基于51單片機(jī)的無(wú)線遙控圖像采集小車的設(shè)計(jì)

浙江海洋學(xué)院 金華園 胡佳文

基于51單片機(jī)的無(wú)線遙控圖像采集小車的設(shè)計(jì)

浙江海洋學(xué)院 金華園 胡佳文

給出了一種基于STC89C52RC單片機(jī)的智能無(wú)線遙控圖像采集小車硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，該系統(tǒng)的核心控制器采用STC89C52RC芯片，利用無(wú)線攝像頭采集路面信息，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊則采用L298雙H橋芯片。整個(gè)系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)送的控制命令進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，完成移動(dòng)及轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，將采集到的圖像實(shí)時(shí)發(fā)送至客戶端計(jì)算機(jī)，從而完成無(wú)線圖像采集工作。

無(wú)線遙控；圖像采集；STC89C52RC單片機(jī)

1.系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

1.1 無(wú)線遙控圖像采集小車功能設(shè)計(jì)

根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求，無(wú)線遙控圖像采集小車應(yīng)具有圖像采集，無(wú)線傳輸，無(wú)線運(yùn)動(dòng)控制等功能。設(shè)計(jì)采用宏晶科技公司的STC89C52RC單片機(jī)作為核心控制單元，利用無(wú)線攝像頭作為圖像采集傳感器，將采集到的圖像信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇蛻舳擞?jì)算機(jī)上。客戶端計(jì)算機(jī)將實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)發(fā)送至控制系統(tǒng)，經(jīng)單片機(jī)I/O端口送入單片機(jī)進(jìn)行處理，經(jīng)由I/O口輸出控制信號(hào)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，控制小車的運(yùn)動(dòng)。

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(jī)（主控）、無(wú)線攝像頭、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、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(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 圖像采集模塊的設(shè)計(jì)

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(jī)的串口相連進(jìn)行通信，通過(guò)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(shí)2.5秒；

第二步：發(fā)送復(fù)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(kāi)始圖像采集。

2.2 圖像傳輸

為完成圖像的無(wú)線傳輸，本系統(tǒng)使用NRF-905無(wú)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(qiáng)，收發(fā)模式切換時(shí)間小于650us，支持串口連擊及SPI通信接口，因此直接接入開(kāi)發(fā)板進(jìn)行使用。

2.3 單片機(jī)主控板的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)8051單片機(jī)，支持串口程序下載、調(diào)試。設(shè)計(jì)中將單片機(jī)引腳全部引出，其中串口單獨(dú)引出，方便調(diào)試。實(shí)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(jī)引腳分配表

2.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)

為確保電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的可靠性及穩(wěn)定的輸出，本設(shè)計(jì)采用L298N為核心器件，實(shí)現(xiàn)了單片器件的雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，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(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。起換向保護(hù)作用的二極管電路由橋堆代替，最大限度地確保了實(shí)際模塊的最小化及靈活性。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊原理圖如圖3所示。

2.5 小車供電模塊的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)對(duì)移動(dòng)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(duì)單片機(jī)的供電通過(guò)串聯(lián)一個(gè)二極管降壓實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的5V供電要求。

3.系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)主要目的為實(shí)時(shí)監(jiān)控及移動(dòng)觀測(cè)。其主程序是一個(gè)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(duì)I/O端口及臨時(shí)變量進(jìn)行初始設(shè)置，包括I/O端口的初始電平狀態(tài)、臨時(shí)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(jìn)入死循環(huán)，不斷檢測(cè)客戶端發(fā)回的電機(jī)控制信號(hào)，完成客戶端要求的小車移動(dòng)操作，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)觀測(cè)的要求。主函數(shù)流程 圖如圖4所示。

4.結(jié)論

圍繞無(wú)線圖像采集任務(wù)完成的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)表明無(wú)線遙控圖像采集小車系統(tǒng)在正常工作模式時(shí)，在一定距離范圍內(nèi)，能實(shí)時(shí)將采集的圖像至客戶端計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的，完成圖像采集工作。

[1]樓然苗.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京:航空航天大學(xué)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(jī)C語(yǔ)言教程—入門、提高、開(kāi)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