嵌入式智能小車的一種設(shè)計(jì)方案

張春平

（石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息工程系，河北 石家莊 050081）

目前，各級(jí)各類學(xué)校為了進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高教學(xué)質(zhì)量，均經(jīng)常組織各種類型的技能大賽，以達(dá)到“以賽促學(xué)、以賽促教”的目的；同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生參加行業(yè)以及其他高層次的技能大賽，以檢驗(yàn)教學(xué)成效.

在電子類技能大賽中，智能小車是大賽組委經(jīng)常選擇的題目.通過(guò)它可以考察學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用技能，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與嵌入式CPU、嵌入式CPU與PC機(jī)之間的通信.而一般情況下，智能小車的設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，只有參賽者間團(tuán)結(jié)協(xié)作、知識(shí)互補(bǔ)，才能完成設(shè)計(jì).本文提出一種智能小車的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)方案，希望能為準(zhǔn)備參加技能大賽者提供設(shè)計(jì)思路.

1 嵌入式智能小車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

嵌入式智能小車集單片機(jī)應(yīng)用、傳感器應(yīng)用和嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用于一身，采用嵌入式操作系統(tǒng)并結(jié)合無(wú)線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)和PC機(jī)之間的通信.

本文所設(shè)計(jì)的嵌入式智能小車的整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示.在本設(shè)計(jì)中，上位機(jī)采用嵌入式CPU，以充分發(fā)揮其高速處理計(jì)算能力、圖像識(shí)別能力及快速處理能力；下位機(jī)采用具有良好控制能力的16位單片機(jī).嵌入式CPU與PC機(jī)之間通過(guò)無(wú)線方式通信.嵌入式CPU與單片機(jī)之間通過(guò)串口進(jìn)行通信.所設(shè)計(jì)的嵌入式智能小車具有循跡、避障、測(cè)試溫度、利用 Wi－Fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像及溫度的功能［1］.

圖1 嵌入式智能小車整體結(jié)構(gòu)圖

2 上位機(jī)設(shè)計(jì)

近幾年，由于嵌入式技術(shù)發(fā)展迅速，所以在開(kāi)發(fā)嵌入式產(chǎn)品時(shí)可以有很多選擇.例如，核心控制部分可以選擇單芯片，也可以選擇核心控制板等.由于核心控制板已經(jīng)集成了常用的接口和功能，學(xué)習(xí)者容易掌握和理解，開(kāi)發(fā)者使用方便，因此，本文在智能小車的設(shè)計(jì)中，選擇核心控制板作為核心控制部件.芯片采用ARM9架構(gòu)實(shí)現(xiàn)其功能，比如S3C2440［2］.上位機(jī)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示.

圖2 上位機(jī)結(jié)構(gòu)圖

3 下位機(jī)設(shè)計(jì)

下位機(jī)選擇16位單片機(jī)，它主要實(shí)現(xiàn)嵌入式智能小車的循跡、測(cè)速、避障以及與上位機(jī)的串口通信功能.下位機(jī)核心控制部分也可以選擇核心控制板，比如凌陽(yáng)公司的SPCE061A（簡(jiǎn)稱61板），同樣可簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)難度.下位機(jī)的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示.

圖3 下位機(jī)結(jié)構(gòu)圖

借助轉(zhuǎn)接板實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與上位機(jī)的連接，以方便小車的拆裝.

轉(zhuǎn)接板可以將單片機(jī)中的I／O口進(jìn)行轉(zhuǎn)接，這樣就能充分利用單片機(jī)的資源.通常，通過(guò)轉(zhuǎn)接板，能將常用接口全部接出，比如，液晶驅(qū)動(dòng)模塊接口、GPRS接口、藍(lán)牙接口、金屬探測(cè)模塊接口、循跡傳感器模塊接口、紅外避障模塊接口、串行接口等.

本文設(shè)計(jì)的智能小車將轉(zhuǎn)接板置于下位機(jī)與上位機(jī)之間，使小車裝卸簡(jiǎn)單、外形美觀.

4 智能小車的工作流程

小車設(shè)計(jì)完成后，可以利用PC機(jī)控制智能小車工作.在PC機(jī)端，通過(guò)點(diǎn)擊設(shè)計(jì)完成的網(wǎng)頁(yè)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能小車的操控.

PC機(jī)端操控小車工作的具體流程如圖4所示.

圖4 工作流程圖

5 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了嵌入式智能小車的一種簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)方案.學(xué)習(xí)者可以利用單片機(jī)學(xué)習(xí)板和嵌入式學(xué)習(xí)板進(jìn)行練習(xí).如果試驗(yàn)成功，則可以利用設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)完成獨(dú)立的小車設(shè)計(jì).智能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，調(diào)試繁瑣，需要學(xué)習(xí)者耐心、認(rèn)真地完成.希望本文提供的設(shè)計(jì)方案能成為學(xué)習(xí)者的參考.

［1］凌陽(yáng)科技.嵌入式智能小車說(shuō)明書(shū) ［Z］.北京：凌陽(yáng)科技有限公司，2012：4－11.

［2］凌陽(yáng)科技.ARM9試驗(yàn)箱——Linux平臺(tái)篇 ［M］.北京：凌陽(yáng)科技有限公司，2012：325－343.