51单片机小车状态控制系统仿真研究(2)
WIFI控制技术在机器人研究领域具有很好的发展前景，现在WIFI技术加载的小车正在逐渐进入人们家庭生活之中，成为家庭服务机器人，影响着人们的生活。
1. 系统结构和工作原理
1.1 系统概述
本设计拟以STC89C51单片机为小车状态控制芯片，采用OpenWrt系统对小车视频图像信息进行接收和发送。OpenWrt操作系统的硬件不采用价格昂贵的ARM，而是突破传统思路，采用市场上常见的无线路由器，以其核心芯片作为系统的操作平台，实现小车的控制信号的接收和视频图像的处理，既克服了采用ARM芯片资源浪费的缺点，又很好的节约了成本，达到了本设计的对小车的功能要求[2]。
1.2 系统结构和工作原理
本系统主要包括三部分：运动控制单元、图像处理单元和上位机控制单元。其中，运动控制单元由STC89C51芯片和电机控制单元组成，图像处理单元则由无线路由器进行处理和传输，控制信号的形成和发送则由上位机完成[3]。系统的总体结构框图如图1所示。
图1 系统总体结构框图
图1为整个系统的原理框图其工作工程为：摄像头采集到的图像数据通过USB口传输至无线路由器中，经过数据的打包，加载到WIFI信号上传输至上位机。上位机上界面上有上、下、左、右四个状态控制按钮，状态信号加载到WIFI信号上传输至无线路由器上，然后转换成TTL电平传输至单片机，单片机将接收到的数据进行分析，然后发出控制信号给驱动模块，实现了电机的控制。
1.2.1 运动控制单元结构
本单元以STC89C51芯片为核心，包括复位电路、晶振电路和L298N驱动电路。其系统硬件框图如图2所示。
图2 运动控制单元硬件框图
图2中控制信号来自无线路由器接收到的上位机发出的控制信号，实现了对小车状态的控制。在电机驱动方面，采用L298N芯片驱动，把4个I/O端口分成两组，分别控制两电机的正反转及停止三态的运行。电源电路有12V和5V电压，12V的电压用于驱动L298N芯片的运行，5V电压则用于驱动单片机和芯片的运行。控制信号来源于上位机，通过对上位机的操作，实现对小车状态的控制。复位电路，就是利用它把电路恢复到起始状态。当程序输入错误，计算失误或者程序跑飞时要进行复位操作，以便回到原始状态，重新进行计算。晶振电路，能够产生稳定度极高的频率，单片机所有的指令都是建立在晶振提供的时钟频率上运行的。
1.2.2 图像采集和处理单元结构
该结构整体框图见图3，其硬件结构就是市场上常见的无线路由器，其操作系统采用OPENWRT，挂载上中星微301芯片的摄像头，对外部的图像进行采集和处理，通过WIFI传输到上位机上。本设计中安装摄像头的目的是为了更好的对小车的状态进行控制，实时的将小车所处的路况环境的图像通过WIFI传输到到上位机上面，使操控者能够更好的掌握小车所处的路径的环境，更好地实现小车状态的控制，达到更远距离控制小车的目的[4]。
图3 图像采集和处理硬件框图
本系统以无线路由器作为硬件基础，将其刷成OPENWRT系统，安装驱动挂载摄像头，从而实现对外部图像的采集和处理，完成相应操作。
外部图像的采集由摄像头来完成，摄像头挂载在OpenWrt操作系统上，安装好的驱动对摄像头进行识别和处理，对外部感应的数据进行处理和打包，通过数据包的形式加载到WIFI信号上传输给上位机，实现了图像的传输。
图像数据传输至上位机，由PC机上软件自动完成数据的成像，成像在浏览器上，通过浏览器的可以观察到图像，实现了图像的浏览。