基于单片机的WIFI智能小车设计

企业实践报告( 2016-- 2017年度第1学期)

基于51单片机的WIFI遥控小车设计

专业

学生**

班级*

学号***

指导教师

完成日期2016.12.*

目录

第1章绪论 (2)

第2章方案论证及选择 (2)

2.1 系统方案选择 (2)

2.2 总体设计方案 (2)

2.2.1 整机系统 (2)

2.1.2 整机工作原理 (2)

第3章硬件系统设计 (2)

3.1 路由器 (2)

3.2 ESP8266WIFI模块 (2)

3.2.1 ESP8266WIFI模块引脚功能 (2)

3.3 STC89C52RC单片机 (2)

3.3.1 STC89C52RC单片机引脚功能 (2)

3.3.2 单片机的外围电路 (2)

3.4 L293D电机驱动模块 (2)

3.4.1 L293D引脚功能及原理图 (2)

3.5 3.3V降/稳压模块 (2)

3.5.1 降/稳压模块的原理图 (2)

3.6 5V和3.3V串口电平转换模块 (2)

3.6.1 引脚功能和原理图 (2)

第4章软件系统设计 (2)

4.1 软件开发环境 (2)

4.1.1 Android的APP软件的开发 (2)

4.1.2 单片机程序开发环境Keil (2)

4.2 程序流程图 (2)

4.2.1 主程序流程图 (2)

4.2.2 串口中断接收流程图 (2)

4.2.3 串口发送指令流程图 (2)

第5章设备调试 (2)

5.1 系统调试 (2)

5.2 硬件设备调试 (2)

5.2.1 ESP8266串口WIFI的连线 (2)

5.2.2 STC89C52RC单片机连线 (2)

5.2.3 单片机和WIFI模块的连线 (2)

5.3 软件调试 (2)

5.3.1 WIFI模块的调试 (2)

5.3.2 单片机的调试 (2)

5.3.3 单片机和WIFI模块的调试 (2)

心得体会 (2)

总结 (2)

参考文献 (2)

附录1 单片机程序 (2)

第1章绪论

现在是一个智能化的时代，各种智能化的设备正在逐步代替人为的操作。随着汽车工业的迅速发展，关于智能汽车的研究也越来越受人们关注。全国电子大赛和省电子大赛几乎每次都智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该课题的研究。设计的WIFI智能小车能够实现自动循迹，壁障功能，可程控行驶速度、电脑手机WIFI连接控制行驶及其他的控制方式。本系统能实现对小车的运动状态进行实时控制。系统控制灵活、可靠、精度高、可满足对系统的各项要求。本设计以STC89C52RC单片机为控制核心，利用ESP8266WIFI模块和路由器接收和处理无线信号，然后通过WIFI模块和单片机之间的串口通信来传递信息，从而完成手机控制单片机的运作。通过对本小车的研究，我们可以初步构建智能汽车的模型和理论基础。对于智能汽车的研究，国外都有很大的成就，谷歌的无人驾驶汽车，已经能够在高速公路上安全行驶数千里，在高速行驶下都能有这么好的操控能力，无非是智能汽车领域的一座里程碑。

在智能家居系统研发方面，美国及一些欧洲国家一致处于领先地位，今年来，以美国微软公司及摩托罗拉公司等为首的一批国外知名企业，先后跻身于智能家居系统的研发中。例如：微软公司开发的“梦幻之家”、摩托罗拉公司开发的“居所之门”IBM公司开发的“家庭主任”等均已日趋成稳定技术强占家居市场。此外，日等新国的龙头企业纷纷致力于家居智能化的开发，对家居市场更是跃跃欲试。

本设计选用的89C52单片机属于MSC-51系列单片机，由Intel公司开发，其结构有8字节FLASH闪速存储器，256字节部RAM , 32个I/O口线，3个16 位定时／计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片振荡器及时钟电路。同时，AT89c52可降至O Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电上作模式。空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM，定时／计数器．串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。由于89C52的系统性能满足系统数据采集及时间精度要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故用来作为控制核心。新一代单片机为外部提供了相当完善的总线结构，为系统的扩展与配置打下了良好的基础。本设计主要研究容就是基于89C52设计一部WIFI智能小车，小车能够实现WIFI遥控的智能小车控制系统。

第2章方案论证及选择

2.1 系统方案选择

方案1：自己首先学习相关知识，理解单片机智能小车的原理以及WIFI模块指令等。动手设计出带有WIFI模块的单片机开发板，在配购好小车相关的材料后，组装出小车模型。调试好WIFI模块和单片机的硬件和软件，然后用手机等终端设备通过路由器驱动WIFI小车的运动等一系列指令。具体的如图2-1所示。下图是关于方案1设计版图构想，如图2-1所示。

图2-1 方案1设计图

方案2：自己首先学习相关知识，理解单片机智能小车的原理以及单片机和WIFI之间的通信方式，了解WIFI模块的相关指令，以及单片机的串口传输的方式。然后利用已经完成有的单片机小车，通过在单片机小车上添加一个WIFI模块和相关模块来进行改装，然后自己通过设计编写单片机和WIFI模块之间串口通信的程序。利用这样的方法来实现手机终端来通过路由器在无线传输的方式对单片机进行控制，从而进一步的控制小车的运动等一系列指令。具体的如图2-2所示。

下图是关于方案2设计版图构想，如图2-2所示。

图2-2 方案2设计图

方案选择：方案1和方案2涉及的相关知识大致相同，两种不同思路的选择，所需要的材料也不同。介于我们对制作成本和材料考虑，我们小组选择方案2，利用已有的单片机小车，对小车进行改装，在小车上加个WIFI模块等一系列设备，实现手机等终端设备通过无线信号控制小车的运动。选择方案2，我们认为可以加强我们的动手能力，能够充分的学习和利用相关的专业知识，达到综合素质的提升。

2.2 总体设计方案

基于单片机的WIFI智能小车主要由路由器、ESP8266WIFI模块、STC89C52RC单片机控制模块、L293D电机驱动模块、5V与3.3V串口电平转换模块和3.3V降/稳压模块等主要结构组成，其中还有一些次要设备，比如蜂鸣器，LED灯和数码管等。

2.2.1 整机系统

下图是整机系统图，是WIFI模块和单片机之间通信的整体图，如图2-3所示。

图2-3 整机系统图

项目系统包括路由器、ESP8266串口WIFI模块、STC89C52RC单片机、电机驱动模块、串口电平转换模块、5V电源、3.3v降/稳压模块、电机驱动模块组成。如图2-3所示。

ESP8266串口WIFI模块是用来接收到手机等上位机设备发送的控制指令信息和单片机通过串口通信传来的AT指令信息来连接到路由器，然后创建多连接和SERVER模式，来实现手机和WIFI模块之间的通信；STC89C52RC单片机最小系统是小车的核心系统，用来控制和协调小车的运动；电机驱动模块用来驱动小车电机的运作；5V和3.3V串口电平转换模块是用来转换单片机和WIFI模块之间的信号电平，主要是适用于本模块的工作电压；电源电路用来提供单片机和WIFI模块的外部电源；3.3v降/稳压模块用来给WIFI模块提供一个3.3v稳定的工作电压；蜂鸣器电路作用是用来给单片机一个提示音；电机作用就是让小车的轮子转动，来使小车动起来。

2.1.2 整机工作原理

基于单片机的WIFI智能小车是STC89C52RC单片机通过其串口对ESP8266WIFI模块发送AT指令，使ESP8266WIFI模块连接到路由器并且让ESP8266WIFI模块开启多连接和SERVER模式，然后手机打开WLAN连接路由器设备，打开制作好的APP软件，通过路由器这个中转站向ESP8266WIFI模块发送控制指令，在ESP8266WIFI模块接收到控制指令后，通过ESP8266WIFI模块的串口和STC89C52RC单片机上的串口之间相互发送控制指令的数据流，单片机的串口在接收到从WIFI模块传来的控制指令的数据流，最终做出控制选择，进而控制小车运动、指示灯的亮灭、蜂鸣器的开关和数码管的显示。如：小车运动，LED灯的亮灭，蜂鸣器的发声等。

基于单片机的WIFI智能小车主要是利用手机作为上位机，而单片机作为下位机，通过WIFI模块和路由器进行对无线信号的处理，然后通过串口传送有线的信号，从而实现上位机通过无线来控制下位机的运作，实现智能化和无线遥控等功能。

第3章硬件系统设计

3.1 路由器

路由器（Router），（如图3-1所示）是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。路由器是互联网络的枢纽"交通警察"。目前路由器已经广泛应用于各行各业，各种不同档次的产品已成为实现各种骨干网部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。路由和交换机之间的主要区别就是交换机发生在OSI参考模型第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了路由和交换机在移动信息的过程中需使用不同的控制信息，所以说两者实现各自功能的方式是不同的。

路由器（Router），（如图3-1所示）又称网关设备（Gateway）是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器的路由功能来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。

下图是路由器的设备图，如图3-1所示。

图3-1 路由器