基于无线通信技术的多功能智能小车视频传输系统.docx
- 文档编号:30572443
- 上传时间:2023-08-16
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:1.04MB
基于无线通信技术的多功能智能小车视频传输系统.docx
《基于无线通信技术的多功能智能小车视频传输系统.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于无线通信技术的多功能智能小车视频传输系统.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基于无线通信技术的多功能智能小车视频传输系统
第X届“挑战杯”广西大学生课外学术科技作品竞赛
作品申报书
作品名称:
基于无线通信技术的多功能智能小车视频传输系统
学校全称:
广西科技大学
申报者姓名
类别:
□自然科学类学术论文
□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文
□科技发明制作A类
科技发明制作B类
摘要
随着现今科技的飞快进展,很多企业设施都实现了智能化。
运用智能化的机械代替古老的人类体力劳动,这不仅提高了企业的生产效率和效益,更是提高了人类的生活水平,增进了社会的进展步伐。
而随着无线通信技术的不断进展,无线通信技术在自动化方面的应用更是愈来愈普遍,在自动化上可利用无线通信技术来实现数据的无线传输,最终实现远程操纵与数据搜集等功能。
该系统采纳NRF24L01无线模块作为智能小车的远程操纵指令传输器件,对智能小车的远程操纵采纳JAV-RX2288/JAV-TX6729无线AV视频收发模块作为AV视频无线传输的器件,进行远程视频的无线传输。
采纳AV转USB视频搜集模块来将AV信号转换为数字信号传输到上位PC机。
运用DHT11模块进行温湿度数据搜集。
采纳C#上位机软件接收视频信息、温湿度信息,实现把搜集到的信息在电脑上显示出来,而且能够实现实时对视频的记录存储,使系统具有更好的有效性和应用前景。
关键词:
单片机、远程操纵、无线视频、温湿度传输、C#上位机软件
摘要II
目录III
1.绪论1
本设计的目的、意义、应解决问题和应达到的技术要求1
选题背景2
无线控制小车搭载无线视频传输、温湿度传输的含义及内容4
2.要紧应用硬件和应用软件简介5
STC12C5A60S25
无线视频收/发模块5
无线传输模块NRF24L016
USB视频搜集卡6
3.系统的整体设计方案6
硬件子系统7
软件子系统8
4.硬件电路设计9
远程操纵系统设计9
无线视频传输系统设计9
供电系统设计11
环境监测设计11
操纵台设计12
循迹方案设计13
避障方案设计14
5.系统软件设计14
远程操纵系统软件设计14
上位机操纵软件设计15
6.调试和结果分析16
上位机软件调试16
无线视频传输系统调试17
硬件调试17
7.总结18
附录:
作品展现19
要紧参考文献20
本设计的目的、意义、应解决问题和应达到的技术要求
随着人类社会的不断进展,人们对智能化科技的需求也在不断的提高。
以机械劳动替代人类劳动,这是人们一直在构思的问题,也是现今需要解决的问题。
本设计作品——无线操纵小车搭载无线视频传输,其不仅能实现智能行走,还能够实现远程操纵,咱们能够对其进行远程操作。
而且,小车上搭载有无线视频传输系统,咱们能够利用其进行远程视频搜集。
本次咱们小组参赛的作品是在NRF24L0一、JAV-RX2288/JAV-TX6729无线传输模块技术资料的基础上,设计了一种基于无线通信技术的多功能智能小车视频传输系统。
系统分为小车搜集端、操纵台操纵端、电脑操纵端。
小车操纵端负责搜集视频、温度、湿度数据,然后发送回操纵台,操纵台再将数据发送给PC机显示出来。
本系统可在高污染、高辐射、严峻要挟人身平安的情形下对工厂机房或特定区域进行环境温湿度的数据搜集和对周围事物的实时监视。
最终整个设计实现了基于STC12C5A60S2单片机的智能小车远程操纵和远程视频搜集的功能、循迹功能、避障功能和环境检测功能。
在接通电源后用户只需在电脑上打开上位机软件就能够够进行远程视频搜集、存储与操纵,和环境温度、湿度的搜集。
而且通过操作电脑键盘或操纵台就能够够远程操纵小车的运动,使小车的运动并非局限于黑线上,能够加倍灵活的操纵小车,能够对指定区域各点进行数据检测。
选题背景
在设计每一个作品的时候,咱们都会先对其进行需求状况、应用前景进行分析。
由于本设计的小车涵括了智控、远控、无线可视于一身,因此它的用途超级的普遍。
正是由于它的用途普遍,它的市场需求也将超级的广漠,它的应用前景更是超级的好。
大致能够分为三个方面来论述它的需求。
1.医院市场:
智能小车首现北京地坛医院流感病房,在地坛医院收治甲型H1N1流感患者的隔离病区,一种智能载物车被率先投入利用:
一辆辆在规按时刻行走在规定线路上的智能小车,把医用垃圾和被污染衣物运走,同时送来干净的衣物和药品,大大减少了医护人员和工作人员进入隔离区的次数。
据了解,这种智能小车每台自重330千克,能够驮起半吨的货物。
它能够自己遥控走廊门、电梯的开闭,自己装卸药品柜。
碰到有人挡住去路,它还会请求对方避让。
在污染区工作的小车走专用线路,消毒方便,在必然程度上减少了人接触污染源的机率。
据了解,地坛医院是全国首家利用这种智能小车的医院……现在智能小车的用途愈来愈广,也将普遍的应用于家庭、医院等各类场合。
2.监控市场:
由于本小车搭载了无线的视频传输系统,因此它能够作为一个“活”的监控系统。
在现今的许多大小型企业、社区、学校等的平安监控中都是利用定点的监控系统,这使得很多地址都不能取得专门好的监控,假假设要实现全面的监控,就得在各个角落都装上监控系统,在经济上这显得何等的浪费,而在应用上这又显得何等的不灵活。
而小车搭载无线视频传输不仅能够实现灵活的全面监控功能,而且还能够为企业、社区、学校等节约开销。
假假设对其车型扩大化,他将可变成一个机械“保安员”,咱们能够操纵其在企业园区、社区、校园等范围内进行日夜的监控,让它起到捍卫人民的生命财产与人身生命平安作用。
显然,这活的监控系统的运用,将会为人们生活带来很多的便利,这也将使它加倍的为人们喜爱,市场需求必将增大。
3.探险市场:
在探险方面,由于咱们对未知空间的探讨和侦查工作会存在必然的危险性,若是通过咱们人类切身去探讨,那将可能造成没必要要的损失,有时乃至危机到生命的平安问题,那么咱们能够通过无线小车的远程操作,对路况进行实时的探测和危险的评估,让其充当着一个打先锋“侦查兵”的角色!
让人们在未知领域的探讨和研究中,能够把本钱和危险降至最低。
而且小车搭载的无线视频传输,不仅能够实时地搜集图像信息,而且还能够在接收端存储起来,这使得探讨的数据搜集显得更为详细和方便。
如此用低本钱的科技工具处置大情形,这不仅显得效率高,而且还能够为人们免去没必要要的损失。
同时,机械人竞赛是近几年在国际上迅速开展起来的一项高科技活动,例如“飞斯尔”杯全国大学生智能车赛、全国大学生电子设计大赛等、智能小车是其中很重要的一个项目。
尽管历史不长,但由于智能小车有效有趣、切近生活、易于上手、集高新科技技术、娱乐、竞赛与一体,让愈来愈多的电子爱好者对智能小车的设计有了很深的爱好,同时引发了众多学者的普遍关注。
总的来讲,无线操纵小车搭载无线视频传输功能用途超级的普遍和它的设计本钱低而有效,使得它需求状况显得超级的好。
随着科技的进步,人类很多东西都已经向着智能化这一步走,用机械人劳动替代人类的体力劳动,这是科学家们很早就提出来的假想,如此的智能化进展,这将大大的提高了人类的经济效益,加大了人类社会的进展步伐。
专门是机械人“保安员”这一方向的进展,更是表现了人类社会智能化这一特色。
而且它的用途不单单是以上几种,其用途还有很多。
又随着现今科技的不断进展,此设计也将不断的跟从科技的进步而不断的完善,使它的功能加倍壮大,给人们的生活带来更多的益处,使之成为深受人们喜爱的科技“宠物”。
无线操纵小车搭载无线视频传输、温湿度传输的含义及内容
无线操纵小车搭载无线视频传输,这笼统的说它确实是一辆涵括智控、远控、无线可视于一身的小车。
智控——指小车能够沿着人为的固定轨道上智能寻迹行走,远控——指能够无线远程操纵小车的行走方向,无线可视——指能够无线远程搜集小车运行进程中的图像视频。
无线操纵小车搭载视频与一样的智能小车和监控系统不同的是,它不仅能够实现智能化,而且还能够远程操纵,在显现智能过失的时候只需通过电脑按键远程操纵来调制小车的运动,以避免因智能部份显现过失而造成没必要要的损失。
而且在这基础上小车搭载了无线视频传输,能够实现小车的远程监视,智能小车结合无线远程监控,这就成了“活的”监控系统,这也是它与一样的监控系统所不同的地方。
本设计的内容要紧分为三部份:
一、智能小车部份——小车安装寻迹模块,实现小车的智能寻迹行走功能,安装避障模块,实现智能避障功能。
同时通过DHT11模块,搜集各点的温湿度数据;二、远程操纵系统——小车通过NRF24L01模块集合上位机软件或操纵台实现小车的远程操纵功能;无线传输系统——小车通过搭载摄像头和无线视频传输系统实现图像视频的无线传输功能,搭载温湿度传感器和NRF24L01无线通信模块实现温湿度的远程传输功能。
STC12C5A60S2
STC12c5a60s2是一个增强型的51系列单片机。
由于芯片内部自带的AD转换,而小车在循迹进程中利用TCRT5000光电对管,需要对检测到的电压进行采样,然后依照路面黑线与白线的电压值的不同进行循迹,如此简化了硬件的设计。
同时芯片内置PWM,
咱们能够能更准确调剂小车的速度,同时节约了芯片按时器资源。
综上所述,咱们选择其作为咱们小车的主控芯片。
图STC12c5a60s2引脚图
无线视频收/发模块
JAV-RX2288:
RX2288是工作在2414-2468MHzISM频段内的FM视频接收解调模块。
模块采纳单芯片设计,该芯片集成了VCO、PLL、宽带FM视频解调,使模块体积小功耗低灵敏度高等特点;采取贴片或是插件封装形式,本模块的应用只需简单连接电源,视频线,接上天线就可接收图像信号。
JAV-TX6729:
TX6729是工作在2414-2468MHzISM频段内的FM视频发射解调模块。
模块采纳单芯片设计,该芯片集成了VCO、PLL、宽带FM视频解调、FM伴音解调,使模块体积小功耗低灵敏度高等特点;采取贴片或是插件封装形式,本模块的应用只需简单连接电源,单/双音频线,视频线,接上天线就可接收音乐、图像信号。
无线传输模块NRF24L01
nRF24L01是一款新型单片射频收发器件,工作于GHz~GHzISM频段。
nRF24L01功耗低,在以-6dBm的功率发射时,工作电流也只有9mA;接收时,工作电流只有mA,多种低功率工作模式使节能设便。
图nRF24L01封装图
USB视频搜集卡
USB视频搜集卡是数据搜集卡搜集数据后输入电脑设备的接口是USB接口。
普遍应用于安防、医疗、生产、运输、商业、金融等领域。
利用NRF24L0一、JAV-RX2288/JAV-TX6729无线传输模块实现智能小车的远程操纵和无线视频传输。
最终要的问题是实现数据的无线传输方面,无线传输模块品种多样,而且传输方式有模拟信号传输和数字信号传输两种,通过对设计的有效性、结构设计、本钱等方面的分析,作出了一个有效性好、结构简单、功能实现简单、本钱低的设计方案作为本设计的设计方案。
硬件子系统
本设计的硬件组成部份大致能够分为两个部份——远程操纵系统和无线传输系统。
其硬件结构要紧由NRF24L01无线模块、JAV-RX2288/JAV-TX6729无线视频收发模块、STC12c5a60s2单片机操纵芯片模块、AV转USB视频搜集模块、AV摄像头、电机驱动模块、温湿度传输模块、循迹模块、避障模块、操纵台模块、PC机操纵模块组成。
系统结构图如下图(a图为远程操纵系统结构图,b图为无线视频传输系统结构图):
a图远程操纵系统结构图
b图无线视频传输系统结构图
图系统结构图
远程操纵系统是通过NRF24L01收发模块结合单片机来进行远程操纵电机的转动,实现远控功能。
软件子系统
选择好硬件方案以后,接下来确实是依照系统的要求设计软件。
要紧分为两个部份:
第一部份是远程操纵接收端程序,流程图如下图。
图远程操纵接收端流程
系统通过NRF24L01接收发送端NRF24L01发送来的指令码,然后由NRF24L01传送到单片机,操纵电机模块来操纵小车的走向。
第二部份是远程操纵发送端程序。
其流程图如下图。
图远程操纵发射端流程图
系统通过单片机扫描遥控键盘模块的按键,如有按键按下,那么給按键进行相应的编码和设置要发送的指令接收端的地址,然后传送到NRF24L01上发射出去。
远程操纵系统设计
功能:
远程操纵系统可分为接收部份和发射部份,也确实是被操纵部份与操纵部份,此部份用到的无线通信模块是NRF24L01模块,其结合单片机最小系统和相关程序设计而成的远程操纵系统能够实现远程操纵、遥控等功能。
远程操纵系统工作原理:
远程操纵系统的接收部份工作原理——该部份利用NRF24L01收发模块作为接收端的通信模块,NRF24L01模块接收发射端发送过来的指令,进而结合单片机运行程序进行数据处置,也确实是解码。
解码后再依照解出来的数据信息由单片机进行相关的操纵,远程操纵系统发射部份的工作原理——该部份一样是利用跟接收端一样的通信模块——NRF24L01来进行与接收端通信。
键盘按键通过编程,能操纵小车前进、左转、右转和后退,单片机通过检测键盘按键那个被按下,然后依照该按键代表的意思进行编码,然后通过NRF24L01向接收端发送指令。
无线视频传输系统设计
功能:
无线视频传输系统可分为视频接收和视频发射两部份,该系统的接收部份要紧由JAV-RX2288AV视频信号无线接收模块、AV转USB视频搜集模块和电脑监控系统组成,而发射部份要紧由AV模拟信号输出摄像头、JAV-TX6729AV视频信号无线发射模块组成。
整个无线视频传输系统的功能是实现图像视频的无线传输,可用于无线监控,无线车载探险,智能巡逻等方面。
组成部份:
无线视频传输系统由以下部份要紧组成:
1
JAV-RX2288视频接收模块,RX2288是工作在2414-2468MHzISM频段内的FM视频接收解调模块。
其实物图如下图。
图JAV-RX2288
2JAV-TX6729,TX6729视频发射模块,其实物图如下图。
图JAV-TX6729
③拨码开关,拨码开关要紧用于频率的选择,能够提高抗干扰能力,可选择4组频率。
④摄像头系统用到的摄像头为模拟信号输出摄像头,其实物图如下图。
图OV7949CMOS模拟摄像头
⑤USB视频搜集卡,它支持外部视频输入实时MPEG-1/2/4影音紧缩。
即插即用、不必关机、既可安装。
其实物图如下图。
图USB视频搜集卡
供电系统设计
1 功能:
供电系统的功能主若是为用电设备提供电源。
在本设计由于各个的电子元件对电压的限值都不一样。
图是12V转5V、5V转的供电系统的电路原理图。
图12V转5V、5V转的供电系统的电路原理图
环境监测设计
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器,它能够同时监测湿度和温度,应用专用的数字模块搜集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的靠得住性和卓越的长期稳固性。
图MCU与DTH11连接图
操纵台设计
操纵台集合有下载串口,NRF2401模块,无线视频接收模块,12864液晶和操纵按键一起组成远程操纵台,实现人与智能小车的互动。
通过RS232串口线使操纵台与电脑上的上位机相连,上位机或操纵台的按键产生操纵指令,并通过NRF2401无线发送模块把产生的指令发送给远处的小车以操纵小车的行走模式。
同时操纵台的无线视频接收模块接收从远处传回的视频信息,实时监控小车现场。
液晶显示小车的功能模式和操纵指令。
通过操纵台操纵远程小车,简便易实现,及令人不在现场也能通过小车传回的视频信息专门好的操纵小车。
图主操纵台
功能模式简介
(1)操纵模式
操纵小车的运动状态,例如前进、后退、左转、右转和停止。
(2)调速模式
调剂小车两轮子的占空比,以达到调剂小车速度的目的。
(3)循迹模式
小车通过红外对管寻觅跑道上的黑线并按既定的黑线前进,并依照自身的传感器从而发出指令操纵运动状态和运动方向。
(4)避障模式
小车依照前头的光电对管传感器判定前方是不是有障碍物存在,若是有障碍物,小车停止前进并后退,后退时刻由软件延时实现。
(5)搜集模式
小车把自带的温湿度传感器所搜集的温度和湿度数据通过NRF2401无线模块发送给主操纵台,实时实现对周围环境的监测。
(6)视频模式
操纵台上的无线视频接收模块接收小车传回的现场视频信息。
(7)自由模式
小车将依照自身的传感器自由行走,摆脱人为操纵。
循迹方案设计
TCRT5000光电对管,光电红外接收管对黑线与白线的反射,会产生不同的电压电压值。
单片机通过对端口电压的不同判别黑线与白线进行循迹。
图TCRT5000
避障方案设计
光电对管是通过集聚光线来操纵光敏三极管的导通与截止。
图光电对管
远程操纵系统软件设计
系统软件设计主若是远程操纵中的接收和发射部份程序的设计。
在发射部份里,要紧的程序设计思路是先对NRF24L01模块初始化,然后通过查询方式来查询是不是有方向键盘按钮按下,若是有按钮按下,那么给按钮进行相应的编码并操纵相应的信号指示灯亮灭,然后把对应的编码赋给发送缓存区TxBuf,最后由NRF24L01发送出去,其程序设计流程图如图。
图发射端程序流程图
在接收端,要紧的软件设计思路一样是先对NRF24L01系统初始化,然后监听NRF24L01是不是有数据接收。
假设有,那么把接收到的数据寄存到接收数据缓存区RxBuf里,然后对接收到的信息解码,再依照解码后的信息来操纵电机驱动模块。
假设没有,那么执行智能行走子程序。
其总流程图如下图。
图远程操纵接收端程序流程图
上位机操纵软件设计
C#是一种平安的、稳固的、简单的、优雅的,由C和C++衍生出来的面向对象的编程语言。
C#是面向对象的编程语言。
它使得程序员能够快速地编写各类基于MICROSOFT.NET平台的应用程序,MICROSOFT.NET提供了一系列的工具和效劳来最大程度地开发利用计算与通信领域。
咱们采纳C#来编写上位机操纵软件。
图上位机界面
6.调试和结果分析
上位机软件调试
第一将操纵台与电脑通过串口连接,同时视频搜集卡也与电脑连接。
启动上位机软件,串口通信成功后,那么上位性能够通过键盘方便自如的操纵小车的运动、操纵小车的车速。
让小车在固定轨迹进行巡检功能。
若是在循迹进程中,碰到障碍物,小车会自动进入避障模式,进行避障。
图上位机小车调试
当接收到搜集指令时,小车可将现场环境的温湿度数据传输回PC操纵端。
如下图
图
图上位机温湿度搜集调试
无线视频传输系统调试
在监控端显示小车搭载的摄像头搜集回来的图像,如下图。
能够通过上位机操纵小车抬头或那么垂头来搜集不同高度的视频。
图无线视频传输系统调试
硬件调试
小车接收到搜集指令后,将数据传送回操纵台,并显示在操纵台12864液晶上。
如下图
图操纵台温湿度搜集调试
在小车远程操纵系统的调试中,把小车放到和黑线轨迹上时,通过操纵台发射指令进行黑线循迹。
如下图
图小车循迹模式调试
本次设计是基于无线传感/操纵网络的智能小车的通信模块。
该通信作为一个独立的无线传感器网络微型节点。
无线传感器微型节点是一次性的,要求节点本钱低廉和工作时刻尽可能长。
无线通信方式实现了有线通信很多不能实现的功能,从某种程度上降低了有线通信所需的本钱,并提高了劳动生产率,是工业现代化进展的方向。
将无线通信技术用于引导小车,使小车的行动途径加倍灵活,操纵加倍方便,提高了智能小车的性能。
而无线操纵小车不仅在工业上能取得普遍的应用,在生活、科研、智能监控、和探险方面等也占有一席之地!
希望这小小的创意能为大伙儿带来方便。
附录:
作品展现
参考文献
[1]王秋爽等编著.单片机开发基础与经典设计实例.北京:
机械工业出版社,
[2]谭浩强编著.C程序设计(第三版).北京:
清华大学出版社,2005
[3]孙学康,石方文,刘勇编著.多媒体通信技术.北京:
北京邮电大学出版社,2006
[4]李朝青编著.单片机原理及接口技术(第3版).北京:
北京航空航天大学出版社,2005
[5]刘广瑞编著.机械人创新制作.西安:
西北工业大学出版社,
[6]唐志宏,韩振振主编.数字电路逻辑设计.大连:
大连理工大学出版社,
[7]李叶紫.MCS-51单片机应用教程.北京:
清华大学出版社,
[8]康华光.电子技术基础.北京:
高等教育出版社,
[9]NRF24L01利用说明文档
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 无线通信 技术 多功能 智能 小车 视频 传输 系统