２０１８年８月２５日第２卷第８期
现代信息科技
Modern Information Technology
Aug.2018 Vol.2 No.8
周海鹏
（湖北大学知行学院，湖北 武汉 430011）
摘 要：智能小车对于丰富人们的生活和扩展人们的业务能力具有极大意义。本文基于Android 手机APP ，设计了一套智能小车控制系统。借助WIFI 信号，可实现对智能小车的行驶与传感器的控制，同时智能小车根据控制指令向手机上传感数据和状态，为控制智能小车提供了一种无线高速的有效手段。
关键词：智能小车；APP ；单片机；视频监控；传感器中图分类号：TP242 文献标识码：A
文章编号：2096-4706（2018）08-0181-03
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｍａｒｔ Ｃａｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＰＰ
ZHOU Haipeng
（Zhixing College of Hubei University ，Wuhan 430011，China ）
Abstract ：Smart car has great significance for enriching people ’s life and expanding people ’s professional ability. Based on
Android mobile phone APP ，a smart car control system is designed in this paper. With the help of the WiFi signal ，the driving and sensor control of the smart car can be realized. At the same time ，the intelligent vehicle sensing data and state on the mobile phone according to
the control instruction provides an effective means of wireless high-speed control for the intelligent car.
Keywords ：smart car ；APP ；MCU ；video surveillance ；sensor
收稿日期：2018-06-04
0 引 言
智能小车大致由传感器、控制器、执行器三部分组成[1]，可以实现寻迹移动、光照检测、躲避障碍物、远程控制行驶速度、远程实时视频监控等功能，是自动控制技术、机械、计算机技术、通讯技术、模式识别、传感器技术等多学科和技术综合应用的结果，能够极大方便人们生活。
随着移动智能设备的快速发展和普及，通过智能设备对智能小车进行控制和管理成为一个新的应用需求。将智能设备和智能小车相结合，能够极大简化智能小车使用控制，从而有力促进智能小车的发展和应用。[2]
本文基于Android 手机APP ，设计了一套智能小车控制系统。借助WIFI 信号，可实现对智能小车的前后左右行驶和摄像头旋转控制，同时智能小车根据控制指令向手机上传温度湿度传感数据和监控画面，为控制智能小车提供了一种无线高速的有效手段。[3]
变速箱取力器1 系统总体设计
系统总体功能需求主要有以下几类：（1）Android 手机APP 界面控制；（2）小车行驶控制；（3）传感器传感数据采集，包括温度和湿度；（4）视频采集显示，包括摄像头旋转控制和监控视频采集显示。如图1所示。
根据总体功能需求，系统总体设计如图2所示。在图中，单片机MCU 是整个小车的控制核心，控制着智能小车各个模块统一协调工作；行驶电机可以正转、反转，从而使车体产生前进、后退、转弯等动作，行驶电机还需要相应的驱动
电路；电源电路作用是为整个小车系统供电；舵机制作成云台，然后装上摄像头，使摄像头可实现上
下、水平旋转调节；摄像头用于采集视频信号；WIFI 模块产生WIFI 信号，用于连接手机，同时WIFI 模块与单片机用串口连接，实现单片机与手机的联通；手机APP 模块一方面用于用户界面交互显示，另一方面作为系统控制管理中心，对整个系统进行协调管理。
手机APP
图2 系统总体框图
系统工作时，首先用户在APP 界面上选择相应操作，然后APP 将相应指令解析得到相应指令数据，再通过WIFI 信号将该数据信号送往智能小车WIFI 模块，接着智能小车
背板制作图1 系统总体功能需求
WIFI 模块将接收到的指令传输到智能小车单片机控制中心，再由单片机控制中心控制相应模块完成指定操作，最后单片机控制中心收到对应操作结果，沿指令信号回路将结果数据反馈到手机APP 上，用户得到操作结果。
2 系统软、硬件实现
2.1 硬件模块
由于采用手机APP 进行控制，因此，主要的硬件为智能小车的硬件平台，包括控制模块、驱动系统、传感器模块等几个部分。智能小车平台硬件组成框图如图3所示，包括电源供电电池组、电源转换电路、小车主体（本设计采用轮式小车）、单片机MCU 系统[3]、WIFI 模块、摄像头和舵机云台、电机驱动电路，以及温度和湿度传感器模块。
图3 智能小车硬件平台组成框图
2.1.1 最小系统组成
微控制器[4]是嵌入式开发中核心所在，微控制器的好坏直接影响着系统性能的优劣。本设计采用STM32F103C8T6作为智能小车控制板微控制器，它是主频72MHz 的ARM32位处理器，包括核心MC
U 、电源稳压电路、电源滤波电路、BOOT 选择电路、指示灯、晶振电路、复位电路、Jlink 接口、USB 接口和其他扩展接口。
2.1.2 电机驱动设计
设计中智能小车使用的电机驱动模块为L298N 芯片驱动电路。L298N 能够驱动步进电机、电磁阀和大功率直流电机等感性负载，同时还可以直接和单片机连接，易于控制。L298N 电机驱动示意图如图4所示。逻辑输入、PWM 信号1和PWM 信号2用于控制电机相应操作，M1和M2表示可以控制两个电机，电源用于供电。L298N 还可对直流电机速度进行调控，即根据PWM 信号，改变向直流电机供电电压的占空，从而改变平均电压，进而达到直流电机调速的目的。[5]
电机驱动模块
玻璃胶嘴
光碟机电源
PWM 信号1M1
M2PWM 信号2
逻辑输入图4 L298N 电机驱动示意图和驱动电路
2.1.3 温度和湿度传感器设计
本设计温度和湿度传感器采用DHT11芯片，该芯片可同时测量环境温度和湿度。
甲基化引物设计
DHT11传感器和MCU 连接示意图如图5所示，其供电电压为3～5.5V ，且在上电之后，传感器会有1秒左右的振荡期，因此对其发送指令应该间隔上一段时间。微控制器与DHT11之间的通信通过中间两个引脚连线实现。
图5 DHT11连接示意图
2.1.4 图像采集和WIFI 传输设计
图像采集模块直接购买使用USB 监控摄像头作为智能小车摄像模块。USB 监控摄像头可将传感器采集到的监控视频数据转换为USB 信号，使用过程中可直接对USB 信号处理，较为方便简单。在WIFI 传输方面，采用经改装的TP-Link WR703N 无线路由器作为智能小车的WIFI 连接模块。在工作中，USB 监控摄像头采集监控视频，并将其直接传送给WR703N 无线路由器，然后WR703N 无线路由器将监控视频通过WIFI 传送给Android 手机。
2.2 软件模块
2.2.1 智能小车平台软件设计
智能小车平台软件主要指单片机MCU 控制软件，其主程序流程图如图6所示。首先，初始化单片机所用到的内部资源，如系统时钟、IO 、串口和其他寄存器等初始化；初始化完成后进入循环等待模块；当接收到命令数据之后，对命令数据进行解析，并执行相应操作。接收命令主要有小车前后左右行驶控制、摄像头云台旋转控制和传感器数据上报。值得注意的是，接收命令数据格式需要自行定义，即单片机MCU 和Android 手机APP
之间通过事先定义的数据格式封装和解析控制命令。
图6 智能小车平台软件流程图
2.2.2 Android 手机APP 软件设计
在APP 启动之前，需要连接智能小车（下转184页）
以快速响应，及时对所发生的事件进行处理并发出警报，整个软件当中采用了C/S网络拓扑结构，同时也可融入B/S结构。
3.2 内部无缝集成监控平台
ST8100软件中主要包括了闭路电视监控、门禁、防盗警报、电子巡更、可视对讲、停车场、周边防护、火灾报警、建筑设备管理等多个子系统，并且这些系统功能高度集成，也就是通过ST8100平台实现多个子系统和设备的操控，在中央控制室对有关信息展开集成管理。其中，将保安功能模块融入到同一平台当中，可以大大提高工作效率。ST8100主要是采用了开放式架构，允许第三方协议通讯接口进入。
例如在门禁系统当中，具备更加严格的读卡认证程序，不仅能够实现读卡ID认证，同时也可以开展复
杂的读写认证，将相关信息记录，包括代码、持卡人基本信息、标志位、黑名单、卡片启动日期、截至期限等。这种全方位认证方法相比普通门禁系统更加烦琐、严格、可靠、安全。信息传输同样作为ST8100系统的特功能，无论是采用以太网为基础的网络层，还是控制器和读卡机间的控制网络，都可以统一采用ST8100平台进行加密传输，而不是采用普通的明码报文，大大提高了信息传递的安全性。
3.3 安放电视监控系统
在对电视监控系统设计当中，需要对建筑楼宇的各个楼层、经常出入场所、停车场、机械设备等进行重点监控，在这些区域内装设监控设备，并对监控图像展开实时记录，用于后续查阅使用。再者，需要在公共大厅中装设监控器，提高公共大厅的安防监控质量和效率。在电梯内部也要装设监控器，可以监测电梯内部实际情况，避免出现监控盲区。在每个楼宇楼层通道也要安装监控点。为了避免出现明显的死角，需要在楼梯连接点上设置监控器，减少监控盲点，提高安防监控效率。再者，为了提高智能楼宇的安全性，需要在电气设备间、空调间设置监控点，这样可以减少意外事故发生几率，特别是火灾问题，保证楼宇运行的平稳性。在整体设计完成之后，需要安防人员在ST8100平台上进行视频图像查阅，确定没有过大的盲点，针对性地选择监控信息，确保楼宇处在安全监控范围下。
3.4 报警系统
实现智能楼宇最为明显的功能就是自动安全报警。对于报警系统来说，其最为重要的就是及时性，如果事情发生了一段时间再报警极易造成损失。基于此，可以通过ST8100软件中的劲爆订阅分发策略实现。该策略主要让相应的区域分别接受报警订阅信息。如果前置设备发出了警报，可以传输相应的警报信息到ST8100平台中，相关信息由报警系统自动管理。结合报警系统所传递的系统信息，用户在终端操作系统中就可以查询相关信息；如果用户并没有在线，则可以暂时存储到子系统中，在检测到用户上线时即会重新发送信息。
3.5 接入容量扩展功能
不断地对接入容量进行扩展才会提高监控系统的应用范围，为了能够很好地解决此类情况，通常可以采用集与级联策略。该方法主要是针对服务器，有效增加客户端接入数量，并且在不同平台上结合实际需求以及级联方法，将监控范围扩大，在系统运行中不同平台会随时保持联系，实现信息的快速传播，提高整个系统运行的稳定性。
4 结论
综上所述，在科学技术时代背景下，智能化技术已经成为了各个行业重要的发展方向，虽然当今智能化系统还处于初期发展阶段，但是其应用范围在不断扩展，推动了楼宇安防监控系统朝着智能化方向发展，大大提高了楼宇安防监控质量、效率、安全，让建筑在使用中变得更加便捷、高效。
参考文献：
[1] 王琦，高良.楼宇智能化综合安防监控系统探究 [J].电子技术与软件工程，2016（7）：160.
[2] 张宇晖.楼宇智能化综合安防监控系统探究[J].科技风，2014（17）：150-151.
[3] 戴宇江.基于楼宇智能化综合安防监控系统探究 [J].绿环保建材，2017（1）：242.
[4] 林丽敏.楼宇智能化综合安防监控系统探究 [J].环球市场，2016（19）：82.
作者简介：廖兴灵（1985-），男，汉族，广东廉江人。研究方向：智能化应用技术与分析。
WIFI模块的WIFI信号。APP启动之后，主程序首先初始化用户显示界面，并建立与智能小车通信所用到的Socket套接字。然后APP会根据相应情况做出不同的反应，主要有用户指令控制、视频接收显示和传感器数据接收显示。
2.3 安装与调试
经过调试，实现了以下功能：（1）在Android手机APP上点击对应按钮，小车可根据相应操作前后左右行驶，且改变对应速度大小值，小车速度相应改变；（2）连接智能小车之后，界面实时显示监控
视频；（3）拖动舵机控制进度条，舵机会对应旋转运动，从而控制摄像头旋转；（4）界面实时显示环境温度和湿度。
3 结论
电缆转接箱本文根据系统需求，将时下流行的智能手机和智能小车相结合，利用智能手机APP实现对智能小车的控制，能够有力地促进智能小车的发展。对于无线小车和现代智能家居的设计具有一定的参考价值。
参考文献：
[1] 周柱.基于STM32的智能小车研究 [D].成都：西南交通大学，2011.
[2] 谭海红.基于Android的远程监控系统的设计与实现 [D].北京：中国科学院研究生院，2015.
[3] 孙浩.基于WiFi技术和Android系统的智能家居系统设计 [D].徐州：中国矿业大学，2014.
[4] 周磊.单片机电机系统控制分析 [J].信息与电脑(理论版)，2013（4）：167-168.
[5] 黄兴.Android平台远程终端控制系统的研究与设计[D].北京：北京邮电大学，2013.
作者简介：周海鹏（1993-），男，汉族，湖北赤壁人，本科。研究方向：数据通信与智能控制。
（上接182页）
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议