断增加,大中城市的高层,高档商用楼日益增多,规模迅速壮大,其安保需求也日趋迫切｡巡逻智能车机器人是一个集感知环境､线路规划､行动决策,行为控制､信息传感以及报警装置为一体的多功能综合｡将机器人用于安保工作､军事侦察具有广阔的应用前景｡近年来已受到国内外特别关注,已成为机器人技术的一个新的发展分支｡
综上所述,基于Wifi信号控制的遥控智能小车机器人也已问世于电子产品世界,其应用也会日趋广泛｡鉴于对它的开发和研究也成为当下的热门技术,对人们的生活和高科技的发展探索都有很高的价值意义｡
第2章研究内容
2.1研究目标
开发一款Android手机控制软件，制作一款智能车。
智能车包含wifi通信，视频传输，图像的简单识别，电机驱动，超声波测距和12864液晶显示屏。
2.2研究方法
研究方法是指在研究中发现新现象、新事物，或提出新理论、新观点，揭示事物内在规律的工具和手段。
这是运用智慧进行科学思维的技巧，一般包括文献调查法、观察法、思辨法、行为研究法、历史研究法、概念分析法、比较研究法等。
研究方法是人们在从事科学研究过程中不断总结、提炼出来的。
由于人们认识问题的角度、研究对象的复杂性等因素，而且研究方法本身处于一个在不断地相互影响、相互结合、相互转化的动态发展过程中，所以对于研究方法的分类目前很难有一个完全统一的认识。
2.3团队分工
团队所负则任务如:
表1所示
表1团队分工
人员
模块划分
必备条件
王洪超
wifi模块与单片机联通
安卓软件开发
通信畅通无阻
郑鹏
Android上位机软件编程
12864液晶显示器编程
可控单片机
文字显示图像显示
李培培
单片机控制电动机控制摄像头舵机
控制自如方便快捷
刘振良
亚克力机体制作
电源部分设计制作
保证电源稳定可靠持续
2.4研究计划
13.09.01——13.09.30整体设计，绘制电路图及项目装配图
13.10.01——13.10.30制作机械手臂和系统主体框架
13.11.01——13.11.30制作测距、无线控制模块等
13.12.01——13.12.30安装红外摄像头，制作wifi无线模块
14.03.01——14.04.30编写单片机控制程序，手机无线控制软件，系统调试
第三章研究过程
3.1上位机软件的开发
3.1.1VB软件开发
VisualBasic是一种由微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言。
从任何标准来说，VB都是世界上使用人数最多的语言——不仅是盛赞VB的开发者还是抱怨VB的开发者的数量。
它源自于BASIC编程语言。
VB拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库，或者轻松的创建ActiveX控件。
程序员可以轻松的使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。
3.1.2Android软件开发
Android是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由Google公司和开放手机联盟领导及开发。
尚未有统一中文名称，中国大陆地区较多人使用“安卓”或“安致”。
Android操作系统最初由AndyRubin开发，主要支持手机。
2005年8月由Google收购注资。
2007年11月，Google与84家硬件制造商、软件开发商及电信营运商组建开放手机联盟共同研发改良Android系统。
3.2下位机主控系统
采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车。
其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。
这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。
因此，这种方案是一种较为理想的方案。
针对本设计特点——多开关量输入的复杂程序控制系统，不能用精简I/O口和程序存储器的小体积单片机，D/A、A/D功能也不必选用。
根据这些分析,我选定了STC12C5A60S2单片机作为本设计的主控装置，51单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是51单片机价格非常低廉。
3.3电机驱动模块
我选用了L298N驱动芯片，这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。
因此决定采用使用功率三极管作为功率放大器的输出控制步进电机。
3.4测距模块
超声波传感器用于超声控制元件，它分为发射器和接收器。
发射器将电磁振荡转换为超声波向空气发射，接收器将接受的超声波进行声电转换变为电脉冲信号。
实质上是一种可逆的换能器，即将电振荡的能量转换为机械振荡，形成超声波；或者有超声波能量转换为电振荡。
常用的传感器有T40-XX和R40-XX系列，UCM-40T和UCM-40R系列等；其中T代表发射传感器，R代表接收传感器，40为中心频率40KHZ。
3.5LCD显示模块
带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集。
利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。
可以显示8×4行16×16点阵的汉字。
也可完成图形显示。
低电压低功耗是其又一显著特点。
由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块
3.6WiFi模块
RM04模块为串口或TTL电平转WIFI通信的一种传输转换产品，Uart-Wifi模块是基于Uart接口的符合wifi无线网络标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11协议栈以及TCP/IP协议栈，能够实现用户串口或TTL电平数据到无线网络之间的转换。
一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程度远远低于传统的有线网络。
如果只是几台电脑的对等网，也可不要AP，只需要每台电脑配备
无线网卡。
AP为AccessPoint简称，一般翻译为“无线访问节点”，或“桥接器
”。
它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。
有了AP，就像一般有线网络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。
特别是对于宽带的使用，WiFi更显优势，有线宽带网络（ADSL、小区LAN
等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。
普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上网。
3.7车体制作
我选择的车体是亚克力透明板材。
它是一种化学材料。
化学名叫做"PMMA"属丙烯醇类，俗称"经过特殊处理的有机玻璃"，在应用行业亚克力的原材料一般以颗粒、板材、管材等形式出现。
亚克力又称特殊处理的有机玻璃，系有机玻璃换代产品，用亚克力制作的灯箱具有透光性能好、颜色纯正、色彩丰富、美观平整、兼顾白天夜晚两种效果、使用寿命长、不影响使用等特点，此外，亚克力板材与铝塑板型材、高级丝网印等可以完美结合，亚克力吸塑是提高营业店面档次，统一企业形象最好的户外广告形式。
同时亚克力板材也具有良好的可塑造性，已加工，可以通过加热使其变形，方便制作出自己想要的作品。
第4章研究成果
4.1实现WiFi模块与PC或Android通讯
通过小型路由器来实现。
该方案是在小车端安装一个小型路由器，是小车周围一定范围具有WIFI覆盖，然后将手机连接到路由器IP地址，对其发送指令，路由器接收指令后对单片机串口发送数据指令，实现控制。
系统框图如下：
图1通讯程序系统框图
通过比较以上两种方案。
方案一虽然可以实现小车超远程控制，但开发成本较高，相对于大一学生来说技术难度较大，而且控制过程要消耗上网流量。
而方案二则相对简单，开发难度较低，适合制作玩具小车，因此我们选择了方案二。
4.2完成总体设计框图
遥控小车系统总框图如图2所示。
通信
图2控制流程图
4.3硬件系统设计
4.3.1单片机电路
1.单片机选择
在这里，单片机要实现对电机驱动模块的控制，同时还要有路由器进行串口通信，为了能够控制电机转速，可以使用单片机的定时器来实现，利用单片机定时器功能控制IO口产生脉冲，通过脉冲调节电机转速。
考虑到单片机要实现以上功能，选择使用STC12C5A60S2来构成电路。
STC12C5A60S2是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
具有以下标准功能：
8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。
另外STC89X52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
最高运作频率35MHz，6T/12T可选。
此外，STC12C5A60S2设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。
空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
该单片机主要特性：
•8031CPU与MCS-51兼容
•8K字节可编程FLASH存储器（寿命：
1000写/擦循环）
•全静态工作：
0Hz-24KHz
•三级程序存储器保密锁定
•128*8位内部RAM
•32条可编程I/O线
•两个16位定时器/计数器
•6个中断源
•可编程串行通道
•低功耗的闲置和掉电模式
2.晶振选择
由于该课题的小车端是通过单片机串口通信接收收手机是控制指令，因此需要对单片机定时器初值进行设置，若采用常用12M晶振，初值不一定是整数，通信时便会产生积累误差，进而产生波特率误差，影响通信的同步性。
采用11.0592M晶振可以得到非常准确的数值，因此在制作过程中最好采用11.0592M或其整数倍的晶振。
4.3.2软件设计
单片机应用系统设计与一般电子系统设计的差别在于，它既要构成硬件逻辑电路，也要设计相应的支持软件。
KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，该系统全WINDOWS界面且库函数丰富，调试功能强大、生成代码率很高。
本程序的主要思路是，利用单片机的计数器计时，控制IO口产生PWM波用于控制电机转速。
利用P0口控制12864液晶显示。
其控制流程大致如下如所示：
否
是
否
是
图3程序框图
4.4显示系统
显示系统既可以选择使用LED，也可以选择使用LCD。
就本系统的功能来说，使用LED已经可以实现功能，不过考虑到使用LCD，可以输出英文字符，从而使得显示系统能够更加美观，同时也能更好的达到提高自己的目的，所以最后选择使用液晶屏LCD。
由于本次设计所要显示的内容不多，并不需要太大的液晶屏来显示。
所以选择使用12864来进行显示。
12864液晶每次可以显示2行16个字符，总共32个字符，而且可以显示所有的ASCII码，包括标点，数字，英文大小写等，因此，使用该液晶屏可以很好的实现显示功能。
12864显示屏的主要技术指标如表2所示。
表2主要技术指标
LCD12864显示容量：
128*64个字符
芯片工作电压：
4.5-5.5V
工作电流：
2.0mA（5V）
最佳工作电压：
5V
字符尺寸：
2.95X4.35（WXH）mm
1602液晶显示屏共有20个引脚，其各个引脚的功能如表3所示。
表312864显示屏的引脚
引脚
编号
符号
引脚说明
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
DATAI/O
2
VDD
电源正极
10
D3
DATAI/O
3
VL
液晶显示偏压信号
11
D4
DATAI/O
4
RS
数据命令选择端（H/L）
12
D5
DATAI/O
5
R/W
读写数据端（H/L）
13
D6
DATAI/O
6
E
使能信号
14
D7
DATAI/O
7
D0
DATAI/O
15
BLA
背光源正极
8
D1
DATAI/O
16
BLK
背光源负极
4.5电机驱动模块
由于小车底盘电机额定电压为12V，度电机驱动模块选择了常用12V电机驱动芯片L298N。
L298N恒压恒流桥式2A驱动芯片，L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4．5～7V电压。
4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2．5～46V。
输出电流可达2．5A，可驱动电感性负载。
1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。
L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动。
4.6电源设计
小车电机启动时电流较大，可能会将电源的电压瞬间拉低，导致单片机和路由器不能正常工作，因此必须设计一个可靠的供电系统。
解决该问题常用以下三种方法：
1）、选用性能更好的的电源：
2）、采用独立电源供电，即使用两个电源分别给单片机和电机供电；
3）、在电源附近并联一个较大值的电容，当电机启动时，电流较大，电容中的电可以补偿一部分电流，保证电压不至于太低。
以上三种方案中，方案1）成本过高，方案2）电路繁琐，均不适合小型设备的应用，所以我们选择了方案3）。
结束语
该项目的独特创新之处在于小车的控制是通过手机来实现，而不是遥控手柄,从而使用更加方便，实现用WIFI技术对玩具小车进行遥控控制，包括小车前进、后退、转弯,超声波测距,12864显像等功能。
该项目开发的Android软件和基于WIFI的控制系统不仅可以控制小车，稍做改动就可用来控制电脑、家用电器甚至探测、排爆机器人等，通过路由器桥接的方式可以构建成小型的智能家居,同时也可用于地质检测设备的手持终端。
因此，该项目的成果将不仅仅局限于一个遥控小车，更具有价值的是手机远程控制系统。
如今国外的几家公司推出了基于苹果手机控制航模和玩具赛车的产品。
目前基于Android手机和WIFI技术开发的娱乐软件较多，而控制机电产品的软件和专利相对较少。
2011年11月数据，Android占据中国智能手机操作系统市场58%，其应用领域和市场份额也在急速向平板电脑、消费电子、智能家电领域扩张。
WIFI具有较强的数据传输能力，普通智能手机完全能达到1M/S以上的速度。
因此，今后在此方面的的研究一定会大大增加，具有很好的实用价值。
参考文献
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电子工业出版社2009.01.01
[2]孙和平单片机微机原理与接口技术冶金工业出版社2012.01.15
[3]张勇GoolgeAndroid开发技术西安电子科技大学出版社2011.10.01
[4]郭宏志Android应用开发详解电子工业出版社2011.08.01
[5]李刚疯狂Android讲义电子工业出版社2011.06.01
[6]林卓然VB语言程序设计（第3版）电子工业出版社2012.06.01
[7]田保军VB程序设计案例教程电子工业出版社2012.12.01
[8]王渊峰Altium_Designer10科学出版社2011.11
致谢
本研究及学位论文是在我的导师,腾老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。
他严肃的科学态度，严谨的治学精神精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。
腾老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向腾老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
我还要感谢在一起愉快的度过毕业论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持,我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。
在论文即将完成之际,我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意。
最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!
最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢！
附录
附录1WiFi接收与发射
#include"intrins.h"
typedefunsignedcharBYTE;
typedefunsignedintWORD;
#defineFOSC18432000L//系统频率
#defineBAUD9600//串口波特率
#defineNONE_PARITY0//无校验
#defineODD_PARITY1//奇校验
#defineEVEN_PARITY2//偶校验
#defineMARK_PARITY3//标记校验
#defineSPACE_PARITY4//空白校验
#definePARITYBITEVEN_PARITY//定义校验位
sfrAUXR=0x8e;//辅助寄存器
sfrS2CON=0x9a;//UART2控制寄存器
sfrS2BUF=0x9b;//UART2数据寄存器
sfrT2H=0xd6;//定时器2高8位
sfrT2L=0xd7;//定时器2低8位
sfrIE2=0xaf;//中断控制寄存器2
#defineS2RI0x01//S2CON.0
#defineS2TI0x02//S2CON.1
#defineS2RB80x04//S2CON.2
#defineS2TB80x08//S2CON.3
sfrP_SW2=0xBA;//外设功能切换寄存器2
#defineS2_S00x01//P_SW2.0
bi
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