基于手機WIFI技術(shù)的遙控小車(chē)電路設計—電路圖天天讀（252）

　　設計任務(wù)及要求

　　1.1 設計任務(wù)與設計要求

　　本課題要求利用基于 Android （安卓）手機系統開(kāi)發(fā)一個(gè)控制軟件，該軟件將實(shí)現用 WIFI 技術(shù)對玩具小車(chē)進(jìn)行遙控控制，包括小車(chē)前進(jìn)、后退 、轉彎等功能。

　?。?）實(shí)現手機與小車(chē) WIFI 連接；

　?。?）能夠通過(guò)手機對小車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

　　1.2 設計時(shí)要考慮的問(wèn)題

　　a、由于該課題的小車(chē)端是通過(guò)單片機串口通信接收收手機是控制指令，因此需要對單片機定時(shí)器初值進(jìn)行設置， 若采用常用 12M 晶振， 初值不一定是整數，通信時(shí)便會(huì )產(chǎn)生積累誤差，進(jìn)而產(chǎn)生波特率誤差，影響通信的同步性。采用11.0592M 晶振可以得到非常準確的數值，因此在制作過(guò)程中最好采用 11.0592M或其整數倍的晶振。

　　b、小車(chē)電機啟動(dòng)時(shí)電流較大，可能會(huì )將電源的電壓瞬間拉低，導致單片機和路由器不能正常工作，因此必須設計一個(gè)可靠的供電系統。

　　c、 由于 Android 系統所有源代碼都已公開(kāi)并且可以免費使用， 各手機公司在開(kāi)發(fā)自己產(chǎn)品時(shí)可以隨意改動(dòng)代碼，進(jìn)而在市場(chǎng)上出現了所謂的“基于 Android的· · · 改良系統” 手機， 這些手機對安卓手機軟件兼容性有所差異， 因此必須選擇“安卓原版”的手機開(kāi)發(fā)軟件，我們采用了“安卓 4.0”版本的操作系統。

　　d、由于單片機 IO 口電流為 mA 級，無(wú)法直接驅動(dòng)電機，必須設計專(zhuān)門(mén)的電機驅動(dòng)模塊。

　　2 系統總體設計

　　2.1 方案論證

　　要實(shí)現手機通過(guò) WIFI 控制小車(chē)，有兩種方案可以實(shí)現：方案一：通過(guò) SIM 卡來(lái)實(shí)現。系統框圖如下圖所示：

　　方案二：通過(guò)小型路由器來(lái)實(shí)現。該方案是在小車(chē)端安裝一個(gè)小型路由器，是小車(chē)周?chē)欢ǚ秶哂?WIFI 覆蓋， 然后將手機連接到路由器 IP 地址， 對其發(fā)送指令， 路由器接收指令后對單片機串口發(fā)送數據指令， 實(shí)現控制。 系統框圖如下：

　　通過(guò)比較以上兩種方案。 方案一雖然可以實(shí)現小車(chē)超遠程控制， 但開(kāi)發(fā)成本較高， 相對于大一學(xué)生來(lái)說(shuō)技術(shù)難度較大， 而且控制過(guò)程要消耗上網(wǎng)流量。 而方案二則相對簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)難度較低，適合制作玩具小車(chē)，因此我們選擇了方案二。

　　2.2 總體設計框圖

　　遙控小車(chē)系統總框圖如下所示

　　3 系統硬件設計

　　系統的硬件框圖如圖所示，包括六個(gè)部分組成。下面將分別介紹該六個(gè)單元。

　　3.1 手機端設計

　　3.2 手機選擇

　　由于安卓系統的極速發(fā)展，現在安卓智能機的價(jià)格已經(jīng)能降到 600 元以下，基于安卓的應用軟件層出不窮。 由于安卓系統所有源代碼都已公開(kāi)并且可以免費使用， 各手機公司在開(kāi)發(fā)自己產(chǎn)品時(shí)可以隨意改動(dòng)代碼， 進(jìn)而在市場(chǎng)上出現了所謂的“基于 Android 的· · ·改良系統”手機，源代碼的改動(dòng)會(huì )影響手機對安卓軟件的兼容性， 增大開(kāi)發(fā)難度，因此必須選擇“安卓原版”的手機開(kāi)發(fā)軟件，我們采用了“安卓 2.3.3”版本的操作系統。

　　3.3 單片機電路

　　3.3.1 單片機選擇

　　在這里， 單片機要實(shí)現對電機驅動(dòng)模塊的控制， 同時(shí)還要有路由器進(jìn)行串口通信， 為了能夠控制電機轉速， 可以使用單片機的定時(shí)器來(lái)實(shí)現， 利用單片機定時(shí)器功能控制 IO 口產(chǎn)生 PWM 波，通過(guò)調節占空比里調節電機轉速。

　　此外，STC89C52 設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過(guò)軟件設置省電模式?？臻e模式下，CPU 暫停工作，而 RAM 定時(shí)計數器，串行口，外中斷系統可繼續工作， 掉電模式凍結振蕩器而保存 RAM 的數據， 停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。 同時(shí)該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式， 以適

　　應不同產(chǎn)品的需求。

　　該單片機主要特性：

　　• 8031 CPU 與 MCS-51 兼容

　　• 8K 字節可編程 FLASH 存儲器（壽命：1000 寫(xiě)/擦循環(huán)）

　　• 全靜態(tài)工作：0Hz-24KHz

　　• 三級程序存儲器保密鎖定

　　• 128*8 位內部 RAM

　　• 32 條可編程 I/O 線(xiàn)

　　• 兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計數器

　　• 6 個(gè)中斷源

　　• 可編程串行通道

　　• 低功耗的閑置和掉電模式

　　• 片內振蕩器和時(shí)鐘電路

　　3.3.2 晶振選擇

　　由于該課題的小車(chē)端是通過(guò)單片機串口通信接收收手機是控制指令， 因此需要對單片機定時(shí)器初值進(jìn)行設置，若采用常用 12M 晶振，初值不一定是整數， 通信時(shí)便會(huì )產(chǎn)生積累誤差，進(jìn)而產(chǎn)生波特率誤差，影響通信的同步性。采 用11.0592M 晶振可以得到非常準確的數值，因此在制作過(guò)程中最好采用 11.0592M或其整數倍的晶振。

　　3.4 電機驅動(dòng)模塊

　　由于小車(chē)底盤(pán)電機額定電壓為 12V， 度電機驅動(dòng)模塊選擇了常用 12V 電機驅動(dòng)芯片 L298N。

　　L298N 恒壓恒流橋式 2A 驅動(dòng)芯片， L298N 可接受標準 TTL 邏輯電平信號 VSS，VSS 可接 4． 5～7 V 電壓。 4 腳 VS 接電源電壓， VS 電壓范圍 VIH 為＋2． 5～46 V。輸出電流可達 2．5 A，可驅動(dòng)電感性負載。1 腳和 15 腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻， 形成電流傳感信號。 L298 可驅動(dòng) 2 個(gè)電動(dòng)機， OUT1，OUT2 和 OUT3，OUT4 之間可分別接電動(dòng)。

　　3.5 電機

　　12V 138rpm 直流電機

　　3.6 電源設計

　　小車(chē)電機啟動(dòng)時(shí)電流較大， 可能會(huì )將電源的電壓瞬間拉低， 導致單片機和路由器不能正常工作，因此必須設計一個(gè)可靠的供電系統。

　　解決該問(wèn)題常用以下三種方法：

　　1）、選用性能更好的的電源：

　　2）、采用獨立電源供電，即使用兩個(gè)電源分別給單片機和電機供電；

　　3）、在電源附近并聯(lián)一個(gè)較大值的電容，當電機啟動(dòng)時(shí)，電流較大，電容中的電可以補償一部分電流，保證電壓不至于太低。

　　編輯點(diǎn)評：該項目的獨特創(chuàng )新之處在于小車(chē)的控制是通過(guò)手機來(lái)實(shí)現， 而不是遙控手柄或電腦，從而使用更加方便，實(shí)現用 WIFI 技術(shù)對玩具小車(chē)進(jìn)行遙控控制，包括小車(chē)前進(jìn)、后退、轉彎等功能。
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