多功能小车设计

摘要

智能小车的出现，更好地满足了工业现场环境复杂危险的多样要求，并且随着信

息技术的革新发展，智小车有着低功耗、经济实惠以及性能稳定的优势特点。基于此,

本文提出基于STM32系列单片机设计多工智能小车的想法，不需要复杂的软件支持，

便可以实现精准的操作。小车由主程序以及多个了程疗进行控制，通过多个控制器来

实现红外循迹、声波避障、悬崖避障、视频监控以及无线遥控等功能，经过认真的选

取和周密的计算，能够很好地完成本次的设计工作。通过PC上位机或者手机终端来

对智能小车进行控制，使用驱动摄像头来进行视频信息采集，基于WIFI信号来将视频

内容传输给控制终端并显示出来。通过本文的研究，充分利用无线通信网络技术，真

正实现利用手机或者PC上位机来对智能小车实时控制，所设计的功能全部实现，有

着良好的效果，而且也为口后的防盗系统和智能家居发展提供借鉴参考。

关键词：人工智能；STM32单片机；WIFI信号；智能小车；红外避障

ABSTRACT

Theemergenceofintelligentcarbettermeetsthediverserequirementsofcomplexand

dangerousindustrialsiteenvironment,andwiththeinnovationanddevelopmentof

informationtechnology,intelligentcarhastheadvantagesoflowpowerconsumption,

economicbenefitsandstableperformance.Basedonthis,thispaperputsforwardtheideaof

designingmultiple-workingintelligentcarbasedonSTM32seriesMCCM,whichcan

realizeaccurateoperationwithoutcomplexsoftwaresupport.Thecariscontrolledbythe

mainprogramandmultiplesub-programs,throughmultiplecontrollerstoachieveinfrared

tracking,soundwaveobstacleavoidance,cliffobstacleavoidance,videomonitoringand

wirelessremotecontrolandotherfunctions,aftercarefulselectionandcarefulcalculation,

cancompletethedesignworkwell.TheintelligentcariscontrolledbythePCupper

computerorthemobilephoneterminal,thedrivecameraisusedtocollectthevideo

information,andthevideocontentistransmittedtothecontrolterminalbasedoniheWIFI

signalanddisplayed.Throughtheresearchofthispaper,makefulluseofwireless

communicationnetworktechnology,trulyrealizetheuseofmobilephoneorPCupper

computertoreal-timecontroloftheintelligentcar,thedesignedfunctionsarcallrealized,

hasagoodeffect,butalsofbrthefutureanti-theftsystemandsmarthomedevelopmentto

providereference.

Keywords:artificialintelligence;STM32CM;WIFIsignal;smartcar;infraredobstacle

avoidance

目录

1绪论......................................................................1

1.1研究背景及意义......................................................1

1.2国内外研究现状......................................................1

1.3课题研究的主要内容..................................................2

2多功能智能小车系统方案论证...............................................3

2.1系统设计思路........................................................3

2.2系统总体设计........................................................3

3多功能智能小车系统硬件设计...............................................5

3.1嵌入式系统设计......................................................5

3.2微处理模块设计......................................................5

3.3红外传感器模块没计..................................................6

3.4电机驱动模块设计....................................................7

3.5视频采集模块设计....................................................8

3.6无线路由器模块设计..................................................9

3.7电源电路模块设计...................................................10

3.8火焰传感器模块没计.................................................11

3.9测温传感器模块没计.................................................11

4多功能智能小车系统软件设计..............................................13

4.1系统集成开发环境...................................................13

4.2下位机程序设计.....................................................14

4.2.1红外避障程序设计..............................................14

4.2.2电机驱动程序设计..............................................15

4.2.3视频采集程序设计..............................................16

4.2.4无线数据传输程序设计..........................................17

4.2.5灭火系统设计..................................................18

4.3系统应用程序设计...................................................19

4.3.1上位机应用程序设计............................................19

4.3.2手机应用程序设计..............................................20

5总结与展望...................................................................22

参考文献.......................................................................23

致谢.............................................................错误！未定义书签。

1绪论

1.1研究背景及意义

现如今，在网络化利数字化时代背景下，智能化技术也日益趋于成熟，智能产品

对大众也具有强大的吸引力，在进行智能产品的研发生产过程中需要满足大众所需，

考虑其普遍要求，提供更加简单方便、易于操作并且性价比较高的产品。在特定的工

作场所和环境下，使用智能化产品能够完成较为复杂、强度大、危险系数高的工作，

又能够完成人们自身条件限制的事情，解放了人们的双手，节省时间，提高效率。在

现实生活中大部分场所都需要用到手推载物车，譬如机场托运行李的载物车，医院的

担架车、超市的购物车、高尔夫球场的球筒车等。因此设计一个能够降低劳动强度、

便捷、代替双手进行操作的自动跟随功能的智能小车是和很有实际意义的C

1.2国内外研究现状

六十年代，美国AMF公司出产的名为“VERSTRAN”（全能搬运）智能移动车，各国

以提高工作效率和技术研发为目的争相采购，研究开发智能移动小车技术成为当时的

主流。

六十年代中期，由美国JohnsHopkins大学的应用物理研究所开发的Beast智能移

动小车已经基本实现以声波回传作用进行水下探测以及光电信号之间的转换来对周围

环境变化情况的感知来调整自身位置和运动状态。

八十年代，世界上第一一个服务业智能小车Helpmate投入市场，这是一款能够在

医院为病人提供服务的轮式移动智能小车，家用智能小车比工业智能小车有更广阔的

前景市场。

二十世纪初期，美国iRobot公司倾向于实用智能车研究，开启家用智能车市场并

推出实惠的吸尘智能小车，它能够实现自主避障，可在自行规划的路径运动，并且结合

自动回充技术，极大地推动了移动车的智能化发展。

我国智能自动小车方面的研究相对较晚，与国际研究水平差距存在一定的差距，

随着国家发展和较大的投入，我国在智能小车研究方面也取得较大进步。

九十年代初期，智能移动小车通过了清华大学的评估，其包含了多项核心技术比

1

如：全局地图构建技术、局部路径捕获技术、行为感知规划技术、应对复杂环境变化

技术以及由模糊神经及P1D参数调整和路径调整技术。

九十年代中期香港城市大学自动化及制造研究中心、中科院AGV及防爆智能车辆

研究所成功研发出一套完整的智能车辆视觉导航系统。

为推动我国智能小车技术发展，各种全国性智能小车竞赛也出现在人们视野中，

比如“飞思卡尔”智能小车竞赛、“恩智浦杯”智能小车竞赛、“博创杯”嵌入式设计

大赛。智能小车目前趋向智能化、多元化方向发展，由此可见研究造价低，实时性好、

跟踪效果好、操作简单的智能小车贴切生活实际所需。

1.3课题研究的主要内容

设计的基于单片机的多功能智能小车设计，采用模块化设计思想，主要包括单片

机最小系统模块，红外遥控模块，超声波测距模块，显示模块，报警模块等，主要完

成以下内容：

（1）设计出以单片机为核心控制的硬件控制电路，包括单片机控制电路、超声波

的发送和接收功能，显示电路，报警电路等。

（2）设计以单片机为核心，通过控制L298N驱动芯片驱动电机，完成小车的前进,

后退，掉头转弯避障等功能。小车的转弯避障通过PWM调试方式实现。

（3）编写智能小车程序，可以实现小车的自动避障功能，可以实时显示小车的运

行状态。

2

2多功能智能小车系统方案论证

2.1系统设计思路

在主程序和各个子程序的共同控制下，小车采用多种不同的控制器进行声音避障、

红外跟踪、无线遥控、悬崖避让等功能。精心挑选和精确设计的传感器可以很好地完

成这项设计任务。因此，本文档主要详细介绍上述五种传感器的工作机理、电路连接

和程序设置。这些知识构成了汽车设计的基础，也是最重要的。

当没有火源时，多功能智能小车为巡逻状态，并按照设置的自动跟踪路线巡逻。

找到火源后，它将切换到灭火模式时，火焰传感器将信息反馈到单片机。单片机控制

智能小车的行驶方向，由超声波传感器进行测量小车和火源的距离，到达指定地点后，

打开风扇以扑灭火灾。

2.2系统总体设计

本文设计的多功能智能车的设计过程可以分为硬件设计部分和软件设计部分。其

中，硬件设计基于STM32单片机扩展无线通信模块、红外避障模块、火焰传感器模块

等。软件设计包括应用模块和驱动模块。驱动模块由红外传感器控制器、电机控制器、

火焰传感器控制器等部分组成。应用模块主要由移动终端用户程序和上位机软件设计

组成。多功能智能小车的总体组成结构框图如图2-1所示。

图2T多功能智能小车总体设计框图

在这个设计框图中包括多个功能模块，而不同模块有着不同的作用:

3

一是微控制器模块。作为整体设计的核心模块，它具有收集信息和协调系统其他

功能模块的能力。

二、电源模块。它主要负责为系统中的其他芯片模块供电。

三、红外避障模块。红外传感器可以对智能小车运行过程中出现的任何障碍物进

行扫描检测，并向主控制器发送准确的信号，实现精准避障。

四、无线通信模块。该模块就是实现小车和控制界面的连接通信，因为小车不断

移动，因此选择无线通信模块来完成信息传输工作。这样一来，便可以将智能小车所

采集的信息实时传递给控制终端，另外短距离无线通信有着性能稳定和强抗干扰能力

的优势。

五、火焰传感器模块。该模块主要是来判断火灾的发生，要是存在多个火焰传感

器便能够准确定位火灾发生的位置，驱动小车前往。火焰传感器对特定波长的光信号

比较敏感，此时可以通过调节电阻来转换灵敏度，使火焰传感器更容易检测火焰位置，

不受影响。不同的光源。

六、蜂鸣器模块。该模块能够发出警示音，如果灭火器气压不足，或者空气成分

含量异常，蜂鸣器都会发生警示音。如果接收到无线通信的信号或者检测的火灾，峰

鸣器也会发生警示音。

七、控制终端模块。从日常生活和工业发展的角度出发，分别设计了手机主机和

PC主机控制终端。这两人控制界面都可以控制智能小年的运行状态。

4

3多功能智能小车系统硬件设计

3.1嵌入式系统设计

将处理器作为智能小车的主控芯片，并在其外部融入一些硬件模块的设计，在现

有基础上设计每个模块的接口电路，即进行硬件电路原理设计。如图3-1所示，为硬

件设计的整体框图。在本次设计中，选用STM32系列单片机作为主控制器，之后将电

机驱动芯片和红外传感器分别与系统相连接，这样一来，便可以真正实现多功能智能

小车的自动循迹功能和红外避障功能。采用小车底部的车载摄像机来收集视频信息，

并与无线路由器结合以维持与控制终端的通信，基于WIFI信号将信息传输给显示模块

实现动态控制。另外，电源模块负责为硬件电路模块供电，确保电路保持在稳定电压

范围内。

图3-1硬件设计框图

3.2微处理模块设计

为保障智能小车能够实现红外检测功能，以及控制电机速度，因此本设计工作选

择了STM32F103系列微控制器作为主控制模块。该芯片具有Cortex-M3核心架构，符

合嵌入式系统设计标准，具有易于开发和高度集成的特点。此外，STM32处理器还具

有高速存储器，增强的I/O端口和APB总线，可以为设备提供良好的连接和控制能力。

通过总结分析，ST.M32系列产品有着几方面特点：

第一，在速度方面。主频速度可达72MHz。

第二，内存方面。由于芯片型号和系列的不同，片上闪存的容量在32k到512k之

5

间，SRAM的容量在6k到64k之间。

第三，耗电量。耗电模式分为待机、休眠和停止三种。断电时，备用电池备用寄

存落和时钟继续供电。

第四，是周边资源。STM32芯片有两个12位A/D转换器，电压转换范围为0~3.6v。

内部包含2个DMA控制器和5个USART,用户可以免费使用I2S、SPI等接口。

如图3-3所示，它是STM32F103XX的整体内部控制结构的框架图。

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图3-3STM32F103xx内部总体结构框架

3.3红外传感器模块设计

在这种多功能智能小车设计中选用的红外避障传感器在市场上相对常见。它可以

调节频率电位器并发出红外频率，从而改变智能小车的运行方式。图3-4所示是红外

避障传感器模块实物图，可以看出该传感器有四个引脚，从左到右分别是5V,CND,

OUT和EN。其中OUT引脚是输出引脚，如果在行驶过程中在汽车前方检测到障碍物，

此时将输出低电平，并且电路板上相应的指示灯将点亮。EN引脚为使能引脚，输出为

低电平有效。在本文的设计中，添加一个可以直接跨接到电路板上的使能端口可以帮

6

助解决三线传感器的控制问题，并且可以直接使用跳线帽。通过实验测试，红外避障

传感器在4.5V至5.5V电压范围内可以正常工作，并且可以检测到前方35cm范围内的

障碍物。需要注意的是，在使用过程中，如果电源正负极性接反，那么很可能造成芯

片的损毁。

图3-4红外避障传感器模块

3.4电机驱动模块设计

本文设计的多功能智能小车选用直流电动机，该电动机具有良好的调速能力，可

以克服旋转装置产生的负载转矩和摩擦转矩，且转矩大，具有超强的响应适应性和较

大的负荷特性，可以提高系统的稳定性，确保小车运行过程中其速度不会受到影响。

由于直流甩机所产生的空载力矩较大，能够对主控制器所传递的停转指令迅速响应，

而且能够形成一定的力矩防止智能小车因为惯性而向前滑动。相比，其他电机，直流

电机在运行过程中产生的噪音较小，并且性能较为稳定。

一是速度控制方法。首先，直流电机的调速一般有两种方法：励磁控制法和电枢

控制法。高速模式下，切换过程中容易产生火花，受换向器结构强度限制，驱动线圈

电感强，动态响应差，不适合现实生活.电枢控制方式的线性放大驱动方式可以使半导

体功率器件保持运行，而大多数直流电机是在电压控制方式下电驱动来调节速度，即

切换到开关驱动方式。这样，开关信号的功率就可以控制半导体器件的状态，信号脉

宽调制输出电平可以用来调节电枢电压，从而实现调速的功能。

二、PWM脉宽控制。根据脉冲信号，电机转速不断增加，断电后转速逐渐降低。

从中可以看出，定时改变开关时间，就可以控制电机转速。本设计中，多功能智能小

车通过软件实现调速设计，改变电机电压与平均电压的占空比，也实现了智能小车的

7

调速控制。

三、直流电机驱动芯片。选择L298N电机驱动器芯片作为多功能智能小车直流电

机的驱动龄芯片。该驱动芯片能够同时支撑多个电机工作。本文所设计的多功能智能

小车性能更佳、功能更为齐全，所以设有四个直流电动机，车体每一侧均安装两个直

流电动机，这样一来，可以形成一个控制信号从而对电动机驱动进行控制。基于四个

象限状态，ENA和ENB均正常运行。之后将二者分别与脉冲代码信号连接，利用软件

设计来对PWM脉冲代码速度进行调节，这样一来，便能够让智能小车拥有自动变速的

能力。如图3-5所示,为L298N电路原理图。

图3-5L298N电路原理图

3.5视频采集模块设计

第一，CMOS数字图像传感器。首先，传感器具有刀D转换器和图像传感器，以及

能够连接SCCB接口的主机控制和视频编码芯片。目前市面上常见的型号有0V7620.

0V9650等。

第二，USB数字摄像头。这种摄像机驱动程序的开发比较简单，整体结构是集成

的，因此可以在USBHOST上安装U摄像机SB驱动程序，以实现视频信息的实时采集。

VideoDecoder(A/D)芯片与模拟摄像机的有效集成可以同时收集多个通道的视频信

息。

安装在车内的图像传感器的主要原理是将摄像头采集到的视频信息转换成电信号,

然后根据像素大小和颜色，通过无线通信模块将这些电信号传输到内部处理芯片分配。

二次转化。智能车底部摄像头的基本结构包括一个CCD图像传感器、一个主镜头、

8

个同步信号发生器和一个A/D转换器。其中，CCD是指电荷耦合器件，可以实现电荷

与光之间的转换、存储和传输，或者通过调节电荷量来调节电压。因为摄像头作为采

集视频信号的主要载体，所以其性能直接影响到显示效果。目前为止，本文共有几种

种摄像头选型方案。

为了增强每个连接模块的独立性并降低硬件设计的复杂性，本文选用UVC500USB

数码相机。通过内部集成电路，可以将转换后的数字信号输出到PC端。处理器的响应

速度越快，CCD通过数据传输采集的图像信号的显示效果就越好。如图3-6所示，为

USB摄像头。

图3-6USB摄像头

3.6无线路由器模块设计

根据无线路由器模块组建局域网，在现有功能模块基础上同时运作多个通信协议。

可以实现智能小车与控制终端的信息交互，更容易控制小车。运行控制端的网络程序,

与基于局域网的智能车建立连接。成功搭建后，用户可以使用控制终端发出各种指令

来控制智能小车的状运行状态或收集周边环境视频信息。由于此设计是通过无线通信

网络实现信号传输，因此有必要选择合适的路由器。市场上的大多数无线路由器都基

于OpenWrt操作系统，该操作系统不仅是单个静态固件，而且还为用户提供了大量的

系统文件。打破设备的限制，用户可以自由选择配置和程序，并可以加载一些满足设

计要求的软件包。考虑到系统设计的实用性和美观性，最终选择了TP-LINK无线路由

器，其传输速率为54Mbps和802.11b/g无线传输标准。信号覆盖范围很广，最大可达

300平方米，如果室内空间没有障碍物，那么其最大传输距离可达100米，所以选取

这类型号的无线路由器便可以满足本次多功能智能小车的设计标准。图3-7所示为无

线路由器。

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图3-7无线路山器

本文档设计的无线路由器模块将原来的固件替换为OpenWrt,替换后的菖由器类

似于小型计算机系统。之后将摄像头驱动加载到Linux操作系统中，可以实现视频信

息的无线传输。基于socket嵌套字通信方式，所有数据传输和操作指令都通过固有的

IP地址和端口传输并连接到网页，从而可以将接口控件的键值转换成对应的命令值，

然后使用无线路由器的串口接收数据。其中，串口端口指的是TTL线接口，如果要对

主控制器发布指令那么就一定要将无线路由器的TTL接口与主控制器上相对应的串口

进行连接，方可实现数据传输。

3.7电源电路模块设计

电源电路作为硬件系统的能源系统，是确保所有工作正常进行的基础。

本设计中电源电路的输出电压分为5V和3.3V,其中5V电压的获取方式有两种：

直接从电源DC获取5V电压输出或接USB电源并提供3.3V电压。无线路由器TTL

串口所需的稳压电压为3.3V。本文设计的多功能智能小车使用AMS1117,这是一种低

漏失电压调节器。由于在本设计中选择的稳压器的额定电压为3.3V,所以可直接从稳

压电源中引出电压直接使用，通过该调节器，电压降低至3.3V,并将LED添加到电压

输出端口，用于警示。同时，为了避免电流回流，有必要在电路中加载一个二极管，

并增加一个可以滤除低频干扰的电容器设计。如图3・8所示，为电源电路原理图。

10

图3-8电源电路原理I冬

3.8火焰传感器模块设计

火焰传感器能够对火灾进行预警，要是智能小车配备多个火焰传感器，那么能够

精准定位火灾发生的位置，从而驱动小车前往灭火。对于特定波长的光信号，火焰传

感器异常敏感，调节电阻就能够给实现其灵敏度的条件，从而让火焰传感器更为精准

地探测到火焰位置，而且不会受到其他光源的影响。如果检测到和火焰光较为相似的

波长，那么火焰传感器则会立刻向主控制器发送消息，并发出警示音。火焰传感器模

块原理如图3-9所示。

图39火焰传感器模块原理图

3.9测温传感器模块设计

通过测温模块能够对特定方向进行实时监测，还可以对特定距离的温度情况同步

监测，结合实际情况，设立合适的阈值，如果检测温度超过该标定数值，则表明环境

11

温度出现异常，很有可能发生火灾，此时会立刻发出警示信息，并触动报警装置。图

3-10为测温传感器模块原理图。

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图3-10测温传感瑞模块原埋图

12

4多功能智能小车系统软件设计

在本次设计中，所采用的开发软件为Kcil-MDK集成开发环境和PCB制板软件。

4.1系统集成开发环境

要让单片机工作，就必须将程序烧入单片机中，保存在Flash程序存储器中。首先

就是使用Keil软件，通过C语言或者汇编语言的方式进行程序编写。要注意不同于纯

粹的编程，在编写过程中要与电路原理图、各个端口联系起来。在编写完成后通过

STC-1SP单片机程序下载软件烧入芯片。

具体步骤：

（1）联系整体的电路原理图，进行编程。每条指令要对应到具体接口。

（2）正确编写程序后利用Keil生成.hex文件。

（3）单片机插入烧程序的板子上，板子与计算机的串行接口连接。

（4）打开STCTSP单片机程序下载软件，按照步骤下载程序。

（5）等待程序下载完成。

第（4）步要注意，由于不同芯片的下载软件不同，所以首先要正确选择软件，然

后打开本设计需要用的STC-ISP软件，首先选择使用的单片机，然后打开对应的hex

文件，选择正确的COM口（本机选择的是COM4口），最后点击Download。由于本设计

的单片机是冷启动，即先下载程序再上电烧入程序，如果已经是上电状态就要先断开

电源再上电。

程序下载界面如图47所示：

13

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图4-1程序下载

4.2下位机程序设计

4.2.1红外避障程序设计

红外避障式传感器是一种基于对反射物体进行分割，最终判断和光束投影响应。

它主要是测试目标物体所发射或反映的地红外光束，并使用同步电路对其进行脉冲测

试以判断目标物体的存在与否。该模块的目标对象不仅是一个金属对象，它还可以检

测所有对象反射的光。在此方法的设计中，选择100mA的驱动电流，5V的工作电压，

并且要确保有效测量距离范围为3至35cm。如果不存在障碍，可高输出电平，要是一

个或者多个障碍物存在，将会触动输出的低电平同时对中断点进行即时响应，使得小

车避开隙碍物。智能无人驾驶的电动小车在车辆高速运行的行驶过程中，红外信号灯

的接收器将不断地自动发射和输出大量的长波红外线，碰到一个红外障碍物后的紫光

线就有机会将其反射了吸收回来，将所有可以接的红外信号都转换成一个高低压的电

压水平。图4-2所示为红外避障传感器流程图。

14

图4-2红外避障传感器软件设计流程图

4.2.2电机驱动程序设计

本次测试设计主要选择一个L298N的微电机芯片作为电源驱动器的输入控制电路

芯片，并且设计采用15引脚的输入信号接口封装电路结构，有四个分别输入和引脚的

信号接口，分别应该是输入INI、IN2、IN3、IN4,其最大的输入工作电压控制范围应

该是36V,在实践工作中，只需要稳定5V工作电压。由ENA和ENB分别负责访问

控制信号的打开，以及驱动电机转动。

从程序设计的角度分析了PWM脉冲信号的产生，并采用软件延迟的方法进行了

深入研究。从理论上讲，软件延迟易于实现，但占用大量系统资源，因此在实践中难

以实现。调速器使用计时器中断来形成脉冲，计时器的中断服务程序可以调整和控制

脉冲宽度。同时，在操作过程中也可以通过A/D转换收集信号。如图4・3所示，为电

机驱动设计流程图。

15

图4-3电机驱动设计流程图

4.2.3视频采集程序设计

本文所设计的多功能智能小车在视频采集程序设计过程中，采用市面上匕较常用

的USB数码摄像头，这种型号的摄像头在对发送端进行设计时，需要对视频信息采集

和数据压缩编码深入分析，为提高作业效率，可以装载USB摄像头驱动。另外，为保

障所安装的摄像头驱动能够正常运行，需要将准备好的USB驱动程序安装到Linux系

统中。其中，USB设备驱动程序还分为API驱动程序和Gadgt驱动程序等。考虑到视

频传输系统采集端口的使用需求，能够对该端口的功能及任务进行判断，其实质就是

对小车周边环境进行视频信息采集，之后通过软件系统将这些信息进行压缩并传递给

控制终端。在实践工作中，图像传感器收集视频信息并将内容进行压缩。每当压缩线

程队列添加一帧视频数据，就是启动工作。如图4-4所示，为收集线程的作业流程。

不管是视频接收模块，还是视频传输模块，其视频采集终端都是互相对应的，主要功

能都是负责USB视频数据接收和发送，之后将这些视频数据压缩使用。

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图4-4视频发送端流程图

基于上述方式所收集的视频信息，有着非常庞大的数据量。要是对其直接存储有

着较大难度，需要相当高的网络带宽方可实现，因此需要在视频信息存储前对其进行

压缩。在本次设计中，选用JPEG图像压缩，通过系统软件来实现。通过JPEG压缩后,

视频图像可分为三种格式，在与JPEG标准没有联系的平台和格式下，木平台所支持

的图像压缩效果最为良好。另外，JPEG静止图像压缩标准能够对整个图像帧进行处理,

其压缩程度最高达到80倍，有着相当高的图像质量，而且分辨率相对固定，即便与原

图像对比，也是难以区分。

4.2.4无线数据传输程序设计

本次设计系统软件编程选用Socket线程循环。发射端只需要将所发生的数据信息

编入到嵌套字结构中，便可以实现接收端的信息读取，通过这种方式，能够进一步实

现不同主机间的实时通信。一般情况下，和本地嵌套字连接目标的方式共有三个参数,

指的是IP地址、通信对象和传输协议。针对这三种参数进行判断分析便可以了解到各

个网络连接通信的程度。如图4・5所示，为无线通信设计流程图。

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图4-5无线通信设计流杵图

通过字节打包方式将控制指令传递给控制端，应用Skckei传输模式，同步接收视

频信息并显示出来。基于嵌套字实现通信，利用Socket函数创建目标对象，之后使用

Connect函数来与目标对象相连接，最后通过Send函数将数据发送出去。等到所有数

据发送完成采取Close方式释放资源，关闭通信机制。

4.2.5灭火系统设计

开启灭火模式后，小车到应原地旋转一周，对不同方位的火焰数值进行记录，从

而判断出火焰的具体方位。沿着火焰方向行驶，没到达一个新的位置需要进行多次的

原地旋转，从而找出火焰数值的最大值，提高方向精度，缩短与火焰的距离，如果接

收到的火焰数值高于标准阈值，表示小车已经达到火焰附近，可输出一个标志信号，

18

控制风扇进行灭火。如图4-6所示，为灭火系统设计流程图。

4.3系统应用程序设计

4.3.1上位机应用程序设计

在上位机应用程序设计过程中，有必要确保上位机具有强大的接口功能和方便操

作的特点。打开操作界而，通过无线信号与主机连接，并根据不同的按键发送指令控

制智能车。此次设计的上位机软件界面具有实时显示动态数据，参数调整和历史数据

查询的功能。如图4-7所示，为上位机软件设计流程图。

19

图4-7上位机软件设计流程图

4.3.2手机应用程序设计

选择Eclipse作为安卓系统开发软件，主要是在JAVA平台上运行，配备能够更改

安卓系统的工具开发包和模拟器，这样一来，用户便可以直接观看到小车运行状态。

在设计过程中，共分为两部分：控制界面和视频界面。其中，控制界面就是对小

车的运行状态设定不同的速度区间，控制器移动选择。而视频界面就是为获取视频端

口和IP地址，之后将视频界面和控制界面相结合，融入一些UI设计，美化界面。利

用手机端来对通信设备进行控制，怎样实现手机和无线通信信号建立连接并将指令传

递给智能小车是非常重要的，因此在编写程序时应乐格对待。以下为安卓系统开发模

块程序说明：

publicSocketsocket；

StringCsite="192.168.1.20"；intCport=2001；

publicvoidsendMsg(Stringmsg)

20

try

{sockct=ncwSockct(Csitc,cport)；

PrintWriteout=new

PrintWrite(socket.getoutputStreamO)；out.print(msg)；

out.fiishO；Log.v(nWTH,“发送成功！”+msg)；socket.closeO；

catch(Exceptione)

{

Logv(WT,,"发送失败！”)；

在设计系统和应用程序之间的通