何永旭 唐徐佳 劉明荇 丁成林

基于51單片機(jī)Wi-Fi智能車(chē)的應(yīng)用前景分析

何永旭 唐徐佳 劉明荇 丁成林

上海電機(jī)學(xué)院 上海 201306

近年來(lái)智能設(shè)備發(fā)展迅速，智能平衡車(chē)、無(wú)人機(jī)、RC遙控車(chē)的出現(xiàn)極大地豐富了人們的業(yè)余生活，甚至這些智能設(shè)備已經(jīng)發(fā)展成為一種產(chǎn)業(yè)，大量應(yīng)用于商業(yè)、農(nóng)業(yè)甚至軍事領(lǐng)域。單片機(jī)以其體積小、功耗低、經(jīng)濟(jì)以及強(qiáng)大的功能在通信、電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。而Wi-Fi作為最基本的無(wú)線傳輸，技術(shù)也已經(jīng)相當(dāng)成熟、相當(dāng)普及。基于單片機(jī)的Wi-Fi智能化小車(chē)擁有靈活、簡(jiǎn)單、節(jié)能易操作等優(yōu)點(diǎn)。其在娛樂(lè)、商用甚至軍事、救災(zāi)、各種監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有著一定的優(yōu)勢(shì)。

單片機(jī)；Wi-Fi；智能車(chē)

一、基于單片機(jī)Wi-Fi智能車(chē)核心結(jié)構(gòu)和原理

該智能車(chē)選用的單片機(jī)屬于MSC-51系列單片機(jī)，由Intel公司開(kāi)發(fā)，其結(jié)構(gòu)有8字節(jié)FLASH閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89c52可降至OHz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電上作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器．串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。由于AT89c52的系統(tǒng)性能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及時(shí)間精度要求，而且產(chǎn)品產(chǎn)量豐富來(lái)源廣，應(yīng)用也很成熟，故用來(lái)作為控制核心。新一代單片機(jī)為外部提供了相當(dāng)完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展與配置打下了良好的基礎(chǔ)。本款智能履帶車(chē)是針對(duì)家庭開(kāi)發(fā)，成本低，容易維護(hù)，操作簡(jiǎn)單，維修方便，使用者在進(jìn)行簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)之后就可以熟練操作，其操作平臺(tái)由傳統(tǒng)的手柄操作換成簡(jiǎn)單的手機(jī)操作。輕便簡(jiǎn)單，該智能車(chē)裝有的履帶式車(chē)輪，適用于正常環(huán)境下的各種地形。

二、基于單片機(jī)Wi-Fi智能車(chē)在物流方面的應(yīng)用

51單片機(jī)Wi-Fi控制小車(chē)可以根據(jù)用途大幅度改裝，輕便易操作的智能車(chē)在物流方面應(yīng)用廣泛，自動(dòng)引導(dǎo)車(chē)就是其中的一種，自動(dòng)引導(dǎo)車(chē)的控制核心是單片機(jī)，車(chē)載電池為主要?jiǎng)恿?，通過(guò)傳感器及無(wú)線導(dǎo)引來(lái)實(shí)現(xiàn)只能運(yùn)載車(chē)輛的自動(dòng)導(dǎo)引，這意味著該智能車(chē)可以在計(jì)算機(jī)等設(shè)備的操控之下按照前期設(shè)定程序自動(dòng)行駛，按照設(shè)定好的路線準(zhǔn)確無(wú)誤的到達(dá)指定位置。改進(jìn)后的51單片機(jī)小車(chē)可以集環(huán)境數(shù)據(jù)收集、避障、自動(dòng)識(shí)別等功能于一身，成為現(xiàn)代倉(cāng)庫(kù)物流自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成設(shè)備。作為移動(dòng)機(jī)器人的一個(gè)典型代表，51單片機(jī)小車(chē)涉及了人工智能、傳感、通信、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)、編程等眾多技術(shù)，其技術(shù)的革新促成了現(xiàn)代自動(dòng)化物流系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，從而將物流運(yùn)輸?shù)男屎妥詣?dòng)化程度大大提高。

作為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化自動(dòng)物流的有效設(shè)備，該改進(jìn)后的51單片機(jī)小車(chē)被越來(lái)越多的領(lǐng)域使用，其不僅在電子，紡織，機(jī)械，卷煙等傳統(tǒng)制造業(yè)的立體自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)，自動(dòng)加工裝配系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，而且在醫(yī)療，郵遞等傳統(tǒng)服務(wù)業(yè)發(fā)揮著物料運(yùn)送的關(guān)鍵作用。

三、基于單片機(jī)智能小車(chē)在家庭娛樂(lè)方面的應(yīng)用

當(dāng)今世界各種智能化裝置興起，無(wú)人機(jī)航拍，潛水器水下拍攝裝置等漸漸走進(jìn)普通家庭，人們對(duì)智能裝置的關(guān)注度越來(lái)越高，針對(duì)家庭開(kāi)發(fā)的51單片機(jī)智能履帶車(chē)，成本低，容易維護(hù)，操作簡(jiǎn)單，維修方便，使用者在進(jìn)行簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)之后就可以熟練操作，其操作平臺(tái)由傳統(tǒng)的手柄操作換成簡(jiǎn)單的手機(jī)操作。改進(jìn)后的智能車(chē)甚至作為家居機(jī)器人來(lái)使用，隨著智能家居、人機(jī)交互、醫(yī)療設(shè)備的普及以及智能機(jī)器人技術(shù)的深入發(fā)展，這種新穎的家居機(jī)器人更是有望成為繼電腦、手機(jī)之后，強(qiáng)勢(shì)進(jìn)入普通家庭的消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品。

以仿人形智能“管家”來(lái)說(shuō)，其自身具有可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單抓取好觸碰操作的機(jī)械臂，并且能通過(guò)IMU(慣性測(cè)量單元)和輔助信標(biāo)對(duì)其位置進(jìn)行跟蹤和矯正。當(dāng)主人還沉浸在夢(mèng)中時(shí)，機(jī)器人管家已經(jīng)來(lái)到廚房，熟練地打開(kāi)電熱水器和電飯煲的開(kāi)關(guān)。當(dāng)家里的年青人都外出上班只留下老人和小孩時(shí)，也不用擔(dān)心，因?yàn)闄C(jī)器人會(huì)利用安裝在頭部的監(jiān)控?cái)z像頭，在屋內(nèi)進(jìn)行自主巡視，監(jiān)測(cè)電器、房間煙霧狀態(tài)等。

中國(guó)的老齡化現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，一對(duì)年輕夫婦要贍養(yǎng)4-8位老人，還要撫養(yǎng)1個(gè)孩子。于是，他們?cè)谫嶅X(qián)和養(yǎng)家之間分身乏術(shù)，工作壓力越來(lái)越大，陪伴孩子和照顧老人的時(shí)間卻越來(lái)越少。得益于此，改進(jìn)后的51單片機(jī)智能車(chē)可以作為服務(wù)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。因此該智能車(chē)在中國(guó)等老齡化較為嚴(yán)重的國(guó)家市場(chǎng)尤為龐大。

圖為51智能車(chē)改進(jìn)后的基礎(chǔ)樣車(chē)

四、基于單片機(jī)智能小車(chē)在救援、救災(zāi)方面的應(yīng)用

今年來(lái)，移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)取得了非常大的進(jìn)步，改進(jìn)后的智能小車(chē)可以作為一個(gè)綜合的智能化系統(tǒng)，擁有障礙識(shí)別，報(bào)警環(huán)境監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制等強(qiáng)大的功能。裝有識(shí)別、避障傳感器的智能車(chē)，最大的優(yōu)點(diǎn)在于可以在，復(fù)雜未知的各種環(huán)境中自動(dòng)繞過(guò)障礙物自行優(yōu)化線路、選擇路徑前進(jìn)，甚至可以根據(jù)環(huán)境的變化做出相應(yīng)的路線調(diào)整，收集提取所需要的救援信息。而搶險(xiǎn)救災(zāi)、礦產(chǎn)勘探等領(lǐng)域涉及太多高危環(huán)境，作業(yè)的實(shí)施又需要對(duì)環(huán)境有充分的熟悉，為了降低操作人員的人身安全風(fēng)險(xiǎn)，改進(jìn)后的智能車(chē)線的尤為重要。例如將智能車(chē)加裝攝像頭、錄音設(shè)備、無(wú)線電通信設(shè)備甚至生命探測(cè)器，只需要將智能車(chē)送進(jìn)救援現(xiàn)場(chǎng)，智能車(chē)的自動(dòng)搜尋功能便起到極大作用，極大地?cái)U(kuò)大了救災(zāi)救援的搜尋范圍、提高了救災(zāi)救援的效率、減小了人員的傷亡。

五、總結(jié)

現(xiàn)在是一個(gè)智能化的時(shí)代，各種智能化的設(shè)備正在逐步代替人為的操作。隨著汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于智能汽車(chē)的研究也越來(lái)越受人們關(guān)注。全國(guó)各高校也都很重視該課題的研究。設(shè)計(jì)的WIFI智能小車(chē)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)循跡，壁障功能可程控行駛速度、電腦手機(jī)Wi-Fi連接控制行駛及其他的控制方式。本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。本文主要分析了基于51單片機(jī)智能車(chē)的優(yōu)點(diǎn)和強(qiáng)大的可改裝行，在物流，家居，救援救災(zāi)等方面的發(fā)展前景和應(yīng)用。

[1]鮑可進(jìn).C8051F單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:版社，2006.中國(guó)電力出版社，2006

[2]顧群，蒲雙雷.基于單片機(jī)的智能小車(chē)避障循跡系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012，（05）:23

[3]楊江，高紅亮，梅楊.基于Nrf24L01智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2014，33(2):116-120.