CN211478958U - 基于Arduino的无线小车循迹视频回传与控制系统 - Google Patents

Abstract

基于Arduino的无线WiFi小车循迹视频回传与控制系统，包括Android设备及小车视频回传与控制系统，小车视频回传与控制系统包括WiFi模块、单片机控制模块、传感器模块、电源模块、电机驱动模块，所述的电源模块与其他模块连接供电，单片机借助WiFi模块与Android设备数据连接，所述的单片机的输入端还连接有摄像头、红外反射传感器，所述的红外反射传感器的输出端借助调制电路与单片机的输入端连接。其以单片机主板为基础控制中心，融合多种传感器以及摄像头，通过WIFI连接小车，接收小车上摄像头传送的实时图像信息，并通过控制端的操作，实现小车发现险情并调转摄像头或者改变前进的方向进行追踪。

Description

基于Arduino的无线小车循迹视频回传与控制系统

技术领域

本实用新型涉及视频回传与控制系统领域，尤指一种基于Arduino的无线WiFi小车循迹视频回传与控制系统。

背景技术

在办公楼、仓库、小区，学校或者监狱等重要场所,均要求不定期的巡逻,并对场所内各种环境信息进行监测,以应对紧急情况的发生。但由于存在着天气恶劣，人员资源不足等诸多问题，这些地方的看守往往比较困难。因此，研发人员想到可用智能车的图像回传来实现无人看守。因为智能车不但可以自主巡逻,而且还可以对环境的多种参数进行检测，因而对于异常情况能够及时的发出预警信号，从而遏制险情的发生。

实用新型内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种基于Arduino的无线WiFi小车循迹视频回传与控制系统，其可通过WIFI连接小车，在Android端(控制端)，接收到小车上摄像头传送的实时图像信息，并可通过控制端的操作，实现利用小车发现险情并能采用调转摄像头或者改变前进的方向的方法进行追踪。

为实现上述目的，本实用新型采用的具体技术方案是：一种基于 Arduino的无线WiFi小车循迹视频回传与控制系统，包括Android设备及小车视频回传与控制系统，所述的小车视频回传与控制系统包括WiFi 模块、单片机控制模块、传感器模块、电源模块、电机驱动模块，所述的电源模块与其他模块连接供电，所述的单片机借助WiFi模块与Android 设备数据连接，所述的单片机的输入端还连接有摄像头，所述的单片机的输入端还连接有红外反射传感器，所述的红外反射传感器的输出端借助调制电路与单片机的输入端连接。

所述的基于Arduino的无线WiFi小车循迹视频回传与控制系统，其中：所述的单片机为Arduino UNO开发板，所述的Arduino UNO开发板连接任何在进行开发过程中需要的传感器和驱动，所述的Arduino UNO 开发板满足此设计的所有资源。

所述的基于Arduino的无线WiFi小车循迹视频回传与控制系统，其中：所述的电源模块为7.2V、2000mAh镍镉电池，所述的7.2V、2000mAh 镍镉电池提供10A以上驱动电流。

所述的基于Arduino的无线WiFi小车循迹视频回传与控制系统，其中：所述的电源模块为电机驱动模块直接供电，所述的电源模块为其他模块经过稳压芯片供电，所述的稳压芯片为LM2940-5系列稳压芯片，所述的LM2940-5系列稳压芯片为输出电压固定的低压差三端稳压器，所述的LM2940-5系列稳压芯片输出电压5V。

所述的基于Arduino的无线WiFi小车循迹视频回传与控制系统，其中：所述的电机驱动模块为双驱直流电机，所述的双驱直流电机为L298N 驱动芯片，所述的L298N驱动芯片电压直流范围为3-46V，最高工作电压为46V，所述的L298N驱动芯片采用15脚封装。

所述的基于Arduino的无线WiFi小车循迹视频回传与控制系统，其中：所述的驱动模块采用光耦隔离电路，所述的光耦隔离电路隔离单片机和电机，所述的光耦隔离电路防止电机大电流干扰单片机，所述的光耦隔离电路使单片机不受影响正常工作。

所述的基于Arduino的无线WiFi小车循迹视频回传与控制系统，其中：所述的Arduino UNO开发板使用ATmega328芯片为主要控制板，所述的ATmega328芯片能快速与目标电脑里计算机数据交换，所述的 ATmega328芯片有更大的存储容量。

所述的基于Arduino的无线WiFi小车循迹视频回传与控制系统，其其中：所述的WiFi模块为专用模块，所述的专用模块引出的TTL串口和单片机通信，所述的TTL输出电平3.3V，所述的WiFi模块的扩展接口与电源模块连接。

所述的基于Arduino的无线WiFi小车循迹视频回传与控制系统，其中：所述的WiFi模块和USB摄像头连接。

所述的基于Arduino的无线WiFi小车循迹视频回传与控制系统，其中：所述的电机驱动模块连有红外反射传感器，所述的红外反射传感器可准确循迹行驶。

本实用新型有益效果在于，借助上述技术方案，公开了一辆可以实现图像回传以及自主控制的智能车。本实用新型采用Android设备实现与单片机的通讯连接，以单片机主板为基础控制中心，融合多种传感器以及摄像头，通过WIFI连接小车，在手机端(控制端)，接收到小车上摄像头传送的实时图像信息，并通过控制端的操作，实现小车发现险情并调转摄像头或者改变前进的方向进行追踪。

附图说明

图1本实用新型的系统原理框图；

图2为电源模块的原理图；

图3为LM2940-5的电源模块电路图；

图4为本实用新型使用的L298N驱动芯片Multiwatt封装管脚图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案做进一步具体的说明。

如图1、图2及图3所示，在该具体实施例中，本实用新型的基于Arduino(单片机)的无线WiFi小车循迹视频回传与控制系统，主要包括上位机：Android设备及设于小车上的：小车视频回传与控制系统。并且所述的小车视频回传与控制系统包括WiFi模块、单片机控制模块(Arduino)、传感器模块、电源模块、以及电机驱动模块。

其中，所述的电源模块是与其他的位于小车上的模块电气连接以便为其供电，而所述的单片机控制模块是采用单片机构成的 MCU系统(Arduino)，其借助所述WiFi模块与Android设备(上位机)数据连接，并且所述的单片机的输入端可以连接有摄像头、红外反射传感器等监测设备。

所述的红外反射传感器的输出端可借助调制电路与所述的单片机的输入端连接。该智能车可以根据已经规划好的路线进行巡查，并将采集到的图像等信息回传到所述微控制器，看守人员在值班室通过返回的图像发现异常，发送指令给所述微控制器(MCU系统)，所述微控制器可以根据指令控制小车调转摄像头或者利用改变前进的方向进行追踪。小车上的微控制器与Android设备之间通过 WIFI技术进行无线连接，实现远程控制。

在本实用新型的基于Arduino的无线WiFi小车循迹视频回传与控制系统中，所述的单片机较佳是选为Arduino UNO开发板，在本具体实施例中，所述的Arduino UNO开发板是使用 ATmega328芯片作为主要控制板，所述的ATmega328芯片能快速与目标电脑里计算机数据交换，且所述的ATmega328芯片现对于同类产品有更大的存储容量，并且所述的Arduino UNO开发板能连接任何在进行开发过程中需要的传感器和驱动，因此所述的Arduino UNO开发板能满足本实用新型设计所需的所有资源。另外，由于Arduino开发板可实现跨平台，它可以在大部分平台进行操作，其不但有很高的灵活性，最重要的是其结构简洁明了，通俗易懂以及具有其他开发环境所没有的开放性。

如图2、图3所示，其为本实用新型采用的电源模块，所述的基于Arduino的无线WiFi小车循迹视频回传与控制系统使用的电源，其主要构成为：所述的电源模块为7.2V、2000mAh镍镉电池，该7.2V、2000mAh镍镉电池能提供10A以上驱动电流。所述的电源模块可为电机驱动模块直接供电，并且所述的电源模块还经过稳压芯片为其他模块供电，其中，所述的稳压芯片可选为LM2940-5 系列稳压芯片，所述的LM2940-5系列稳压芯片为一种输出电压固定的低压差三端稳压器，所述的LM2940-5系列稳压芯片输出电压为5V。该种LM2940-5芯片有两种封装，分别为TO-263和TO-220，本设计中采用的是TO-220封装，其可以外加散热片，在LM2940 两端的电容可以起到滤波、储能和防止稳压器振荡的作用。

如图4所示，其为本实用新型使用的L298N驱动芯片Multiwatt 封装管脚图，所述的电机驱动模块为双驱直流电机，在本具体实施例中，所述的双驱直流电机为L298N驱动芯片，所述的L298N驱动芯片电压直流范围为3-46V，最高工作电压为46V，所述的L298N 驱动芯片采用15脚封装，所述的驱动模块采用光耦隔离电路，所述的光耦隔离电路隔离单片机和电机，所述的光耦隔离电路防止电机大电流干扰单片机，所述的光耦隔离电路使单片机不受影响正常工作，LM2940-5稳压芯片给L298N提供逻辑工作电压和给TLP521 光耦隔离芯片提供输出侧的工作电压。控制端口的工作电压以及 TLP521光耦隔离芯片输入侧的电压有MCU模块上的LM2940-5稳压芯片提供，中间由TLP521光耦隔离芯片将两者隔离开来，达到不影响单片机正常工作的目的。

其中，所述的WiFi模块为一种通信专用模块，所述的专用模块利用引出的TTL串口和单片机进行通信，所述的TTL输出电平为3.3V，所述的WiFi模块的扩展接口与电源模块连接，它有直接引出的TTL串口，可以直接和单片机通信，所谓的Wifi模块其实就是一个被简易化了的无线路由器，只扩展了供电端口，USB摄像头接口和一个网口。供电端口为较小的USB口(俗称mini·USB)，可用一条USB供电线，一头插在mini·USB口上，另一头插在电脑USB或者自己搭建的电源模块上，供电电压为5V，其可提供的驱动电流不应低于1A。而USB接口在本具体实施例中是用来连接 USB摄像头的，用以捕获视频并反馈到上位机上。该扩展出来的网口的作用非常灵活，在模块中默认为LAN口。

在本具体实施例中，其还包含红外反射传感器，所述的红外反射传感器所采集到的信息可以补足直流电机定位不准的缺点，同时红外反射传感器的使用还能实现比较准确的寻迹行驶，可用较好的控制算法及特色硬件来提高小车的整体性能，可具有很高的性能/价格比。

所述的WiFi模块和单片机之间的通信，在本具体实施例中， Wifi模块的输出和单片机的串口通信都是采用TTL电平，而TTL 电平的范围是输出高电平>2.4V，输出低电平<0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。最小输入高电平>＝2.0V，最小输入低电平<＝0.8V，噪声容限是0.4V。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于Arduino的无线小车循迹视频回传与控制系统，其特征在于，包含：Android设备及小车视频回传与控制系统，所述的小车视频回传与控制系统包括WiFi模块、单片机、传感器模块、电源模块及电机驱动模块，所述的电源模块为其他模块供电，所述的单片机借助WiFi模块与Android设备数据连接，所述的单片机的输入端还连接有摄像头，所述的单片机的输入端还连接有红外反射传感器，所述的红外反射传感器的输出端借助调制电路与单片机的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的基于Arduino的无线小车循迹视频回传与控制系统，其特征在于，所述的单片机为Arduino UNO开发板，所述的Arduino UNO开发板连接任何在进行开发过程中需要的传感器和驱动，所述的Arduino UNO开发板满足此设计的所有资源。

3.根据权利要求1所述的基于Arduino的无线小车循迹视频回传与控制系统，其特征在于：所述的电源模块为7.2V、2000mAh镍镉电池，所述的7.2V、2000mAh镍镉电池提供10A以上驱动电流。

4.根据权利要求3所述的基于Arduino的无线小车循迹视频回传与控制系统，其特征在于：所述的电源模块为电机驱动模块直接供电，所述的电源模块为其他模块经过稳压芯片供电，所述的稳压芯片为LM2940-5系列稳压芯片，所述的LM2940-5系列稳压芯片为输出电压固定的低压差三端稳压器，其输出电压为5V。

5.根据权利要求1所述的基于Arduino的无线小车循迹视频回传与控制系统，其特征在于：所述的电机驱动模块为双驱直流电机，所述的双驱直流电机为L298N驱动芯片，所述的L298N驱动芯片电压直流范围为3-46V，最高工作电压为46V，所述的L298N驱动芯片采用15脚封装。

6.根据权利要求5所述的基于Arduino的无线小车循迹视频回传与控制系统，其特征在于：所述的驱动模块采用光耦隔离电路，所述的光耦隔离电路隔离单片机和电机，所述的光耦隔离电路防止电机大电流干扰单片机，所述的光耦隔离电路使单片机不受影响正常工作。

7.根据权利要求2所述的基于Arduino的无线小车循迹视频回传与控制系统，其特征在于：所述的Arduino UNO开发板是使用ATmega328芯片为主要控制板，以能快速与Android设备数据交换。

8.根据权利要求1所述的基于Arduino的无线小车循迹视频回传与控制系统，其特征在于：所述的WiFi模块为采用TTL串口通信的专用模块，所述的专用模块引出的TTL串口和单片机通信，所述的TTL输出电平3.3V，所述的WiFi模块的扩展接口与电源模块连接。

9.根据权利要求8所述的基于Arduino的无线小车循迹视频回传与控制系统，其特征在于：所述的WiFi模块和USB摄像头连接。

10.根据权利要求5所述的基于Arduino的无线小车循迹视频回传与控制系统，其特征在于：所述的电机驱动模块连有红外反射传感器，所述的红外反射传感器用于控制准确循迹行驶。

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