基于STM32的WiFi视频监控小车

2022-09-12

随着无线网络技术和计算机技术的高速发展, 我们已进入无线网络时代, 而传统的视频监控手段已满足不了科技日益发达的社会需求, 更完成不了对危险地方探测监控的同时还需保证工作人员的人身安全的艰巨任务, 基于无线网络进行远程控制的可移动视频监控小车恰好能够解决传统的视频监控存在的问题。

Wi Fi视频监控小车可通过上位机控制软件实现其前进、后退、转弯及视频回传、实时显示等功能。本文主要从电机驱动模块、电源稳压模块、Wi Fi模块、摄像头模块等方面, 来分析Wi Fi视频监控小车的设计与实现。

一、总体设计

Wi Fi视频监控小车可实现视频监控、视频回传、远程控制移动等功能, 它不仅仅满足了日常生活中人们对于视频监控的需求, 更是实现了恶劣工作环境 (诸如矿井、防爆、毒气泄漏) 下视频的采集和回传, 以确保工作人员的人身安全。

Wi Fi视频监控小车可实现对各种环境的监控, 解决传统的视频监控需要采用有线网络而导致网络布线复杂、造价高的问题, 并根据监控要求控制小车的移动、传输视频信号!因此, 我们需要用上位机软件来控制监控小车做出前后左右移动、视频信号采集等一系列指令动作。分析可知, 监控小车的系统总体设计框图如1所示。

根据图1可知, 我们采用模块化设计方案, 上位机控制端发出指令, 主控制模块和电机驱动等一起工作以便完成对小车的控制。PC/手机控制端实现执行指令的发送及摄像头图像的采集等功能;Wi Fi模块则将通过摄像头获取到的实时视频图像数据反馈给控制端, 进而使得控制端得知当前环境信息并控制小车的移动。现对视频监控小车的主要设计部分进行简单分析与设计。

(一) 主控制模块STM32F103C8

市场上的单片机芯片种类繁多, 但考虑到本设计需要对图像采集和传输, 需要进行大量的数据处理, 综合考虑选择了STM32系列单片机。该芯片的工作频率高达72MHz, 丰富的端口资源, 高性能、低成本、低功耗, 满足设计要求。

(二) Wi Fi模块

本设计采用工作电压为5V、体积较小、刷好小车固件的GL-i Net路由器作为Wi Fi模块, 该路由器拥有8M Flash, 64M内存, 可按自己的设计要求进行配置, 使得PC或手机容易连入到小车的无线网络中, 进行数据的传输。

(三) 高清摄像头模块

视频监控小车的眼睛就是摄像头, 通过它来获取图像, 实现各种环境下的监视工作。摄像头的基本工作原理为:镜头把获取到的物体景象生成光学图像投射到图像传感器表面上, 进而转化为电信号, 将此模拟电信号经过数模转换为数字图像信号, 再对此信号进行数字信号处理和加工, 即可在显示器上看到相应的图像了。

本次设计中, 我们选用1080P高清摄像头, 并将其直接连接在GL-i Net路由器的USB接口上, 两者相互配合工作, 路由器将摄像头获得的视频信号传输到PC/手机控制端, 再在上位机中显示出来。

(四) 电机驱动模块

电机驱动模块采用直流电机驱动芯片L298P, 具有峰值电压64V、峰值电流2A的驱动能力, 满足所选小车的驱动条件。主控模块可根据接收到的图像信息, 发送PWM去控制直流电机, 以此来控制视频监控小车的移动。其电路如图2所示。

二、结束语

本文简单地分析与研究了主控模块、摄像头模块、Wi Fi模块等功能部分模块, 实现了各功能部分的设计要求, 完成了视频监控小车的设计。视频监控小车可满足我们的监控要求, 工作过程中可以实时传输视频画面, 实时转换角度或者通过移动获取所需视频数据, 达到设计要求。

摘要：针对目前传统监控手段无法保证人员安全等问题, 提出了以STM32F103C8单片机为核心控制器, 辅以电机驱动模块、电源稳压、摄像头、Wi Fi模块等设计模块, 研究设计一台Wi Fi视频监控小车。完成并经测试后, 小车可实现前进、后退、转弯并回传视频等功能, 达到Wi Fi视频监控小车设计要求。

关键词：STM32F103C8,WiFi,视频监控