基于Wi-Fi模塊手機(jī)控制小車的設(shè)計(jì)與制作*①
尹學(xué)愛趙榮霞馬國(guó)利
(濱州學(xué)院光電工程系山東 濱州256603)
①*國(guó)家自然科學(xué)基金,項(xiàng)目編號(hào):41201368;濱州學(xué)院教研項(xiàng)目,項(xiàng)目編號(hào):BYJYWZ201211
摘 要:以智能玩具小車為硬件平臺(tái),以AT89S51單片機(jī)為控制中心,通過Wi-Fi模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,由太陽(yáng)能電池板和電池為混合動(dòng)力,制作了手機(jī)智能控制的多功能小車.具有音樂播放,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境溫度,通過攝像頭實(shí)時(shí)查看周圍環(huán)境等功能.
關(guān)鍵詞:Wi-Fi模塊太陽(yáng)能電池板單片機(jī)
作者簡(jiǎn)介:尹學(xué)愛(1979-),女,實(shí)驗(yàn)師,主要從事大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)和教學(xué)研究.
收稿日期:(2015-06-01)
1引言
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,Wi-Fi應(yīng)運(yùn)而生,Wi-Fi是一種可以將個(gè)人電腦、手持設(shè)備(如PDA,手機(jī))等終端以無線方式互相連接的技術(shù)[1,2].Wi-Fi在掌上設(shè)備上應(yīng)用越來越廣泛,而智能手機(jī)就是其中一份子.與早前應(yīng)用于手機(jī)上的藍(lán)牙技術(shù)不同,Wi-Fi具有更大的覆蓋范圍和更高的傳輸速率,因此Wi-Fi手機(jī)成為了目前移動(dòng)通信業(yè)界的時(shí)尚潮流[3].
將太陽(yáng)能作為動(dòng)力源,通過Wi-Fi來傳輸數(shù)據(jù),單片機(jī)作為控制單元,將三者結(jié)合到一定的硬件平臺(tái)就產(chǎn)生了現(xiàn)在社會(huì)上廣泛使用的嵌入式產(chǎn)品[4,5].我們?cè)O(shè)計(jì)的多功能智能Wi-Fi小車,將太陽(yáng)能、Wi-Fi模塊和單片機(jī)三者有機(jī)結(jié)合,具有體積小,功耗低,穩(wěn)定性好,功能復(fù)雜,成本低等優(yōu)點(diǎn).
2設(shè)計(jì)方案
2.1太陽(yáng)能電池充電
通過太陽(yáng)能電池板實(shí)時(shí)地向電池充電,那么在有陽(yáng)光的環(huán)境下可以提供永久的電源來滿足小車對(duì)電能的需求.采用單晶硅貼片的太陽(yáng)能電池板,單晶硅電池是一種將硅礦石采用燒結(jié)、拉晶、制極等工藝,再按照相關(guān)的工藝要求將其切割成適當(dāng)?shù)男∑?,?jīng)焊接線連接在一起形成組片,由于它的基片很薄,所以小功率的電池還需要再安裝在絕緣基板上使用,而大功率的采用強(qiáng)化玻璃將片基層壓于絕緣基板內(nèi),最后加上鋁合金框架進(jìn)行保護(hù)所制成的平板電池.受單片機(jī)和Wi-Fi模塊電壓的限制,使用的是5 V電池.蓄電池是一種儲(chǔ)存電能的容器,常被作為其他電路的“能源基地”.由于太陽(yáng)能電池所產(chǎn)生的電力有限,因此要盡可能地?cái)U(kuò)大“基地”的儲(chǔ)電容量,但也不能無限擴(kuò)大.
2.2單片機(jī)控制
圖1 單片機(jī)電路圖
2.3WiFi模塊應(yīng)用
wiCam模塊是利用Wi-Fi技術(shù)制作的一個(gè)集成化、多功能的模塊[6,7].wiCam模塊(型號(hào)wiCam264),是一種支持Wi-Fi無線傳輸?shù)囊曨l模塊,其支持H264視頻壓縮,支持Wi-Fi無線數(shù)據(jù)傳輸,用戶可以通過手機(jī)、平板電腦或者筆記本電腦接收視頻圖像,同時(shí)模塊亦提供了輸入輸出串口,方便用戶通過Wi-Fi控制自有設(shè)備.wiCam模塊如圖2所示.
圖2 wiCam模塊
2.3.1視頻傳輸
wiCam視頻服務(wù)端口5544,UDP模式,客戶端命令,?;顖?bào)文向該端口,視頻流也來自該端口.當(dāng)連接成功后,點(diǎn)擊“開啟”鍵,即可實(shí)現(xiàn)視頻傳輸,可以很方便地實(shí)時(shí)查看小車周圍的環(huán)境.
2.3.2I/O控制小車狀態(tài)
如圖3所示 ,點(diǎn)擊“UDP關(guān)閉”鍵,即啟動(dòng)控制.開關(guān)(IO2-5)來控制小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn),當(dāng)點(diǎn)擊相應(yīng)的鍵時(shí)即可實(shí)現(xiàn)控制功能.下面的翻轉(zhuǎn)(IO2-5)鍵就是對(duì)上面功能鍵的電平翻轉(zhuǎn).比如當(dāng)點(diǎn)擊開關(guān)IO2后,實(shí)現(xiàn)了小車的前進(jìn)功能,當(dāng)再點(diǎn)擊下面的翻轉(zhuǎn)IO2時(shí),就使電平發(fā)生了轉(zhuǎn)換.因?yàn)槭腔谑謾C(jī)的控制平臺(tái),由原始遙控器控制的幾十米變成了200 m,控制距離大大增加.
圖3 I/O控制界面
2.3.3串口收發(fā)數(shù)據(jù)
單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)功能強(qiáng)大的全雙工的異步串行口,通過軟件設(shè)置波特率為9 600,由片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器產(chǎn)生.將DS18B20讀取的數(shù)據(jù)寫入到SBUF中,通過串口發(fā)到wiCam模塊,即可實(shí)現(xiàn)在手機(jī)屏幕上顯示周圍環(huán)境的溫度.
2.4添加模塊
3工作原理及性能分析
當(dāng)小車啟動(dòng)后,將手機(jī)連接到Wi-Fi模塊可進(jìn)行控制.在手機(jī)界面有相應(yīng)的按鍵來調(diào)節(jié)單片機(jī)I/O的電平高低狀態(tài),其中有可以控制前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)以及停止位,可以很輕松靈活地控制小車.
因?yàn)閃i-Fi模塊上嵌有攝像頭,而且可以實(shí)時(shí)地傳輸視頻,那么我們就可以將手機(jī)由控制界面切換到視頻接收界面,并且可以改變脈寬來使攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng).同時(shí)在有陽(yáng)光的環(huán)境下,太陽(yáng)能電池板會(huì)不斷給電池充電,達(dá)到了節(jié)能的目的,而且可以長(zhǎng)時(shí)間提供動(dòng)力源.總而言之,Wi-Fi小車實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單控制,多功能體現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn).
圖4 Wi-Fi小車
我們采用的單片機(jī)使用溫度在0~70℃,所以符合溫度環(huán)境的要求.再者Wi-Fi模塊的數(shù)據(jù)傳輸受周圍環(huán)境影響不是很大,所以可以確保傳輸數(shù)據(jù)的完整與準(zhǔn)確性.通過測(cè)試得知手機(jī)控制的范圍在
200 m左右,可以說是遠(yuǎn)距離控制了,方便準(zhǔn)確.完成制作后,作品實(shí)物外形照片見圖4.
4結(jié)束語(yǔ)
利用手機(jī)控制,將單片機(jī)與Wi-Fi模塊緊密地聯(lián)系在一起.手機(jī)遠(yuǎn)距離控制,攝像頭實(shí)時(shí)拍攝,采用了太陽(yáng)能電池板給系統(tǒng)供電,極大地提高了小車的續(xù)航能力.采用太陽(yáng)能電池板與蓄電池相結(jié)合的供電方法,不僅杜絕了一次性電池對(duì)環(huán)境的污染,而且避免了常規(guī)充電電池供電時(shí)間短,充電麻煩,能源浪費(fèi)等問題.
參 考 文 獻(xiàn)
1陳俊.基于手持設(shè)備的WiFi芯片的固定設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn):[學(xué)位論文].呼和浩特:內(nèi)蒙古大學(xué),2011
2高青云.基于433MHZ頻段無線模塊和wifi技術(shù)的無線點(diǎn)菜系統(tǒng):[學(xué)位論文].北京:北京郵電大學(xué),2013
3高峰,高澤華.無線城市電信級(jí)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)(第2版).北京:人民郵電出版社,2011.11~67
4楊中敏.低碳推動(dòng)綠色新型太陽(yáng)能冷暖空調(diào).電力電子,2013(01):57~62
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6泰凱文. 基于Wi-Fi Direct的音視頻共享系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn):[學(xué)位論文].北京:北京郵電大學(xué),2013
7許俊豐. 便攜式裝置的無線技術(shù)發(fā)展. 電子與電腦,2008(04):44~45
Design and Making on Car Controlled by Mobile
Phone Based on Wi-Fi Module
Yin XueaiZhao RongxiaMa Guoli
(Photoelectric Engineering Department, Binzhou University, Binzhou,Shandong256603)
Abstract:Taking intelligent toy car as the hardware platform, with the AT89S51 microcontroller as the control center, data transmission can realized through the Wi-Fi module. Solar panels and batteries as the hybrid production of mobile phone, the multifunction car is in control of the intelligent. The car has the functions of music playing, real-time monitoring of the ambient temperature, and real-time view the environment through the camera.
Key words:Wi-Fi module; the solar cell; MCU