基于Android、WIFI和物聯(lián)網(wǎng)的智能車設(shè)計(jì)

陳宏田 田恩剛 彭大成 任仁凱

【摘要】設(shè)計(jì)了一種基于PC機(jī)和Android控制的物聯(lián)網(wǎng)智能小車。以STC系列芯片為主控芯片，用WIFI進(jìn)行控制信號(hào)、影視信息的傳輸。能夠?qū)崿F(xiàn)小車的自由運(yùn)動(dòng)，并可以對(duì)房間里面的終端進(jìn)行相應(yīng)的控制。

【關(guān)鍵詞】WIFI；物聯(lián)網(wǎng)；Android；智能車

1.引言

Android是一個(gè)真正意義上的開放性移動(dòng)設(shè)備綜合平臺(tái)，它包括操作系統(tǒng)、用戶界面、中間件和應(yīng)用程序，擁有移動(dòng)電話工作所需的全部軟件，同時(shí)其開放性保證該平臺(tái)不存在任何阻礙移動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的專有權(quán)障礙[1]。基于Linux平臺(tái)的Android是由Google公司開發(fā)的移動(dòng)終端操作系統(tǒng)[7]，具有開放性、應(yīng)用程序無(wú)界限、應(yīng)用程序可以容易嵌入網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn)，較其他系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。WIFI（Wireless Fidelity的簡(jiǎn)稱）是基于802.11協(xié)議的無(wú)線局域網(wǎng)接人技術(shù)[2]。近些年，WIFI根據(jù)熱點(diǎn)、覆蓋范圍、傳輸速度、簡(jiǎn)單的組建方法等特點(diǎn)[3]，取得了飛速的發(fā)展[3]。物聯(lián)網(wǎng)被看作信息領(lǐng)域一次重大的發(fā)展和變革機(jī)遇[4，12]。聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的整合部分[9]，它是以標(biāo)準(zhǔn)、互通的通信協(xié)議為基礎(chǔ)，具有自我配置能力的全球性動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，所有實(shí)質(zhì)和虛擬的物品都有特定的編碼和物理特性，通過智能界面無(wú)縫鏈接，實(shí)現(xiàn)信息共享[5]。近些年對(duì)于這幾種技術(shù)結(jié)合的研究[11，13，14，15]有很多。

2.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

4.軟件設(shè)計(jì)

軟件是智能車實(shí)現(xiàn)設(shè)定功能的核心技術(shù)，主要包括上位機(jī)軟件、下位機(jī)軟件和通信協(xié)議。

上位機(jī)軟件有測(cè)速、拍照、控制空調(diào)關(guān)閉、控制車體運(yùn)動(dòng)等功能。下位機(jī)配合上位機(jī)發(fā)出的指令，來(lái)運(yùn)行相應(yīng)的操作代碼進(jìn)而對(duì)智能小車進(jìn)行控制。上位機(jī)和下位機(jī)通信的紐帶就是通訊協(xié)議。

4.1 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

4.2 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

下位機(jī)軟件的主要功能是根據(jù)上位機(jī)發(fā)出的指令來(lái)控制智能車的運(yùn)動(dòng)、影視的傳輸和存儲(chǔ)、開關(guān)的關(guān)閉等。程序主要包括幾部分：系統(tǒng)初始化、串口通信、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、舵機(jī)控制、影視的存儲(chǔ)和顯示、控制終端器件等。下位機(jī)軟件過于繁多，這里不一一敘述。

4.3 串口通信協(xié)議

串口協(xié)議是路由器與STC的串口進(jìn)行通信規(guī)則。上位機(jī)發(fā)出的指令傳給路由器，路由器經(jīng)過解碼之后通過串口傳給STC單片機(jī)。

5.調(diào)試結(jié)果

從整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況可知，本論文設(shè)計(jì)的智能車在PC機(jī)和Android手機(jī)終端的控制下可以自由的運(yùn)動(dòng)；舵機(jī)可以使得攝像頭上下左右全方位的旋轉(zhuǎn)；攝像頭可以對(duì)周圍的信息進(jìn)行采集并傳輸?shù)浇K端；智能小車可以遠(yuǎn)程控制空調(diào)的開閉。從各種性能來(lái)看，該設(shè)計(jì)的智能小車均能滿足設(shè)計(jì)的要求。

本設(shè)計(jì)的智能小車可以方便拓展控制模塊，可以做到多種功能的智能小車。本文的不足之處就是沒有對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來(lái)控制信號(hào)的丟包、錯(cuò)序、延時(shí)等[10]情況做出討論，這將是本文以后的工作。

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基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（61273115）；江蘇省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（BK2012847）。

作者簡(jiǎn)介：

陳宏田（1989—），男，南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院碩士研究生在讀，主要研究方向：網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、切換系統(tǒng)、3D打印機(jī)等。

田恩剛（1980—），男，南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向：網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、關(guān)聯(lián)系統(tǒng)、模糊控制等。

彭大成（1990—），男，南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院碩士研究生在讀，研究方向：智能家居。

任仁凱（1991—），男，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于南京師范大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，研究方向：信息技術(shù)與工業(yè)控制。