浙江海洋學院 金華園 胡佳文

基于51單片機的無線遙控圖像采集小車的設(shè)計

浙江海洋學院 金華園 胡佳文

給出了一種基于STC89C52RC單片機的智能無線遙控圖像采集小車硬件系統(tǒng)的設(shè)計方法，該系統(tǒng)的核心控制器采用STC89C52RC芯片，利用無線攝像頭采集路面信息，電機驅(qū)動模塊則采用L298雙H橋芯片。整個系統(tǒng)根據(jù)計算機發(fā)送的控制命令進行運動控制，完成移動及轉(zhuǎn)向運動，將采集到的圖像實時發(fā)送至客戶端計算機，從而完成無線圖像采集工作。

無線遙控；圖像采集；STC89C52RC單片機

1.系統(tǒng)整體方案設(shè)計

1.1 無線遙控圖像采集小車功能設(shè)計

根據(jù)項目設(shè)計要求，無線遙控圖像采集小車應(yīng)具有圖像采集，無線傳輸，無線運動控制等功能。設(shè)計采用宏晶科技公司的STC89C52RC單片機作為核心控制單元，利用無線攝像頭作為圖像采集傳感器，將采集到的圖像信息實時傳輸?shù)娇蛻舳擞嬎銠C上?？蛻舳擞嬎銠C將實時運動控制信號發(fā)送至控制系統(tǒng)，經(jīng)單片機I/O端口送入單片機進行處理，經(jīng)由I/O口輸出控制信號控制電機驅(qū)動驅(qū)動電機，控制小車的運動。

1.2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

小車的系統(tǒng)硬件主要包括單片機（主控）、無線攝像頭、電機驅(qū)動、電源等組成。圖1為其整體結(jié)構(gòu)框圖。

2.各功能模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 圖像采集模塊的設(shè)計

圖像采集模塊在本系統(tǒng)中占有重要地位。本系統(tǒng)采用F0706C-V1串口攝像頭模塊，其接口為TTL串口接口，直接與單片機的串口相連進行通信，通過發(fā)送指令的形式使其工作，步驟如下：

第一步：給攝像頭上電，延時2.5秒；

第二步：發(fā)送復位指令，設(shè)置圖片大小指令，設(shè)置圖片壓縮率指令，完成攝像頭初始化工作；

第三步：發(fā)送圖像傳輸指令開始圖像采集。

2.2 圖像傳輸

為完成圖像的無線傳輸，本系統(tǒng)使用NRF-905無線數(shù)傳模塊。模塊最高支持50kbps工作速率，采用高效GFSK調(diào)制，抗干擾能力強，收發(fā)模式切換時間小于650us，支持串口連擊及SPI通信接口，因此直接接入開發(fā)板進行使用。

2.3 單片機主控板的設(shè)計

本設(shè)計選用宏晶科技STC89C52RC微控制器作為控制單元，其引腳及內(nèi)核都完全兼容標準8051單片機，支持串口程序下載、調(diào)試。設(shè)計中將單片機引腳全部引出，其中串口單獨引出，方便調(diào)試。實際使用引腳分配如表1所示，主控板原理圖如圖2所示。

表1 單片機引腳分配表

2.4 電機驅(qū)動模塊的設(shè)計

為確保電機驅(qū)動電路的可靠性及穩(wěn)定的輸出，本設(shè)計采用L298N為核心器件，實現(xiàn)了單片器件的雙電機驅(qū)動，模塊體積與分立元件相比大大縮小，而其2A的持續(xù)輸出工作電路確保了小車的長時間穩(wěn)定工作。起換向保護作用的二極管電路由橋堆代替，最大限度地確保了實際模塊的最小化及靈活性。電機驅(qū)動模塊原理圖如圖3所示。

2.5 小車供電模塊的設(shè)計

本設(shè)計對移動性的要求較高，且又必須保證小車的工作穩(wěn)定性，故采用四節(jié)干電池6V供電，對單片機的供電通過串聯(lián)一個二極管降壓實現(xiàn)單片機的5V供電要求。

3.系統(tǒng)軟件的設(shè)計

本設(shè)計主要目的為實時監(jiān)控及移動觀測。其主程序是一個封閉的循環(huán)。I/O端口初始化部分主要按照硬件資源分配對I/O端口及臨時變量進行初始設(shè)置，包括I/O端口的初始電平狀態(tài)、臨時變量的賦值等操作均在I/O微控制器初始化子函數(shù)中完成。此后進入死循環(huán)，不斷檢測客戶端發(fā)回的電機控制信號，完成客戶端要求的小車移動操作，實現(xiàn)移動觀測的要求。主函數(shù)流程 圖如圖4所示。

4.結(jié)論

圍繞無線圖像采集任務(wù)完成的系統(tǒng)設(shè)計。實驗表明無線遙控圖像采集小車系統(tǒng)在正常工作模式時，在一定距離范圍內(nèi)，能實時將采集的圖像至客戶端計算機實現(xiàn)實時監(jiān)控的目的，完成圖像采集工作。

[1]樓然苗.51系列單片機設(shè)計實例[M].北京:航空航天大學出版社,2002.

[2]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)·模擬部分[M].高等教育出版社,2006.

[3]郭天祥.51單片機C語言教程—入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略[M].電子工業(yè)出版社,2009.

The Hardware Design For Wireless Image Acquisition Car

Jin Huayuan，Hu Jiawen
（Zhejiang Ocean University，Zhoushan 316004，China）

Presents a method based on STC89C52RC single-chip microcomputer in designing wireless image acquisition car system，Using STC89C52RC chip as the core of the system controller，wireless camera acquisition road information，L298 H bridge chip for the motor drive module. The whole system connects to the computer system in order to act acurately as the client computer commands，complete with moving and steering movement，the collected image is real-time transmitted to the client computer，to co mplete the wireless image acquisition work.

wireless；image acquisition；STC89C51 MCU