基于89C52单片机的WIFI智能小车设计.docx

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基于89C52单片机的WIFI智能小车设计

毕业设计说明书

设计题目:

基于89C52单片机的WIFI智能小车设计

目　录

摘要

WIFI智能小车由电机、小车车体、89C52控制芯片、WIFI收发模块、电机驱动、舵机、电源、摄像头等主要部件以及灯光、蜂鸣器、电平转换等辅助模块构成。

WIFI智能小车利用笔记本或手机等能连接无线路由器的终端智能设备连接到路由器，通过应用软件显示路由器上摄像头上采集到的视频信号，再通过这些智能的终端设备发送控制指令到无线路由器，通过无线路由器将指令传送给单片机进行处理。

然后通过单片机控制电机驱动驱动电机转动、舵机转动，从而实现控制小车的运动及视频采集。

关键词路由器；wifi；智能小车；89C52

第1章论述

现在是一个智能化的时代，各种智能化设备正在逐步替代人为的操作。

随着汽车工业的迅速发展，关于智能汽车的研究也就越来越受人关注。

全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。

设计的WIFI智能小车能够实自动寻迹、避障功能，可程控行驶速度、电脑手机WIFI连接控制行驶及其他的控制方式。

本系统能实现对小车的运动状态进行实时控制。

系统控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。

本设计以89C52为控制核心，利用超声波传感器检测道路上的障碍并测量小车与障碍之间的距离，小车通过红外传感器能够的自动避障，通过改变PWM信号的占空比可以控制快慢速行驶，以及自动停车，自动寻迹等功能。

通过对本小车研究，我们可以初步构建智能汽车的模型与理论基础。

对于智能汽车的研究，国内外都有很大的成就，谷歌的无人驾驶汽车，已经能够在高速公路上安全行驶数千公里，在高速行驶下都能有这么好的操控能力，无非是智能汽车领域的一座里程碑。

对于智能泊车系统，现在也已经进入了民用领域，很多车型也装配了该系统，有了他，汽车用超声波传感器扫描路面两侧，通过比较停车的空间和车辆的长度，自动寻找合适的停车位。

找到合适位置后，驾驶者只需控制刹车，车辆自动控制转向操作，即可将车停进停车位，并且液晶屏会有相应的显示。

本设计选用的89C52单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发，其结构是8048的延伸，改进了8048的缺点，具有指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。

采用40引脚双列直插式DIP。

其内部有128个RAM单元及4K的ROM。

89C52有两个16位定时计数器，两个外中断，三个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口。

89C52内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用22.1184MHz的晶振频率。

由于89C52的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故用来作为控制核心。

新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了良好的基础。

本设计主要研究内容就是基于89C52设计一部WIFI智能小车，小车能够实现自动循迹，自动避障，超声波测量距离。

WIFI遥控的智能小车控制系统，包括了对驱动电路，红外通讯以及无线视频通信等的探索和研究。

本项目文主要从小车设计方案的选取、硬件设计、软件设计、测试结果方面进行主要论述。

我们在第3章主讲单片机与路由器的设计，包括了单片机最小系统的电路设计对路由器进行刷机处理；整个小车的一个供电电源的设计，需要通过电源给整个系统供12V、8V、5V等几个电压；电机的驱动模块，详细的说明了电机驱动的原理，视频信号的采集；第4章程序的设计给出了程序整体的流程图及编写思想；第5章调试简述整机的每个模块调试及方法。

第2章方案论证及选择

2.1总体设计方案

WIFI智能小车需要由WIFI模块、电机驱动模块、核心控制模块、摄像头模块等构成。

2.1.1整机系统

如图2-1所示。

项目系统包括路由器、单片机最小系统、电机驱动电路、电机、电平转换电路、电源电路、舵机、摄像头、蜂鸣器电路、灯光电路等。

路由器用于接收电脑等终端设备发送的指令和将摄像头采集到的视频信号传送到电脑等终端设备；单片机最小系统是整个小车的控制核心，控制着各个模块统一协调工作；电机驱动电路用于驱动电机转动，可以使电机产生正转、反转，从而使车体产生前进、后退、转弯等动作；电机的作用就是使整个车体运动；电平转换电路是将路由器输出的3.3V串口电平转换为单片机能判断的高低电平；电源电路作用是为整个小车系统共电；舵机制作成云台，然后装上摄像头，使摄像头可实现上下、水平方向180度旋转调节；摄像头用于采集视频信号；蜂鸣器电路用于报警提示；照明电路为小车在夜间行驶提供照明。

2.1.2整机工作原理

由电脑终端，通过WIFI无线网络连接到路由器，再通过电脑应用软件，向路由器发送控制命令及数据。

路由器接收到数据后通过内部的串口发送软件，将接收到的命令和数据，通过路由器串口发送到89C52单片机的串口端，单片机接收到这些命令后执行相应的指令，如：

驱动小车运动、舵机运动、蜂鸣器鸣叫、照明电路的开关等。

视频信号，通过摄像头采集之后通过路由器发送到电脑终端，并在其应用软件中显示摄像头采集到的视频信号。

2.2系统方案的选择与比较

方案一：

选择网上已经经过改装过的wifi小车专用的TP—LINKWR703N无线路由器做为我们wifi小车的wifi连接模块，使用MSP430g2553单片机作为wifi小车的控制芯片。

自己再够买元器件，自己搭接电源、驱动电路及单片机最小系统。

方案二：

利用网上大家公认做wifi小车较好的大亚db120-wg无线路由器，作为我们的wifi智能小车的wifi连接模块，使用我们教学用的51系列单片机89C52做为我们wifi智能小车的控制芯片。

利用手里面现有的一些电源、驱动等模块等制作我们的wifi智能小车。

方案选择：

基于我们对成本和制作性的考虑我们选取的是方案二。

第3章硬件电路设计

3.1DB120-WG无线路由器

路由器如图3-1：

图3-1db120-wg路由器

路由器内部如图3-2所示。

图3-2路由器内部结构图

3.1.1刷机固件介绍

固件wifi-robots-openwrt-RG100A_DB120-cfe固件说明：

1、Ser2net已设置开机启动

2、mjpg_streamer开机启动。

摄像头只有2种驱动，uvc和301，目前开机mjpg_streamer缺省启动了301摄像头，301摄像头无需设置直接跳到第3步，uvc需要修改下即可ssh登陆后，vietc/init.d/wificar，找到摄301像头参数mjpg_streamer-b-i"input_uvc.so-r640x480-f30"-o"output_http.so-p8080-w/web"修改为uvc参数mjpg_streamer-b-i"input_uvc.so-r352x288-f15-y"-o"output_http.so-p8080-w/web"然后在putty命令行下输入chmod777/etc/init.d/wifirobot更改属性输入/etc/init.d/wificarenable启动该配置文件重启路由器，301摄像头设置完成。

3、支持Luci/web管理,错误设置后不能进入的，可以长按复位键回初始模式

4、网络设置，目前是AP模式，IP:

192.168.1.1。

3.1.2刷机步骤

1、网线连接电脑和路由器的LAN1（靠近电源那个网口，升级只能使用此口，有的版本丝印不是LAN1，反正记住靠近电源的那个口即可），电脑IP设置为

192.168.1.169/255.255.255.0，192.168.1.1；设置完成点击网络邻居，选择属性，选择升级用的有线网口，右键点修复。

2、用USBTTL线接好路由的GND、RXD、TXD三条线（VCC电源千万别接，会烧路由），打开putty，选好端口号，端口号请查看电脑设备管理器，设置波特率为115200，点击下面的Open。

3、路由器通电，接线且设置正确的话，putty窗口应该出现路由器的信息，在通电3秒内，按下键盘的回车键，阻止路由器CFE启动，这时候应出现CFE>。

4、输入小写ea，ea之间有个回车键，然后再按下y，点击回车，路由器开始擦除清除原系统固件。

清除之后，路由会持续输出很多命令行，且不会停止，我们不用管，关掉路由电源。

5、重新打开路由电源，和第四步一样，通电3秒内按下回车键阻止CFE继续启动打开浏览器，输入192.168.1.1，应看到上传固件的的选择文件，putty窗口也会出现路由器升级进度信息，此时千万不要断电，理论上此时断电会刷坏路由器，升级完成后，耐心等待5分钟，路由器会自动重启。

6、等待路由启动后，等待几分钟再次重启一次路由，打开网页192.168.1.1，输入密码登陆进入路由器的设置，将路由器的无线网络开启，只有这样电脑等终端设备才能通过wifi信号和路由器连接。

7、用putty登陆路由，转到/etc/init.d/目录，可以看到一个ser2net.conf文件，打开它可以看到路由串口的配置信息，默认配置的波特率是9600,8位数据位，1位停止位，无校验位。

完成之后需要设定mjpg-streamer和ser2net随机启动，不然没法正常工作。

8、由于我使用的摄像头是301芯片的，在电脑上显示会花屏，所以还需要对脚本进行修改，其操作步骤如下：

具体步骤：

a、登陆路由器：

telnet192.168.1.1（IP地址根据你的路由器实际地址而定）。

b、编辑脚本/etc/init.d/wificar：

#vi/etc/init.d/wificar（在START=80后面增加一行killallmjpg_streamer，修改后的脚本看下面内容。

）

#!

/bin/sh/etc/mon

START=80

killallmjpg_streamer

start（）{

mjpg_streamer-b-i"input_uvc.so-r640x480-f15"-o"output_http.so–

p8080-w/web"

#mjpg_streamer-b-i"input_uvc.so-r352x288-f15-y"-o"output_http.

so-p8080-w/web"

ser2net

}

stop（）{

killallmjpg_streamer

killallser2net

}

c、保险起见，修改wificar脚本权限。

#chmod-777

d、重启路由器。

#sync；sync；reboot

9、插上301芯片的摄像头，在电脑上打开我们的一个wifi小车的控制界面软件，选择wifi控制模式，然后打开视频，这时我们可以看到一个稳定视频信号通过路由器无线传送到了我们的电脑终端，至此说明我们路由器刷机及其配置完成。

3.2单片机最小系统设计

最小系统主控芯片是宏晶公司MCS-51系列单片机中的89C52。

3.2.1主控制芯片89C52

　　89C52是宏晶公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用ETC公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。

它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于80C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。

89C52内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出（I/