基于Andriod系統(tǒng)的遙控?cái)z像小車的制作方法
【專利摘要】目前，隨著通信和智能手機(jī)的發(fā)展，越來(lái)越多的應(yīng)用在智能手機(jī)和日常生活中廣泛應(yīng)用，本發(fā)明涉及一種基于Andriod系統(tǒng)的遙控?cái)z像小車，利用手機(jī)的Andriod系統(tǒng)可以遙控小車進(jìn)行前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、攝像、數(shù)據(jù)采集、信息回傳等動(dòng)作。發(fā)明的遙控?cái)z像小車的核心控制部分主要由Andriod手機(jī)端控制程序、Wi-Fi模塊與USART、指令處理與電機(jī)驅(qū)動(dòng)、攝像頭與SPI通信等幾大部分，在人類無(wú)法到達(dá)與探測(cè)的地方，都可以依靠遙控?cái)z像小車來(lái)勘測(cè)。
【專利說(shuō)明】基于Andr iod系統(tǒng)的遙控?cái)z像小車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于Andriod系統(tǒng)的遙控?cái)z像小車，尤其是指一種利用手機(jī)的Andriod系統(tǒng)可以遙控小車進(jìn)行前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、攝像等動(dòng)作，屬于自動(dòng)控制-人機(jī)交互領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著發(fā)展的通信和智能手機(jī)，越來(lái)越多的應(yīng)用在智能手機(jī)和日常生活中廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在發(fā)展和應(yīng)用的谷歌手機(jī)，蘋果的操作系統(tǒng)10S，微軟Winphone和塞班系統(tǒng)又深刻影響著人們的生活。Android是一個(gè)Linux移動(dòng)設(shè)備如智能手機(jī)和平板電腦上的操作系統(tǒng)。Android有一個(gè)大型社區(qū)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)者(“軟件”)，擴(kuò)展功能的裝置。開(kāi)發(fā)人員編寫主要在定制的模板中。應(yīng)用程序可以從第三方網(wǎng)站或通過(guò)網(wǎng)上商店下載。電影中小鬼使用的攝像遙控車SpyVideo Car。其把采用無(wú)線連接的攝像頭安置在了可以進(jìn)行遙控操作的玩具汽車?yán)?。遙控小車不單會(huì)應(yīng)用于電影，而且對(duì)人類的大部分活動(dòng)產(chǎn)生影響。在人類無(wú)法到達(dá)的與探測(cè)的地方，都可以依靠遙控?cái)z像小車來(lái)勘測(cè)。比如考古學(xué)，深入狹小的洞穴或者充滿病毒的金字塔；或者海底打撈沉船，探索兇猛的海底未知生物；更或者監(jiān)控某些圖謀不軌的不法分子……這些都是遙控?cái)z像小車可以發(fā)揮其作用的地方。
[0003]更重要的是，越 來(lái)越多的自然災(zāi)害造成的移動(dòng)定位設(shè)備需要救援和救濟(jì)。我們希望利用遠(yuǎn)程控制攝像頭可以代替手工搜索提高救援的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種基于Andriod系統(tǒng)的遙控?cái)z像小車，具體介紹了以下幾個(gè)方面內(nèi)容:
[0005]1、Andriod遙控?cái)z像小車的器材與步驟；
[0006]2、Andriod手機(jī)端控制程序；
[0007]3、W1-Fi 模塊與 USART ；
[0008]4、指令處理與電機(jī)驅(qū)動(dòng)；
[0009]5、攝像頭與SPI通信。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1手機(jī)端控制流程圖
[0011 ] 圖2Andriod手機(jī)端控制程序界面
[0012]圖3Wi_Fi模塊接口定義圖
【具體實(shí)施方式】
[0013]一、發(fā)明設(shè)計(jì)制作的器材與設(shè)備
[0014]1.1Android遙控?cái)z像小車器材與步驟的介紹[0015]從小車底盤著手，先將攝像模塊固定在車輛的底盤。然后，無(wú)線模塊應(yīng)該加入到汽車和相機(jī)之間，所有的命令和數(shù)據(jù)將通過(guò)它。最后，單片機(jī)作為大腦控制所有系統(tǒng)和控制汽車以及相機(jī)拍照。
[0016]1.1.1Rover5 底盤
[0017]底盤擁有2個(gè)7.2V直流減速電機(jī)并帶著2條橡膠履帶，由于電機(jī)封裝在底盤內(nèi)，所以電機(jī)的型號(hào)我們沒(méi)有考證。
[0018]1.1.2Wi_Fi 模塊
[0019]我們選用的是漢楓科技的HF-AllX W1-Fi模塊。HF-A11X嵌入式WIFI模組產(chǎn)品特點(diǎn)支持802.llb/g/n無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)支持TCP/IP/UDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧支持UART/GP10/以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊接口支持無(wú)線工作在STA/AP模式支持路由/橋接模式網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架可選內(nèi)置板載或者外置天線支持透明/協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸模式。
[0020]1.1.3Atmel Sam3N4
[0021]開(kāi)發(fā)板帶有48mhz微核心，256字節(jié)閃存，24存儲(chǔ)器，16字節(jié)只讀存儲(chǔ)器以及4通道16位脈寬調(diào)制，并且擁有32位實(shí)時(shí)定時(shí)器，2USART，3個(gè)SPI。
[0022]1.1.4STL298
[0023]STL298的工作電源電壓高達(dá)46V，總直流電流高達(dá)4A，低飽和電壓，過(guò)熱保護(hù)，并且邏輯“O”輸入電壓可達(dá)1.5V。L298N芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的IO口提供信號(hào)；而且電路簡(jiǎn)單，使用比較方便。
[0024]1.1.5 鋰電池
[0025]鋰電池的容量IOOOmAh,它能輸出的電壓為7.4V，并且其放電倍率為25C。
[0026]二、Android手機(jī)端控制程序
[0027]2.1手機(jī)端控制流程圖
[0028]如圖1。
[0029]2.2手機(jī)重力感應(yīng)處理機(jī)制
[0030]I)手機(jī)平放時(shí)X軸返回O
[0031]2)前端翹起時(shí)返回負(fù)值
[0032]3)后端翹起時(shí)返回正值
[0033]2.3Android手機(jī)端控制程序界面
[0034]如圖2。
[0035]三、W1-Fi模塊與 USART
[0036]3.1ff1-Fi模塊的功能介紹
[0037]W1-Fi模塊式用來(lái)建立小車跟手機(jī)之間聯(lián)系的。W1-Fi是一種常見(jiàn)的只能手機(jī)部件。功能范圍約比藍(lán)牙遠(yuǎn)100米左右。帶寬可以大約1.5兆(802.11η)。首先我們將使無(wú)線模塊在單片機(jī)的控制下工作。我們將用他在車跟電話之間建立一個(gè)連接。具體的協(xié)議將在下面指出。然后發(fā)出的指令將被發(fā)送到單片機(jī)，單片機(jī)控制的汽車運(yùn)動(dòng)。同時(shí)無(wú)線模塊也發(fā)送視頻到手機(jī)。
[0038]3.2ff1-Fi模塊接口定義
[0039]如圖3。[0040]四、指令處理及電機(jī)驅(qū)動(dòng)
[0041]4.1指令處理步驟
[0042]首先進(jìn)入循環(huán),第一步進(jìn)行pbuffer的溢出中斷,若是Yes驗(yàn)證指令開(kāi)頭兩個(gè)字節(jié)是否為8049。若是8049，則進(jìn)行CRC校驗(yàn)。若不是8049則等待20ms初始化USART，重新進(jìn)入循環(huán)體系。CRC校驗(yàn)如果返回No，同樣重新進(jìn)入循環(huán)，若成功則將指令的奇數(shù)次賦予左輪，偶數(shù)次值賦給右輪，最后進(jìn)行調(diào)整PWM的輸出。結(jié)束后進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。
[0043]4.2常量定義
[0044]/**Pio pins to configure.*/
[0045]static uint8_t dutyO = 200 ；
[0046]static uint8_t dutyI = 200 ；
[0047]/**Pins to configure for the application.*/
[0048]const Pin pins [] = {
[0049]PIN_PWM_SPEED0,
[0050]PIN_PWM_SPEED1,
[0051]PIN_USART0_RXD,
[0052]PIN_USART0_TXD,
[0053]PIN_DIRA1,
[0054]PIN_DIRA2,
[0055]PIN_DIRB1,
[0056]PIN_DIRB2,
[0057]PIN_LED,
[0058]PIN_WIFI_LINK,
[0059]PIN_WIFI_RDY,
[0060]PIN_WIFI_RST
[0061]//PIN_WIFI_RLD,
[0062]}；
[0063]volatile bool dataln = false ；
[0064]volatile bool changeO = true ；
[0065]/**Receive buffer.*/
[0066]uint8_tpBuffer[BUFFER_SIZE]；
[0067]/**Current bytes i
[0068]n buffer*/
[0069]uint32t sizeBuffer = BUFFER_SIZE ；
[0070]/**Current read buffer.*/
[0071]uint8_trBuffer = 0 ；
[0072]/**Current write buffer.*/
[0073]uint8_twBuffer = 0 ；
[0074]uint32_t time_stamp = 0 ；
[0075]volatile bool Run = 0 ；[0076]volatile bool updown ；
[0077]uint32_tdelay ；
[0078]volatile bool rstwifi = false ；
[0079]4.3與W1-Fi模塊通信的USART 口的接受中斷，當(dāng)接受緩存溢出時(shí)產(chǎn)生中斷無(wú)線通信模塊的串行通信端口接受中斷，當(dāng)接收緩沖區(qū)溢出產(chǎn)生中斷指示另一傳輸速度的4倍0F8049開(kāi)始，如果沒(méi)有，需要從它的左、右開(kāi)始初始化，而不是一開(kāi)始可以初始化。
[0080]4.3.1Pbuffer 緩存中斷
[0081 ] 警報(bào)數(shù)據(jù)指令已經(jīng)開(kāi)始，或部分下指令啟動(dòng)來(lái)了。
[0082]4.3.2等20毫秒的初始化urast
[0083]指示另一傳輸速度的4倍0F8049開(kāi)始，如果沒(méi)有，需要從它的左、右始初始化，而不是從一開(kāi)始可以初始化。
[0084]4.3.3CRC16 檢查
[0085]頭部左車輪速度指令、右前輪速度指令的CRC16循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(循環(huán)冗余校驗(yàn))，是數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中最常用的錯(cuò)誤檢查代碼，其特征是在信息領(lǐng)域和校驗(yàn)和字段長(zhǎng)度可任意選擇。
[0086]4.3.4調(diào)整左，右輪接受脈寬調(diào)制
[0087]脈沖寬度調(diào)制(脈寬調(diào)制)，是英文“脈沖寬度調(diào)制”的縮寫，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出的模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于測(cè)量，對(duì)應(yīng)的功率控制和變化，在許多地區(qū)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種技術(shù)，包括:相位電壓控制脈寬調(diào)制，脈沖寬度調(diào)制方式，調(diào)制方法，隨機(jī)脈寬調(diào)制，電壓控制脈寬調(diào)制，而在鎳氫電池智能充電器使用脈沖寬度調(diào)制方法，這是每一個(gè)脈沖寬度相等的脈沖列為脈寬調(diào)制波形，通過(guò)改變脈沖的周期可以調(diào)頻，改變脈沖寬度或周期可以調(diào)整壓力，采用適當(dāng)?shù)目刂品椒墒闺妷汉皖l率協(xié)調(diào)變化。通過(guò)調(diào)整脈寬調(diào)制周期的占空比，達(dá)到控制充電電流。
[0088]采樣控制理論有一個(gè)重要的結(jié)論:脈沖相同和不同形狀的窄脈沖添加到慣性環(huán)節(jié)，其效果基本上是same, pwm控制技術(shù)的理論基礎(chǔ)的結(jié)論的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件,和開(kāi)關(guān)控制，使輸出端得到一系列的平等幅度和脈沖寬度不相等，用脈沖代替正弦波或其他波形。按照一定的規(guī)則對(duì)每個(gè)脈沖寬度調(diào)制，可以改變輸出電壓，也可改變輸出頻率?；驹瓌t，控制已經(jīng)存在，但由電力電子器件發(fā)展水平的制約，在上個(gè)世紀(jì)80年代前一直未能實(shí)現(xiàn)。直到進(jìn)入上世紀(jì)80年代，隨著全控型電力電子器件的出現(xiàn)和迅速發(fā)展的技術(shù)，脈寬調(diào)制控制得到真正的應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)，微電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展以及各種新的理論和方法，如現(xiàn)代控制理論，非線性系統(tǒng)的控制理論的應(yīng)用，脈寬調(diào)制控制技術(shù)獲得了前所未有的發(fā)展。
[0089]脈沖寬度調(diào)制(脈寬調(diào)制)是一個(gè)模擬信號(hào)電平的數(shù)字編碼方法。通過(guò)使用高分辨率計(jì)數(shù)器，方波的占空比調(diào)制是用于某個(gè)特定級(jí)別的模擬信號(hào)編碼。脈寬調(diào)制信號(hào)，因?yàn)樵谌魏谓o定的時(shí)刻，滿幅值的直流供電或完全(上)，或沒(méi)有(下)。電壓或電流源是通過(guò)(上)或關(guān)閉(關(guān)閉)的重復(fù)脈沖序列被添加到負(fù)載仿真。時(shí)間是直流供電被加到負(fù)載時(shí)間，休息是斷電。如果有足夠的帶寬，任何模擬值可以用編碼調(diào)制。
[0090]大多數(shù)的負(fù)載(無(wú)論是感性負(fù)載或電容性負(fù)載)需要一個(gè)調(diào)制頻率高，調(diào)制頻率為200kHz。許多微控制器內(nèi)部包含脈寬調(diào)制控制器。[0091]五、攝像頭及SPI通信
[0092]5.1攝像頭參數(shù)
[0093]型號(hào):0V2640
[0094]顏色模式:YUV或RGB
[0095]像素:200萬(wàn)
[0096]支持1600x1200到40x30大小的各種尺寸
[0097]最大幀率15fps SXGA
[0098]5.2攝像頭原理
[0099]通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)將影像聚焦在成像元件(XD/CM0S上，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將每個(gè)像素上光電信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)碼信號(hào)，再經(jīng)DSP處理成數(shù)碼圖像，存儲(chǔ)到存儲(chǔ)介質(zhì)當(dāng)中。
[0100]光線從鏡頭進(jìn)入相機(jī),CCD進(jìn)行濾色、感光(光電轉(zhuǎn)化)，按照一定的排列方式將拍攝物體“分解”成了一個(gè)一個(gè)的像素點(diǎn)，這些像素點(diǎn)以模擬圖像信號(hào)的形式轉(zhuǎn)移到“模數(shù)轉(zhuǎn)換器”上，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳送到圖像處理器上，處理成真正的圖像，之后壓縮存儲(chǔ)到存儲(chǔ)介質(zhì)中。
[0101]5.3攝像頭數(shù)據(jù)處理
[0102]設(shè)置成Mono模式
[0103]
【權(quán)利要求】
1.一種基于Andriod系統(tǒng)的遙控?cái)z像小車由小車底座、Andriod手機(jī)控制端、W1-Fi無(wú)線通信、攝像頭采集數(shù)據(jù)、智能控制等五部分組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Andriod系統(tǒng)的遙控?cái)z像小車，其特征在于手機(jī)無(wú)線控制小車的動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Andriod系統(tǒng)的遙控?cái)z像小車，其特征在于小車采集到的圖像數(shù)據(jù)可通過(guò)W1-Fi模塊傳回到手機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Andriod系統(tǒng)的遙控?cái)z像小車，其特征在于利用手機(jī)上的控制界面來(lái)控制小車的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、攝像、數(shù)據(jù)回傳等動(dòng)作。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK103941730SQ201310023383
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月18日
【發(fā)明者】杜月林 申請(qǐng)人:杜月林