这是上学期参加比赛做小车时写的报告,因为比较懒,没有重新整理修改直接就放了上来。


1.引言

本项目的产品是以launchpad作为控制核心的wifi视频小车。可以通过上位机操作实现小车的前进后退左转右转等基本动作,车上搭载的摄像头能够将小车的监控画面实时传回上位机。在该小车的基础上加以扩展和改装,可将小车实际运用于火灾、毒气等危险环境中。

2.系统方案



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3.系统硬件设计

一.主控制模块

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本系统使用的芯片板为TI公司的launchpad G2系列,搭载芯片为MSP430G2553,除了接收和处理指令,小车大部分时间处在等待指令的状态,所以可以充分利用MSP430芯片超低功耗的特点,将芯片在等待指令的阶段进入休眠状态,大大降低了芯片耗能,延长了电池使用时间。此外,launchpad小巧轻便的设计也能相当方便地搭载在小车上。


二.Wifi模块

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Wifi模块由TP-link703n路由器改装,可以刷入openwrt系统(介绍见附录1),在系统中装入摄像头驱动和安装ser2net服务,即可支持视频传输和TTL指令传输。其特点是小巧便携,方面安装在小车上,且自带USB接口供摄像头接入。


三.电机模块


电机模块原理图

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1.驱动芯片:L298N双H桥驱动芯片

2.驱动部分端子供电范围VMS:+5V~+35V

3.驱动部分峰值电流Io:2A/桥

4.逻辑部分端子供电范围Vss:4.5-5.5V

5.逻辑部分工作电流范围:0~36mA

6.控制信号输入电压范围:高电平4.5-5.5V 低电平0V
7.最大功耗:20W


四.电源模块


本模块中提供三档电源给系统供电,7.5V给电机供电,5VL298N和路由器供电,3.6Vlaunchpad供电。

电源有一对2700mah16850电池组组成,输出电压为7.5V,用LM317可调节降压降至5V,再用两个IN4007二极管将5V降至3.6V

LM317原理图如下:

155557561.png

五.车体部分

车体底盘采用透明亚克力板,车轮由两个直流电机和一个万向轮组成,电机由L298N电机模块驱动,三轮结构使小车运动更加灵活。

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4.系统软件设计




下位机部分:

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指令格式为416进制数,其中包括开始位,类型位,数据位和结束位,具体格式如下:

/**************************************************************
协议规定:
包头类型位数据位结束位
0XFF 1 1 0XFF
各命令说明:
类型位数据位功能
0X00 0X01 前进
0X00 0X02 后退
0X00 0X03 左转
0X00 0X04 右转
0X00 0X00 停止
0X01 0X00 LED1
0X01 0X01 LED1
**************************************************************/

如前进指令为FF0001FF,单片机每次接收一位数据则进入一次中断,将接收的数据进行存储,当收到结束位FF时,四次所接收的数据进行打包并执行动作控制外围设备做出相应动作。

下位机完整代码见附录2.



上位机部分

上位机分为PC端和手机端,PC端在windows系统中运行,手机端在android中运行。

PC控制端可拓展功能多,便于调试。

以下为软件界面:

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手机安卓控制端支持自定义指令,当按下按键时发送动作指令,松开按键时发送停止指令,支持重力感应控制。

软件界面如下:

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PS:上位机程序源代码均源自网络。

5.系统创新

u采用wifi信号传输,相比于蓝牙,传输速度更快,距离更远。

u搭载了高清摄像头,可实时监控小车画面。

u采用通信协议数据包格式,易于扩展更多功能。

u运用了MSP430低功耗的特点,使芯片大部分时间处于休眠状态,延长系统的续航时间。

u利用了手机重力感应的功能,增强了小车的趣味性。


6 产品演示视频




附录

1.openwrt


OpenWrt的被描述为一个嵌入式设备的Linux发行版,而不是试图建立一个单一的,静态的固件,OpenWrt的包管理提供了一个完全可写的文件系统,从应用程序供应商提供的选择和配置,并允许您自定义的设备,以适应任何应用程序通过使用包。对于开发人员,OpenWrt的是框架来构建应用程序,而无需建立一个完整的固件左右;对于用户来说,这意味着完全定制的能力,从来没有预想的方式使用该设备。

简单来说,openwrt是一个主要以网络为基础并拓展应用的系统,可以安装订制新功能,当然也可以删除不需要的功能。本项目中在openwrt系统中安装了摄像头驱动和ser2net,用于摄像头画面传输和指令传输。


2.MSP430G2553完整代码




#include "msp430g2553.h"

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

int i=0,j,n=1,URTAReceivedCount=0;

uchar Tempdatatable[4];

uchar CommandData[4];


//延时子函数

void Delay_1ms(uint i)

{

uchar x,j;

for(j=0;j<i;j++)

for(x=0;x<=148;x++);

}


/*****************************************

以下五个子函数分别为前进、后退、左转、右转动作指令

*****************************************/

void Moto_Forward()

{


P2OUT=0x0a;

// Delay_1ms(100);


}

void Moto_Backward()

{


P2OUT|=BIT0+BIT2 ;

P2OUT|=~BIT1+~BIT3;

// Delay_1ms(100);

}

void Moto_TurnLeft()

{


P2OUT=0x02;

// Delay_1ms(100);

}

void Moto_TurnRight()

{


P2OUT|=BIT1+BIT3 ;

P2OUT|=~BIT0+~BIT2;


// Delay_1ms(100);

}

void Moto_Stop()

{


P2OUT&= 0x00;

//Delay_1ms(100);

}

/**************************************************************

数据打包完毕后执行RunCommand函数进行对接收的数据包进行解析并转向相应的动作函数

**************************************************************/

void RunCommand(void)

{

if(CommandData[0]==0xff && CommandData[3]==0xff)

{

switch(CommandData[1]) //判断类型位,00为电机动作,01LED1动作

{

case 0x00:

switch(CommandData[2])

{

case 0x00:

Moto_Stop();

break;

case 0x01:

Moto_Forward();

break;

case 0x02:

Moto_Backward();

break;

case 0x03:

Moto_TurnLeft();

break;

case 0x04:

Moto_TurnRight();

break;

}

break;

case 0x01:

switch(CommandData[2])

{

case 0x00:

P1OUT|=BIT0; //LED1

break;

case 0x01:

P1OUT&=~BIT0; //LED1

break;

default: break;

}

break;

default: break;

}

}

}


/*******************************************************************

以下为数据回传函数,用于测试程序,小车成功运行后可不执行


void Send_Data(uchar type,uchar cmd)

{

uchar Buffer[4];

intx=0;

uint SendCount=0;

Buffer[0]=0xff;

Buffer[1]=type;

Buffer[2]=cmd;

Buffer[3]=0xff;

while(1)

{

if(Buffer[x]==0xff)

{

SendCount++;

}

UCA0TXBUF=Buffer[x];

x++;

if(SendCount==2)

{

break;

}

}

}

**************************************************************/


void main(void)

{

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; //停止看门狗

UCA0CTL1 |= UCSWRST; // USCI_A0 进入软件复位状态

UCA0CTL1 |= UCSSEL_2; //时钟源选择 SMCLK

BCSCTL1 = CALBC1_1MHZ; //设置 DCO 频率为 1MHz

DCOCTL = CALDCO_1MHZ;

P1SEL = BIT1 + BIT2 ; // P1.1 = RXD, P1.2=TXD

P1SEL2 = BIT1 + BIT2 ; // P1.1 = RXD, P1.2=TXD

P1DIR |= BIT0;

P1OUT&=~BIT0;

P2DIR|=0xff;

P2OUT=0X00;

UCA0BR0 = 0x68; //时钟源 1MHz 时波特率为9600

UCA0BR1 = 0x00; //时钟源 1MHz 时波特率为9600

UCA0MCTL = UCBRS0; //小数分频器

UCA0CTL1 &= ~UCSWRST; //初始化 USCI_A0 状态机

IE2|= UCA0RXIE; //使能 USCI_A0 接收中断

_EINT(); //开总中断


while(1)

{

LPM1; //进入低功耗模式1

}

}

#pragma vector = USCIAB0RX_VECTOR //接收中断

__interrupt void USCI0RX_ISR(void)

{


LPM1_EXIT; //退出低功耗模式

IE2&=~ UCA0RXIE; //关闭中断,禁止中断被嵌套

while ( !(IFG2&UCA0TXIFG) );


uchar temp;




temp=UCA0RXBUF;

if(temp==0x00&&URTAReceivedCount==0)

{;}

else

{

if(temp==0xff&&URTAReceivedCount<2)

{

Tempdatatable[0]=0xff;

URTAReceivedCount++;

}

else

{

Tempdatatable[n]=temp;

n++;

}

if(URTAReceivedCount>1)

{

Tempdatatable[0]=0xff;

Tempdatatable[3]=0xff;

n=1;

URTAReceivedCount=0;

CommandData[0]=Tempdatatable[0];

CommandData[1]=Tempdatatable[1];

CommandData[2]=Tempdatatable[2];

CommandData[3]=Tempdatatable[3];


//Send_Data(CommandData[1],CommandData[2]); //指令回传,测试使用

RunCommand();


}

}

IE2|= UCA0RXIE; 开启中断

}