何永旭 唐徐佳 劉明荇 丁成林

基于51單片機(jī)Wi-Fi智能車的應(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

近年來智能設(shè)備發(fā)展迅速，智能平衡車、無人機(jī)、RC遙控車的出現(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智能化小車擁有靈活、簡單、節(jié)能易操作等優(yōu)點(diǎn)。其在娛樂、商用甚至軍事、救災(zāi)、各種監(jiān)測等領(lǐng)域有著一定的優(yōu)勢。

單片機(jī)；Wi-Fi；智能車

一、基于單片機(jī)Wi-Fi智能車核心結(jié)構(gòu)和原理

該智能車選用的單片機(jī)屬于MSC-51系列單片機(jī)，由Intel公司開發(fā)，其結(jié)構(gòu)有8字節(jié)FLASH閃速存儲器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，3個16位定時/計(jì)數(shù)器，一個6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，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/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)采集及時間精度要求，而且產(chǎn)品產(chǎn)量豐富來源廣，應(yīng)用也很成熟，故用來作為控制核心。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)。本款智能履帶車是針對家庭開發(fā)，成本低，容易維護(hù)，操作簡單，維修方便，使用者在進(jìn)行簡單學(xué)習(xí)之后就可以熟練操作，其操作平臺由傳統(tǒng)的手柄操作換成簡單的手機(jī)操作。輕便簡單，該智能車裝有的履帶式車輪，適用于正常環(huán)境下的各種地形。

二、基于單片機(jī)Wi-Fi智能車在物流方面的應(yīng)用

51單片機(jī)Wi-Fi控制小車可以根據(jù)用途大幅度改裝，輕便易操作的智能車在物流方面應(yīng)用廣泛，自動引導(dǎo)車就是其中的一種，自動引導(dǎo)車的控制核心是單片機(jī)，車載電池為主要動力，通過傳感器及無線導(dǎo)引來實(shí)現(xiàn)只能運(yùn)載車輛的自動導(dǎo)引，這意味著該智能車可以在計(jì)算機(jī)等設(shè)備的操控之下按照前期設(shè)定程序自動行駛，按照設(shè)定好的路線準(zhǔn)確無誤的到達(dá)指定位置。改進(jìn)后的51單片機(jī)小車可以集環(huán)境數(shù)據(jù)收集、避障、自動識別等功能于一身，成為現(xiàn)代倉庫物流自動化系統(tǒng)的重要組成設(shè)備。作為移動機(jī)器人的一個典型代表，51單片機(jī)小車涉及了人工智能、傳感、通信、自動化技術(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)代自動化物流系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，從而將物流運(yùn)輸?shù)男屎妥詣踊潭却蟠筇岣摺?/p>

作為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化自動物流的有效設(shè)備，該改進(jìn)后的51單片機(jī)小車被越來越多的領(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)的立體自動化倉庫，自動加工裝配系統(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)智能小車在家庭娛樂方面的應(yīng)用

當(dāng)今世界各種智能化裝置興起，無人機(jī)航拍，潛水器水下拍攝裝置等漸漸走進(jìn)普通家庭，人們對智能裝置的關(guān)注度越來越高，針對家庭開發(fā)的51單片機(jī)智能履帶車，成本低，容易維護(hù)，操作簡單，維修方便，使用者在進(jìn)行簡單學(xué)習(xí)之后就可以熟練操作，其操作平臺由傳統(tǒng)的手柄操作換成簡單的手機(jī)操作。改進(jìn)后的智能車甚至作為家居機(jī)器人來使用，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)勢進(jìn)入普通家庭的消費(fèi)類電子產(chǎn)品。

以仿人形智能“管家”來說，其自身具有可實(shí)現(xiàn)簡單抓取好觸碰操作的機(jī)械臂，并且能通過IMU(慣性測量單元)和輔助信標(biāo)對其位置進(jìn)行跟蹤和矯正。當(dāng)主人還沉浸在夢中時，機(jī)器人管家已經(jīng)來到廚房，熟練地打開電熱水器和電飯煲的開關(guān)。當(dāng)家里的年青人都外出上班只留下老人和小孩時，也不用擔(dān)心，因?yàn)闄C(jī)器人會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)測電器、房間煙霧狀態(tài)等。

中國的老齡化現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，一對年輕夫婦要贍養(yǎng)4-8位老人，還要撫養(yǎng)1個孩子。于是，他們在賺錢和養(yǎng)家之間分身乏術(shù)，工作壓力越來越大，陪伴孩子和照顧老人的時間卻越來越少。得益于此，改進(jìn)后的51單片機(jī)智能車可以作為服務(wù)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。因此該智能車在中國等老齡化較為嚴(yán)重的國家市場尤為龐大。

圖為51智能車改進(jìn)后的基礎(chǔ)樣車

四、基于單片機(jī)智能小車在救援、救災(zāi)方面的應(yīng)用

今年來，移動機(jī)器人技術(shù)取得了非常大的進(jìn)步，改進(jìn)后的智能小車可以作為一個綜合的智能化系統(tǒng)，擁有障礙識別，報(bào)警環(huán)境監(jiān)測和自動控制等強(qiáng)大的功能。裝有識別、避障傳感器的智能車，最大的優(yōu)點(diǎn)在于可以在，復(fù)雜未知的各種環(huán)境中自動繞過障礙物自行優(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)后的智能車線的尤為重要。例如將智能車加裝攝像頭、錄音設(shè)備、無線電通信設(shè)備甚至生命探測器，只需要將智能車送進(jìn)救援現(xiàn)場，智能車的自動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)在是一個智能化的時代，各種智能化的設(shè)備正在逐步代替人為的操作。隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于智能汽車的研究也越來越受人們關(guān)注。全國各高校也都很重視該課題的研究。設(shè)計(jì)的WIFI智能小車能夠?qū)崿F(xiàn)自動循跡，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)對小車的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時控制。本文主要分析了基于51單片機(jī)智能車的優(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。

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