基于LabVIEW的智能探测小车设计与实现

大 连 民 族 学 院 本 科 毕 业 设 计（论 文）基于LabVIEW的智能探测小车设计与实现学 院（系）： 信息与通信工程学院 专 业： 电子信息工程 学 生 姓 名： 王 帆 学 号： 2011131317 指 导 教 师： 李 敏 评 阅 教 师： 张维维 完 成 日 期： 2015.06.15 大连民族学院基于LabVIEW的智能探测小车设计与实现摘 要 随着我国社会经济的全面发展，智能探测车在探测领域已经逐渐取代人工探测，为人们的生活提供了极大的方便。通过对国内外研究现状的比较，在分析了当前探测领域的需求后，提出了搭载机械臂的智能探测车方案，设计了一个基于LabVIEW软件的智能探测小车无线视频监控系统。小车部分以STM32单片机为核心，利用C语言开发了分类电机驱动和温湿度及有害气体含量采集驱动。系统上位机以LabVIEW为软件开发平台，通过调用WIFI摄像头接收视频，调用串口通信驱动采集温湿度、有害气体含量信息，并把采集到的信息在电脑上实时显示出来，实现了PC机对探测小车的实时监控。同时将控制数据发送到车上的STM32主控板，进而控制探测车的行驶与机械臂的动作，实现小车的前进、后退和转向以及机械臂的转动、伸展和抓取。经测试，系统较好完成所需功能，且具有界面友好、操作方便、可控距离长及实时性强等特点。关键词：智能探测车； LabVIEW；STM32单片机；WIFI摄像头- I -基于LabVIEW的智能探测小车设计与实现Abstract With the all-round development of social economy in our country, the intelligent detecting vehicle have gradually replace manual probe in the field of detection, provides great convenience for peoples life. By comparing the current research of domestic and foreign, a proposal of the intelligent detecting vehicle with a robotic arm is put forward after analyzing the current demands in the field of detection and a based LabVIEW wireless video monitoring system for the intelligent detecting vehicle is designed. The vehicle part uses C language to develop the classification motor drive, temperature，humidity and the harmful gas content acquisition drive with STM32 MCU as the core. Upper computer system based on LabVIEW software development platform, receiving video by calling the WIFI camera, calling a serial port communication drive to collect information of temperature, humidity and the harmful gas content, display the collected information on the computer in real time. And the real-time monitoring of PC for detecting vehicle is realized. At the same time sending data to STM32 MCU in the vehicle, to control the motion of the rover and the action of mechanical arm, implementing the vehicle forward, backward and steering, and the rotation, stretch and grab of the mechanical arm. Tests show that the system completes the required functions better and has the features of friendly interface, easy to operate, long distance controllable and good real-time performance.Key Words：Intelligent Detecting Vehicle；LabVIEW；STM32 MCU；WIFI Camera- IV -目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 设计背景与研究意义11.2 国内外研究现状11.3 研究内容22 系统组成32.1 总体方案32.2 系统框图32.3 系统结构43 系统硬件设计53.1 电源电路设计53.2 单片机最小系统设计63.3 下载电路设计73.4 电机驱动电路设计83.5 无线通讯模块93.5.1 无线路由器与摄像头93.5.1 无线数传模块94 系统软件设计104.1 硬件系统程序设计104.1.1 软件流程图104.1.2 主函数初始化114.1.3 主函数程序设计114.2 上位机软件设计124.2.1 串口通讯模块124.2.2 视频监控模块134.2.3 系统控制模块144.2.4 温湿度及有害气体含量显示处理模块155 系统整体调试165.1 硬件系统测试165.2 软件系统测试18结 论21参 考 文 献22附录A 硬件电路图23致 谢25基于LabVIEW的智能探测小车设计与实现1 绪论1.1 设计背景与研究意义随着我国社会经济的全面发展，智能探测车在探测领域已经逐渐取代人工探测，为人们的生活提供了极大的方便。由于对未知空间的探索和侦察会存在一定的危险性，如果通过人类亲身去探索，可能会造成不必要的损失，甚至危及到生命的安全，因此可以通过无线探测车的远程操作，对路况进行实时探测和危险评估，从而把成本和危险降至最低。另外近年来，我国火灾、矿难、地震等事故频繁发生，给人民生命及财产造成了巨大的损失。事故一旦发生，事故现场勘察阶段是救护过程中最危险但也是最为重要的环节。现有的救援设备体积庞大、受自身的限制根本进入不了狭窄的地区，勉强进入反而会适而其反，导致更多人员的伤亡和财产损失，所以用现有的救援设备已不太可能。与其相比，小型的探测车成本更低，运动更加灵活，并可以在狭小的环境中工作。目前已有的探测车主要用来完成探测路况、实时视频传输的功能。但由于探测的环境复杂、突发状况频繁，传统的探测车在结构上受到一定的限制1-3。根据对当前探测领域的需求分析，在传统探测车的基础上，提出了搭载机械臂的智能探测车方案，设计了一个基于LabVIEW软件的智能探测小车无线视频监控系统。1.2 国内外研究现状在目前智能探测方面，技术最为先进的领域应该就是深空探测领域，在航天方面，我国所拥有的技术现已处于世界领先级水平，目前正在进行的就是“嫦娥工程”，该工程分阶段实施“三步走”，首先是发射一颗卫星实现绕月飞行；然后发射一颗卫星能在原来的基础上落在月球表面，实施一系列探测工作；第三步是在第二步基础上，能将探测到的数据与采集的样本放回返回器上，返回器能够携带这些样本返回地球。现在我国已完成第二步，正在准备进行第三步的探月工程。在这个过程中，最重要的就是探测工作，月球表明环境极其复杂，强辐射、真空、零下180摄氏度到零上150摄氏度的极端环境下，对探测车的技术水平要求非常高。为此，我国研制了“玉兔号”探测车，玉兔号是中国首辆月球探测车，和着陆器共同组成嫦娥三号探测器。玉兔号利用太阳能作为能源，具备20度爬坡、20厘米越障能力，另外，玉兔号上搭载了全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达、粒子激发X射线谱仪等科学探测仪器4。所以玉兔号有很强的智能性，可以自动识别环境情况而对自身传感器进行调整，能够自主识别路线并完成导航，另外在行进过程中，可以将其探测到的图像数据、光谱分析数据以及各种环境信息自动传回地球，帮助人类直接准确地了解38公里外的月球。在航天深空探索上，美国人有着很好的技术和经验。目前最庞大、最复杂、最昂贵也最先进的火星探测器就是美国研制的“好奇号”探测车。2011 年，美国宇航局发射“好奇”号火星车执行火星探索任务，主要任务是探寻火星上的生命元素。2012 年8月6日，“好奇号”火星车在火星的盖尔陨石坑着陆。与“勇气”号与“机遇”号不同，总投资达25亿美元的“好奇号”采用的是核动力，而且利用钚电池做能源，可以持续时间更长。另外，“好奇号”上面搭载了一批先进的探测仪器，包括17台先进照相机、一个机械臂、一个钻孔机、一台激光装置，其内部还配备化学实验室，用于样本分析5。至今好奇号仍就一直在火星上探测，已经传回大量探测收获。随着这辆探测车在火星上执行任务的深入，新成果还会不断出现。1.3 研究内容本文所述的智能探测小车，是类似火星车，以履带式车轮作为移动机构、能够远程控制、传输图像、采集环境信息并处理的多功能智能探测小车。本设计采用STM32单片机为主控芯片，结合无线数传模块、WIFI无线传输模块、分类电机驱动模块，通过上位机软件编程结合硬件小车实物来完成一款基于LabVIEW的智能探测小车无线视频监控系统的设计与制作。该系统功能的实现需要通过一个上位机软件与一台搭载多向云台机械手的小车。所以本设计主要设计任务和要求包括以下几个方面： (1) 利用STM32单片机编写直流电机、步进电机、舵机的驱动，并能够通过控制这几种电机驱动模块，控制小车的前进、后退、左转、右转以及多向云台机械臂的旋转、伸展和抓取等动作； (2) 利用STM32单片机编写温度、湿度及有害气体含量检测程序，通过温湿度采集模块、有害气体含量检测模块采集实际值； (3) 利用STM32单片机编写串口驱动程序，使得单片机能够和无线数传模块通讯正常，并将编码信息发送到上位机无线数传模块； (4) 在LabVIEW平台上利用oVFE.ocx控件编写摄像头驱动，并能实时采集摄像头图像； (5) 在LabVIEW平台上编写按键采集模块并利用VISA控件编写串口通讯模块实现和下位机通讯，进而控制小车和多向云台机械臂；(6) 设计一个上位机软件界面，在界面上可以显示下位机发送来的温湿度及有害气体含量信息、实时的视频图像信息、通讯信息和一个控制台界面，控制台界面上的按键可以用来无线控制智能探测小车的动作。2 系统组成2.1 总体方案该系统利用SOLID-WORKS软件对传统结构进行改进,采用履带式底盘结构并搭载一个多向云台机械手，采用3DR Radio telemetry 433MHZ无线数传模块作为探测车的远程控制指令传输器件，采用Robot-Link V4.0 AR WIFI模块作为探测车AV视频无线传输的器件，进行远程视频的无线传输。运用DHT11模块进行温湿度数据采集，YL-15模块进行有害气体含量检测。采用LabVIEW上位机软件调用WIFI摄像头接收视频，调用串口驱动采集温湿度、有害气体含量信息，实现把采集到的信息在电脑上实时显示出来，同时将控制数据发送到车上的STM32主控板，进而控制探测车的行驶与机械臂的动作，实现小车的前进、后退和转向以及机械臂的转动、伸展和抓取。2.2 系统框图经过对所查找资料的分析和对方案的论证，确定了系统的整体构成。分为硬件和软件两个部分，系统以USB摄像头驱动模块、USB串口驱动模块、温湿度及有害气体含量显示处理模块、系统控制模块四部分构成软件部分；硬件部分包含无线路由与摄像头、电源电路、无线数传模块、温湿度采集模块、有害气体采集模块和分类电机驱动六个部分。本系统的系统组成框图如图2.1所示。图2.1 系统组成框图2.3 系统结构探测小车的车身整体结构采用角铝作为框架，角铝强度很强，重量轻，有良好的机械性能，采用这种材料可以大大提高车身的稳定性和耐压性。外壳采用坚硬的不锈钢材料，对内部电路起到了极强的防护能力，车体采用船型机构，同时底盘设计为履带式结构，并采用了直径125mm的复合钢制轮子，使得探测小车可以适应各种复杂的道路环境。机械臂是支撑机械手的平台，设计时不仅要考虑抓取物体的重量或携带工具的重量，还要考虑运动时的动载荷及转动惯性，这个机械臂采用三个大功率步进电机进行控制，为了防止机械臂在直线运动中，沿运动轴线发生相对转动，在设计过程中加入了导向装置，并在程序设计中加入了一定的缓冲措施。机械手部分采用舵机进行控制，舵机是一种角度伺服的驱动器，其可以根据系统的要求改变并保持相应的传动角度6。根据舵机具有随需要角度不断变化的特性，选择它作为控制机械手的驱动器。由于机械手的前端抓取部分采用的是固定式结构，为此我们设计了舵机保护电路，使得机械手在抓取过程中可以对系统进行反馈，反馈系统的设计使得多向云台机械臂有了更好的实用性。探测小车和机械臂的各部分结构图利用SOLID-WORKS软件绘制，绘制好后将结构图导入雕刻机，利用雕刻机将各部分平面结构雕刻出，之后拼装修改，组成整体结构。探测车内部主要是一些对电路固定和保护的结构，为了减轻车身整体重量，内部结构均采用硬塑材料，配合绝缘海绵对车内电路系统起到了很好的保护。绘制好的内部结构图利用3D打印机7直接打出，之后将电路固定后安装到小车内部，最终完成探测小车的整体结构设计。探测小车实物如图2.2所示。图2.2 探测车实物图3 系统硬件设计整个系统的硬件设计可以分为五个部分：电源电路、单片机最小系统、下载电路、电机驱动电路、无线通讯模块。电源电路分别提供12V电源用来驱动电机、5V电源为系统各类模块供电、3.3V电源为系统MCU供电。电源的供电情况会通过一个绿色指示灯显示，当电源接通后，绿色指示灯就会被点亮。STM32单片机最小系统是整个系统中最为重要的部分，它是系统运行的核心，采用STM32C8T6单片机搭载一些外围电路构成最小系统电路。无线数传模块通过两根串口线与单片机串口输出端相连，另有黄色和红色两个指示灯分别指示模块的工作方式，系统的硬件设计框图如图3.1所示。图3.1 系统的硬件设计框图3.1 电源电路设计电源电路是整个硬件系统的能源系统，本系统的电源电路可输出5V和3.3V两种电压。电源电路设计采用的是AMS公司生产的AMSU17,这是一款通用线性稳压器，低漏失电压调整器。5V电压的获取采用AMS1117V5芯片提供，用来给电机驱动和无线路由器供电。STM32单片机和无线数传供电需要的是3.3V电压，从稳压电源引出的5V电压经过AMS1117稳压器之后，电压从5V降为3.3V，另外在电压输出端加入一个LED作为电源指示灯。为了防止电流的倒流，在电路中加入了二极管，并且加入了能够滤除低频干扰的电容设计。电源电路设计如图3.2所示。图3.2 电源电路3.2 单片机最小系统设计单片机的最小系统就是让单片机运行起来的最简单的电路，STM32单片机内部没有复位电路，自带振荡器。但为了系统稳定运行，在设计时加入外部振荡器电路。本系统设计的单片机最小系统包括：STM32单片机、外部振荡器电路、复位电路、模式控制接口以及去耦电容等8-9。本设计主要采用STM32F103C8T6单片机。STM32F103C8T6采用高性能的ARM Cortex M3内核，数据总线宽度为32 bit，程序存储器采用Flash类型，大小为64 KB。数据RAM大小为20 KB，包含一个CAN、两个I2C、两个SPI,、三个USART、一个 USB等丰富的接口类型，最大时钟频率为72 MHz，48个增强I/O端口，3个通用16位定时器以及2个12位ADC。其工作电源电压在2 V 到3.6 V之间。具有其它单片机所无法比拟的优势10。单片机最小系统电路如图3.3所示。图3.3 单片机最小系统电路3.3 下载电路设计JTAG模式是比较稳定并且比较常用的调试下载模式，所以我们采用JTAG模式对硬件下载程序，在JTAG模式下，JLINK的第1引脚接VCC、TRST接PB4、TDI接PA15、TDOSWO接PB3、RESET接STM32的NRST、其余引脚任一接GND，下载电路如图3.4所示。图3.4 下载电路3.4 电机驱动电路设计驱动电路由智能功率芯片BTS7960组成，该芯片是应用于电机驱动的电流半桥高集成芯片，工作电压5.5v-27.5v，最大驱动电流43A，工作频率25Khz，在本电路设计中，直流电机工作电压12V，电流2A，工作频率25Khz，2块BTS7969芯片组成一个全桥电路，控制电机的正反转11。驱动电路如图3.5所示。图3.5 驱动电路该系统的电机是在负载和转速非周期性变化工作中运行，探测小车设计负载为5kg，最大行进速度1m/s，工作环境常温常压。选用ASLONG JGB37-550直流有刷电机，该电机额定电压为12V，转矩为12Kgcm，电流2A。小车轮子直径=125mm，电机转速=250rpm/min，电机的减速比=1:56。通过公式3.1计算，小车的最大行进速度，符合理论计算值大于工程阀值20%的设计要求。 (3.1) 3.5 无线通讯模块3.5.1 无线路由器与摄像头系统的视频信息传输平台是基于WiFi的无线传输，对于无线路由器的选择十分必要。运行于控制终端的网络程序通过局域网与探测小车建立UDP连接，用户可以在上位机获取摄像头视频信息数据。系统采用Robot-Link V4.0 AR WIFI模块，具有4M的Flash，32M内存DDR，采用3Dbi高增益天线，稳定传输距离可达100米12。 3.5.1 无线数传模块无线数传模块的通信方式主要是串行通信，串行通信是一种简单可靠的通信方式。使用极少的信道资源进行通信是串行通信的最大特点，使串行通信在远距离通信得到广泛的应用的主要原因。近几年来，随着通信技术的进步，串行通信的速度得到了有效的提高，加之串行通信不需要地址译码，使其在近距离通信上也得到了越来越多的应用，现在大部分模块都采用了串行通信作为数据传输方式。通用同步异步收发器（USART）提供了一种灵活的方法来与使用工业标准NR 异步串行数据格式的外部设备之间进行全双工数据交换。全双工通信要求数据的收、发能同时进行。由于串口的收发采用同一个中断源，所以，如果数据传送采用中断方式，则必须判断中断的状态编写中断处理程序来确定接下来进行发送操作还是接受操作。USART利用分数波特率发生器提供宽范围的波特率选择。它支持多处理器通信，用于多缓冲器配置的DMA方式，可以实现高速数据通信13-14。系统以3DRobotics的3DR电台做为控制信息传输途径，该电台是设置上位机和下位机之间遥测连接的一个理想的方式，可作为一条虚拟的串口线与单片机直接连接使用。系统采用该公司的3DR Radio telemetry 433MHZ无线数传模块，该模块体积小，重量轻(不含天线仅4克)，基于HM-TRP无线模块，并带有Si1000 8051微控制器和Si4432无线模块，价格低，范围大，使得系统的最远控制距离可达800米。无线数传模块与MCU连接电路如图3.6所示。图3.6 无线数传模块连接电路4 系统软件设计4.1 硬件系统程序设计编写STM32程序主要考虑几个部分：USART发送接收、AD采集、多通道PWM产生、时序的编写、数据的处理等，进而对直流电机、步进电机、舵机正常控制，并完成温湿度、有害气体含量数据的采集，将数据整理并发送，在这个过程中，单片机首先进行初始化，包括设置单片机各个端口方向，各个变量的初始化，单片机振荡频率的设置，串口初始化的设置，定时器和中断的设置以及AD采集函数的初始化设置。系统的程序设计流程图如图4.1所示。4.1.1 软件流程图图4.1 软件流程图4.1.2 主函数初始化int main(void) #ifdef DEBUG debug(); #endif RCC_Configuration(); SysTick_Init(72); GPIO_Configuration(); NVIC_Configuration(); USART1_InitConfig(115200); Timer2_Configuration();4.1.3 主函数程序设计本系统编程部分工作在keil4开发环境下完成15，对应于不同的功能编写不同的功能函数，最后在主函数中直接调用各部分功能函数。程序在初始化结束后会进入while循环，通过GetKey()函数得到上位机发送的控制数据ReceiveData，利用一个switch函数对命令数据做出判断，然后执行相应的命令程序。探测小车除了前进、后退、左转、右转功能，还有加速、减速的功能，所以在主程序中加入一个全局变量pwm，pwm值的大小决定了小车速度的大小，从以下接收程序中可以看出，pwm的可调范围在40到90之间。while(1) ReceiveData = GetKey (); switch(ReceiveData) case 0xd1: pwm+;if(pwm=90)pwm=90;forward();break;/forward+case 0xd2: pwm-;if(pwm=90)pwm=90;back();break;/back+ case 0xd4: pwm-;if(pwm=90)pwm=90;zuoqian();break;/zuoqian+case 0xd6: pwm-;if(pwm=90)pwm=90;youqian();break;/youqian+case 0xd8: pwm-;if(pwm=90)pwm=90;zuohou();break;/zuohou+case 0xda: pwm-;if(pwm=90)pwm=90;youhou();break;/youhou+case 0xdc: pwm-;if(pwm=40)pwm=40;youhou();break;/youhou- case 0xfd: stop();break; case 0xf1: forward();break; case 0xf2: back();break;case 0xf3: left();break;case 0xf4: right();break;case 0xf5: zuoqian();break; case 0xf6: youqian();break; case 0xf7: zuohou();break; case 0xf8: youhou();break; 4.2 上位机软件设计该系统上位机以LabVIEW为软件开发工具，前面板布局设计如图4.2所示。视频监控模块采集并显示无线视频信息，实现实时监控功能；系统控制模块将按键信息编码，形成数据包放到发送区；串口通讯模块接收温湿度及有害气体含量数据并将发送区的控制数据发送给下位机小车；温湿度及有害气体含量显示处理模块以表盘的形式显示接收区的数据，同时以波形图形式显示数据的稳定性。图4.2 前面板布局设计框图4.2.1 串口通讯模块探测小车和上位机的通讯通过串口实现，以LabVIEW的VISA控件实现串口功能。VISA控件通过配置串口、读取串口、写入串口及关闭串口功能实现上位机与下位机小车的通讯16。串口通讯模块程序框图如图4.3所示。图4.3 串口通讯模块LabVIEW程序框图4.2.2 视频监控模块通过LabVIEW Vision模块实现视频监控功能，其程序框图如图4.4所示。首先使用IMAQ USB Enumerrate Cameras VI选择视频设备，其次使用IMAQ Create为该设备分配内存空间，最后在while循环里将IMAQ Grab Acquire抓取的图像传送到Image Display控件显示17。图4.4 视频监控模块LabVIEW程序框图4.2.3 系统控制模块上位机对下位机探测小车的远程控制是通过键盘实现的，因此，需要把键盘的按键信息读取到上位机的LabVIEW软件中。图4.5是键盘数据采集的LabVIEW程序框图，在该图中，从左至右有四个与键盘数据采集相关的VI。最左边的“Query Input Devices”VI产生“按键信息”的簇，并显示在前面板上；接着是“Intialize Input Data”VI，此VI可以生成同时被按下按键组成的字符串数组；然后是“索引数组”VI，把数组中的各元素提取出来；最后是“Close Input Devices”VI，当程序执行完，则关闭输入设备资源。由于“索引数组”VI输出的是个下拉列表的数组，而本系统在遥控小车时，在同一时刻只按下一个按键，所以只需要提取出按键字符串数组的第0个元素，通过第0个元素的字符串信息让系统识别此时按下的按键，然后根据这个按键的字符串，LabVIEW程序决定发送什么数据到下位机，从而控制探测车做出相应的动作。上位机按键控制部分利用条件结构在按下每一个按键时将相应数据发送至下位机。图4.5 键盘数据采集LabVIEW程序框图4.2.4 温湿度及有害气体含量显示处理模块串口接收到下位机小车发送的温湿度及有害气体含量数据，经过上位机对数据进行处理之后，通过LabVIEW仪表显示，并利用波形图进行各时段稳定性分析。温湿度及有害气体含量数据持续从下位机小车向上位机发送，上位机接收数据后保存为一个完整的字符串。因此，需要对接收到的温湿度及有害气体含量数据进行截取，然后识别标志位，进而分别提取出温湿度数值及有害气体含量数值。为此设计了一个移位寄存器，完成不间断地将截取的起点定为接到的数据包起点，以达到实时显示数据信息的要求18。温湿度及有害气体含量显示处理LabVIEW程序框图如图4.6所示。图4.6 温湿度及有害气体含量数据显示处理LabVIEW程序框图5 系统整体调试在系统基本模块设计完成和软件设计调试成功的基础上，将二者进行结合需要对系统的整体功能性进行测试。通过测试可以找出设计过程中出现的问题以及最终系统是否达到了设计方案的要求，找出测试出现问题的原因或与目标不符的部分，从而达到最终实现目的,完善各种功能。在软硬件总体方案确定好之后，需要对软硬件的各个模块进行单独测试，确保每个模块都能正常工作。在每个模块都测试成功之后，逐步把各个分模块整合到一起，进行整机测试，逐步实现整机系统的各项性能以及功能。5.1 硬件系统测试首先是要对硬件部分测试，硬件部分的测试包括检查整个系统的电路是否完好，连线是否正确，在此前提下进行硬件测试的第一部分测试电机驱动测试，通过串口调试助手进行测试，将设置好电机转速的程序下载到主控制器芯片中，观察电机的是否能正常转动。然后进一步的修改程序观察小车的左转、右转、前进、后退、以及变速等各种状态是否能正常运行。之后进行第二部分测试，第二部分测试是对摄像头正常工作的测试。无线路由器模块经过系统改造后登陆路由器的WEB界面加载摄像头驱动。对摄像头是否能够正常显示视频信息测试是安装MJPEG作为一个小型的视频服务器软件,打开浏览器,输入固定端口地址,就能看到摄像头的动态视频。最后测试下位机发来的温湿度、有害气体含量数据是否正确。此部分测试将串口调试助手波特率设置为115200，数据位设置为8位，利用无线数传模块接收下位机发送的数据并显示出来，对比实际情况进行测试，经测试温湿度、有害气体含量均符合实际检测值，如图5.1、图5.2所示：图5.1 温湿度、有害气体含量实际检测值图5.2 温湿度、有害气体含量测试值5.2 软件系统测试系统的软件测试主要是对视频采集模块、串口通讯模块和按键采集模块进行测试，文件处理模块和微信上传模块在系统各部分测试结束后，搭建好整体系统进行调试。首先是视频采集模块测试，开启摄像头驱动后要有2s的初始化，然后观察IMAQ AVI Close.vi是否有错误输出，若error显示为0时说明没有错误，打开软件前面板观察是否有视频显示，测试过程中视频显示正常，且清晰度良好。测试视频采集模块无错误输出，结果如图5.3所示。图5.3 视频传输测试效果接下来是串口通讯模块测试，主要测试遥控器与应用程序是否能实现信号的传送。当按下“打开串口”按钮后,观察“VISA配置串口（仪器）”的VI是否有错误输出，若没有错误则说明上位机能够调用VISA串口控件，打开下位机并按下下位机上面按键，观察串口通讯模块的数据接收部分是否有数据，测试结果表明数据正常，下位机可以和软件正常建立连接。测试串口通讯模块无错误输出，结果如图5.4所示。图5.4 串口通讯测试效果最后测试软件部分按下按钮是否能够执行相应操作，按下一个控制按键，先观察按键数据是否是正确的编码数据，之后打开软件前面板观察软件是否执行相应操作。经测试，软件上的按钮都能正常工作。测试按键采集模块无错误输出，结果如图5.5所示。图5.5 按键测试效果系统各部分测试正常后，进行系统的整体测试。打开上位机，完成摄像头选取和串口设置。点击运行，各上位机模块工作正常，温湿度有害气体含量显示正常，通过波形图标分析数据稳定，小车能够按照控制键执行相应的操作，机械臂实现了抓取功能，系统测试前面板如图5.6所示。图5.6 系统测试前面板结 论智能探测小车的发展折射出我国机器人产业的长足发展，但是与世界发达国家相比，还有一定的差距，所以我国仍将大力发展机器人产业。智能探测小车作为一种智能机器人，其能替代人工在坑道探测、救援、搜捕、排雷、辐射等有害和危险场合工作，具有广大的引用前景。为此，本文以LabVIEW为软件开发平台、以单片机为驱动核心处理器、以无线WiFi为主要通讯手段，设计开发了具有搭载机械臂的智能探测小车无线视频监控系统，实现了上位机对探测小车行进和抓取的实时控制，并能实时地将摄像头拍摄到的图像和环境温湿度及有害气体含量数据传输至上位机存储和显示。测试结果显示，利用图形化编程语言LabVIEW可以方便的实现PC机与无线摄像头的视频传输、与单片机的串口通信，并结合单片机外围电路对直流电机、步进电机和舵机进行控制。虽然系统在整体功能上已经完成，但是在结构上仍有不足，比如机械手部分由于采用了舵机驱动器，所以机械手的负重能力不是很强，下一步将对机械手的控制部分进行改进，采用气动或者液压控制。另外，小车在传感器控制、无线通信、乃至整个上位机软件设计部分仍有很大的提升空间。参 考 文 献1 Zhu Zhou.Intelligent vehicle study based on STM32.Chengdu:Southwest Jiaotong University,2011.2 Zongxiang Dong, Hongrui Shi and Jie Yang.Design and Implementation of Embedded Smart Car Measurement and Control System.Computer Measurement and Control,2010,18