基于姿态与脑电波控制智能车

基于姿态与脑电波控制智能车

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过程的实拍：/s/1qWrXTMk

一、项目设计背景与概述

在这里不过多累赘的说明设计此项目的背景，市面上各种各样的智能小车比较多，功能也很丰富。我个人觉得不管学习什么知识和技术，动手能力是其一，其次是理论知识。在这里以智能小车作为项目的设计对象，不是为了要做出一个功能如何丰富、复杂的一个小车，而是通过这个小车平台，来把自己所学的、正在学的、想学的都装载这个小车上，并不是说要做出怎样的一款产品设计，而是通过这个设计来不断学习和应用。在此有幸能参加深圳联华集成电路有限公司推广的单片机设计大赛，也感谢官方提供的单片机样片，因此，此次的小车项目就以此为核心平台展开设计。

如标题所述，本小车平台一个突出同时也比较吸引人的是引入了脑电波，当然，这是其中的一个控制手段。此次的小车项目设计很重要的一个概念就是模块化设计，从硬件到软件，可扩展可裁剪，这样设计的目的如前面所说的，便于一步一步的学习并把学习到的东西在小车上应用实践。

二、平台框图

平台介绍小车平台带有控制器，能够协调各个模块的工作，并完成与上位机通信，小车带有nRF2401和蓝牙通信模块，通信模块可以通过不断的学习进行扩展，小车上带有各种各样的传感器，如三轴、温湿度、测距、测速、GPS等不断进行功能扩展，当然，还有最基本的小车车体和驱动模块，以及简单的机械模块，如舵机、机械臂等。小车控制中心采集传感器数据，并通过无线传输到上位机，由上位机下达各种控制命令；通过不断的学习，上位机也可以由自己来设计，如基于PC客户端的小车控制台、基于手机(IOS/Android)客户端，这些都是可以通过不断去学习来实现的，而不是局限于小车上的开发，结合各种应用平台设计也很重要。

三、具体功能介绍通信连接的说明

主机和小车(从机)使用XLNrf2401通信，该模块是加强版模块，带有天线，有效通信距离800米左右(空旷地，模块参数，没实测过，但有100米就足够用了，比普通NRF24L01猛多了)，主机上的蓝牙模块用于连接上位机，如电脑和手机，可由主机控制切换到上位机控制，此时主机起到中继通信的角色，也就是说，电脑或者手机通过蓝牙连接主机通信，主机通过24L01与小车通信，这样的话，就弥补了蓝牙通信短距离短这个缺陷(升级蓝牙4.0其实也可以解决这个问题，只是支持蓝牙4.0的手机暂时买不起，支持的手机暂时来说也少，模块也贵)。小车上的蓝牙是与脑电波模块上的蓝牙通信用的，切换到脑电波控制时，小车连接脑电波模块上的蓝牙，读取脑电波数据，从而进行相应操作，同时也可以通过24L01实时反馈数据到主机，供监测使用。

小车功能

1、采集三轴加速度传感器ADXL345和电子罗盘HMC5880数据，检测当前自身的姿态，如当前的方向、倾斜角度。

2、超声波测距功能，根据主机的指令进行操作。

3、电池电量和小车速度(霍尔模块)检测。

4、温度和其它传感器的检测、可调亮度的车灯等。

5、以上数据通过LCD1602实时显示(主机可以发指令关闭)并通过相应的通信方式实时更新到主机，同时实时相应主机的命令进行响应操作。

脑电波模块

通过耳夹和电极检测脑电波，经过模块处理之后通过蓝牙模块对外通信。

上位机操作

PC和手机操作平台也可以连接小车，通过蓝牙可以进行各种各样的扩展到上位机，也可基于网络。

所有功能的整合

与小车建立连接后，主机实时显示小车当前的各种状态和传感器的数据，并实时监测操作姿态，从而通过操作者的姿态对小车进行控制，小车实时监测自身当前运行状态，并通过超声波检测前方有无障碍物，所有数据全部打包发送到主机，并响应主机的指令，进行相应操作，如运行方向、速度、车灯亮度、关闭/打开显示器等操作。上位机连接主机时，主机作为从设备与上位机蓝牙连接，由上位机搜索连接，可通过主机设置连接密码。通过主机或上位机可切换到脑电波控制模式，此时姿态控制失效。若通信距离比较近(8米以内)，上位机可以直接连接小车上的蓝牙，进行操作。

四、硬件结构

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主机PCB电路板

从机

五、实物调试

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2014-1-11 08:28 上传

视频地址：/s/11TKOe

小车车体是自己切割有机玻璃的，主机LCD运行界面还未更新完，界面最终会有类似指南针的显示，来显示小车的运行姿态。文件未更新修改完。

基于意念与姿态控制智能车(基于深联华安芯一号SLH89F5162)

zhengningwei( 楼主 ) 2013-11-14 09:41:30只看该作者倒序浏览

本帖最后由 zhengningwei 于 2014-1-16 21:13 编辑

项目说明：

通过体感（手势、身体动作）和意念（人体脑电波）来对小车进行操作控制（行驶、测控），通过蓝牙、nRF24XL01相结合的无线通信方式进行测控数据传输，小车可连接到Android和PC设备的操作台(自编写上位机人机操作界面)。

系统分三个模块，分别是小车模块、遥控终端和脑电波测量模块；①小车模块带有电子指南针、姿态传感器，以及各种测量传感器；②遥控终端带3.2’ TFT LCD触摸显示屏和姿态传感器；③脑电波测量模块带有脑电波测量和蓝牙传输电路。所有模块都基于SLH89F5162进行电路设计。遥控终端可直接遥控小车，同时它也作为Android、PC遥控和意念控制(蓝牙方式)的中继平台，通过蓝牙(6米)和L24L01-D03(开阔地1km)互相弥补通信距离短和兼容性不好的缺陷。可通过“摇一摇”等手势操控小车，小车能进行障碍物测量、人体热释感应、温湿度测量。小车能实时反馈当前的行驶状态、角度、自身姿态、速度。同时具有趣味性的功能，如自动平衡跷跷板、人与小车的“追赶”模式、测量距离；通过“意念”控制小车。(若时间充足，蓝牙可升级到BLE4.0(距离远/功耗低/速度快)、并根据需要添加GPRS和GPS模块)

时间安排：

1、2013-11-15前进行方案的验证，如部分技术是否能实现，以及最终方案的确定。

2、2013-11-16提交方案。

3、2013-11-18 --- 11-30进行各个模块原理图和PCB设计，完成后交板厂打样。

4、2013-11-30开始进行系统编程，包括上位机界面设计和单片机系统编程。

5、2013-12-2 – 12-4对打样完成的PCB进行焊接并调试。

6、2013-12-5 – 2014- 1-1整合软硬件进行系统编程并调试运行。

7、2014-1-3前完成所有功能设计并能实现预定功能。

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2013-12-5：主从机两部分模块的PCB电路已经全部画完(采用PADS 9.5)，发快板厂打样。

2013-12-6：采购电子元器件(淘宝+电子市场)，建议直接淘宝购买，大致清单如下：

1、3.2’ 带触摸TFT LCD裸屏(主机用)。

2、LCD1602显示器(从机用)。

3、DS08B20温度传感器。

4、LM2596开关电源芯片。