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太陽能電池充電

通過太陽能電池板實(shí)時(shí)地向電池充電，那么在有陽光的環(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)在有陽光的環(huán)境下，太陽能電池板會(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

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)綠色新型太陽能冷暖空調(diào).電力電子,2013(01):57～62

5王岫晨. 未來移動(dòng)設(shè)備接口技術(shù)應(yīng)用探討. 集成電路應(yīng)用,2011(06):32～35

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