3.3　功能及總體設計

本作品主要分為兩部分進行設計：遠程無線遙控部分和紅外循跡部分。遠程無線遙控部分主要是通過WiFi無線模塊ESP8266連接手機熱點，并與貝殼物聯網進行連接，通過貝殼物聯網，在手機或者計算機上進行機器人的遠程遙控操作、獲取對話數據；紅外循跡部分主要是通過機器人自身進行檢測、調節，通過機器人底部五個紅外循跡模塊進行檢測，可以實時地調整路線，以達到更好的循跡功能。

3.3.1　功能介紹

遠程遙控功能使用貝殼物聯網中的智能設備對接，通過設備窗口將機器人與操作界面進行關聯，操作界面中有執行（play）、停止（pause）、前進（up）、后退（down）、左轉（left）、右轉（right）等幾個主要操作按鈕。而紅外循跡模塊功能，通過安置在底部的紅外循跡傳感模塊實現，最左邊和最右邊的傳感器主要用來判斷路口形狀，包括╋字形路口、┳形路口、┫形路口、┓形路口、┣形路口、┏形路口和直行路口。左2和右2的傳感器主要進行角度的調整，循跡功能整體遵守的原則是左手原則，即左行大于直行，直行大于右行，沒有路徑就掉頭，最終到達終點。

3.3.2　總體設計

總體設計主要分為兩個模塊設計和小車框架設計。小車總體框架由1個小車身板、2個舵機、3個車輪組成；遠程無線遙控模塊主要用的是ESP8266，將它與Arduino UNO開發板進行連接；5個紅外循跡模塊成箭頭形，安放在車身前沿；除此之外，還有Arduino UNO開發板和供電裝置，為了方便起見，供電設備使用充電寶。

1．整體框架圖

項目的整體框架如圖3-1所示。

2．系統流程圖

系統的流程如圖3-2所示。

用黑色電工膠帶貼好行走路線，開啟手機熱點。將Arduino UNO開發板與供電裝置相接后，開啟透傳模式的ESP8266就會自動連接上手機熱點，等待貝殼物聯網上的賬戶上線之后，就可以通過控制按鈕遙控小車機器人。如果沒有控制信號，機器人就會停在原地。將機器人遙控到所貼的路線處，按下play按鈕，機器人執行循跡功能，直至走到終點。在執行循跡功能的過程中，如果有其他控制信號輸入，小車機器人將執行控制信號。

3．總電路圖

系統的總電路如圖3-3所示。電路圖中主要的器件有Arduino UNO開發板、舵機、紅外循跡模塊TCRT5000、WiFi模塊ESP8266、面包板和公母線，在Fritzing電路圖中，以引腳相同的器件表示所用的元件。端口引腳連接說明如表3-1所示。

3.3.3　模塊介紹

本項目主要包括以下三個模塊：主程序模塊、SD卡模塊和輸出處理模塊。下面分別給出各部分的功能、元件、電路圖和相關代碼。

1．紅外循跡模塊

1）功能介紹

在接收到play信號之后，循跡功能開啟，5個紅外傳感器開始工作。元器件包括2個舵機、5個紅外循跡模塊TCRT5000、Arduino UNO開發板。電路如圖3-4所示。循跡模塊的端口引腳連接說明如表3-2所示。實物連接如圖3-5所示。

2）相關代碼

需要說明，小車走迷宮原理有兩個關鍵部分：一是小車需要正確辨別遇到的各種路口（╋字形路口、┳形路口等共8種情況）；二是在第一遍走迷宮時，要設計一個算法對不能到達迷宮的路線予以排除，并記錄最優路徑。

2．遠程無線遙控模塊

1）功能介紹

WiFi模塊ESP8266主要用來和手機的熱點相連，進而和貝殼物聯網進行對接。元器件包括：WiFi無線模塊ESP8266和Arduino UNO開發板。ESP8266的接線如圖3-6所示。遙控模塊端口的引腳連接說明如表3-3所示。

2）相關代碼

3）ESP8266透傳設置（手動設置）

該設置的硬件包括USB轉TTL模塊和ESP8266-01（固件版本v0.9以上）。軟件包括網絡串口調試助手v519和USB轉TTL模塊驅動。接線如表3-4所示。

串口調試工具使用及AT命令如圖3-7所示。先確定USB轉TTL連接的端口，再打開串口調試工具，設置如圖3-7中的串口參數，進行確定。

AT命令輸入界面如下，逐個輸入命令，如圖3-8所示。

設置WiFi應用模式為Station，依次輸入以下命令（v0.9.5.2版）：

完成以上命令后重啟，自動進入透傳模式，并連接貝殼物聯的服務器。在手機上下載貝殼物聯的APP，界面如圖3-9所示。

本節所使用的主要是智能對接模塊，單擊進入該模塊，其界面如圖3-10所示。

圖3-10中的界面顯示了搜索到的公開智能設備，我們的設備名為puzzle，由于沒有打開，所以列表中未顯示。查看設備就可進入設備詳情界面，如圖3-11所示。

本節主要使用的是遙控命令，目前顯示在線狀態，可使用，如圖3-12所示。

圖3-12是遙控命令界面，本節所使用的play、up、down、left、right、pause等操作按鈕在這里都有顯示。up為前進，down為后退，left為左拐，right為右拐，pause為暫停，play為啟用循跡功能。

以上展示的都是在手機界面進行操作的，同時還可以在計算機上登錄貝殼物聯網，操控小車機器人。界面都是類似的。首先是進入公開智能設備列表，找到你的設備，如圖3-13所示。之后進入設備信息界面，如圖3-14所示。

單擊“遙控”，進入圖3-15所示的界面，待連接成功后，即可遙控小車機器人。