嵌入式智能小车的一种设计方案

张春平

（石家庄职业技术学院 信息工程系，河北 石家庄 050081）

目前，各级各类学校为了进一步调动学生学习的积极性，提高教学质量，均经常组织各种类型的技能大赛，以达到“以赛促学、以赛促教”的目的；同时鼓励学生参加行业以及其他高层次的技能大赛，以检验教学成效.

在电子类技能大赛中，智能小车是大赛组委经常选择的题目.通过它可以考察学生的单片机应用技能，实现单片机与嵌入式CPU、嵌入式CPU与PC机之间的通信.而一般情况下，智能小车的设计相对复杂，只有参赛者间团结协作、知识互补，才能完成设计.本文提出一种智能小车的简单设计方案，希望能为准备参加技能大赛者提供设计思路.

1 嵌入式智能小车结构设计

嵌入式智能小车集单片机应用、传感器应用和嵌入式系统应用于一身，采用嵌入式操作系统并结合无线通信技术，实现嵌入式系统和PC机之间的通信.

本文所设计的嵌入式智能小车的整体结构图如图1所示.在本设计中，上位机采用嵌入式CPU，以充分发挥其高速处理计算能力、图像识别能力及快速处理能力；下位机采用具有良好控制能力的16位单片机.嵌入式CPU与PC机之间通过无线方式通信.嵌入式CPU与单片机之间通过串口进行通信.所设计的嵌入式智能小车具有循迹、避障、测试温度、利用 Wi－Fi无线网络传输图像及温度的功能［1］.

图1 嵌入式智能小车整体结构图

2 上位机设计

近几年，由于嵌入式技术发展迅速，所以在开发嵌入式产品时可以有很多选择.例如，核心控制部分可以选择单芯片，也可以选择核心控制板等.由于核心控制板已经集成了常用的接口和功能，学习者容易掌握和理解，开发者使用方便，因此，本文在智能小车的设计中，选择核心控制板作为核心控制部件.芯片采用ARM9架构实现其功能，比如S3C2440［2］.上位机的结构图如图2所示.

图2 上位机结构图

3 下位机设计

下位机选择16位单片机，它主要实现嵌入式智能小车的循迹、测速、避障以及与上位机的串口通信功能.下位机核心控制部分也可以选择核心控制板，比如凌阳公司的SPCE061A（简称61板），同样可简化设计难度.下位机的结构图如图3所示.

图3 下位机结构图

借助转接板实现下位机与上位机的连接，以方便小车的拆装.

转接板可以将单片机中的I／O口进行转接，这样就能充分利用单片机的资源.通常，通过转接板，能将常用接口全部接出，比如，液晶驱动模块接口、GPRS接口、蓝牙接口、金属探测模块接口、循迹传感器模块接口、红外避障模块接口、串行接口等.

本文设计的智能小车将转接板置于下位机与上位机之间，使小车装卸简单、外形美观.

4 智能小车的工作流程

小车设计完成后，可以利用PC机控制智能小车工作.在PC机端，通过点击设计完成的网页来实现对智能小车的操控.

PC机端操控小车工作的具体流程如图4所示.

图4 工作流程图

5 结束语

本文介绍了嵌入式智能小车的一种简单设计方案.学习者可以利用单片机学习板和嵌入式学习板进行练习.如果试验成功，则可以利用设计经验完成独立的小车设计.智能产品的设计相对复杂，调试繁琐，需要学习者耐心、认真地完成.希望本文提供的设计方案能成为学习者的参考.

［1］凌阳科技.嵌入式智能小车说明书 ［Z］.北京：凌阳科技有限公司，2012：4－11.

［2］凌阳科技.ARM9试验箱——Linux平台篇 ［M］.北京：凌阳科技有限公司，2012：325－343.