基于stm32的室內(nèi)智能小車系統(tǒng)

廖小強成都理工大學(xué)

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基于stm32的室內(nèi)智能小車系統(tǒng)

廖小強
成都理工大學(xué)

摘要：本文設(shè)計了一種基于STM32單片機的室內(nèi)智能小車尋跡系統(tǒng)。采用超聲波探測、紅外線觸發(fā)傳輸指令，使用STM32單片機結(jié)合步進(jìn)電機和紅外接收終端，實現(xiàn)智能小車在室內(nèi)的自由行走并在任意目的地停下的功能。

關(guān)鍵字：智能小車 紅外 超聲波探測 室內(nèi)尋跡

1　引言

隨著互聯(lián)時代的到來，智能家居日益成熟，家電更加智能化，室內(nèi)目標(biāo)的精確定位和跟蹤控制成為智能家居的重要組成部分。人類平均有70%的時間是在室內(nèi)度過，室內(nèi)智能化成為互聯(lián)時代的新動力。掃地機器人的智能充電、電風(fēng)扇自動跟蹤目標(biāo)智能調(diào)速、盲人的室內(nèi)導(dǎo)航等都需要用到小車的室內(nèi)智能尋跡功能。

2　系統(tǒng)模塊設(shè)計介紹

2.1系統(tǒng)模塊組成

本系統(tǒng)主要是采用意法半導(dǎo)體公司的STM32F103構(gòu)成小車的主控制單元和Atmel公司的89s52作為紅外線的輔助定位子系統(tǒng)。如圖1中所示小車通過主控制單元不斷地發(fā)送紅外信號給實現(xiàn)固定在室內(nèi)的紅外定位輔助模塊，當(dāng)沒接收到子模塊反饋的指令命令時小車就通過超聲波探測環(huán)境尋找最近墻壁，接收紅外命令實現(xiàn)室內(nèi)尋跡。

2.2超聲波探測模塊設(shè)計

本系統(tǒng)通過在小車的前方和右方個放置一個超聲波測距模塊，該模塊采用的是兩個超聲波探頭分別進(jìn)行超聲波發(fā)射和接收來達(dá)到距離的測量。

由單片機產(chǎn)生40khz的脈沖信號經(jīng)由放大器電路處理后通過發(fā)射頭發(fā)射，同時記下到系統(tǒng)接收到超聲波的時間算出距離。依據(jù)在室內(nèi)的需要選擇HC-SR04超聲波集成模塊，該模塊的最大測量距離可達(dá)5 m，測量精度可達(dá)到0.3 厘米，測量盲區(qū)只有2 cm，并且該模塊的發(fā)射擴散角最大只有15°，非常利于測量距離的準(zhǔn)確性，提高尋跡的準(zhǔn)確性。集成模塊的工作頻率為39 kHz～41 kHz，能夠滿足40 kHz頻率要求。

2.3紅外模塊設(shè)計

紅外模塊主要分為兩個部分：第一個部分是小車主體上的紅外模塊，被放置于小車的左右和前方共三個；該部分模塊主要有stm32控制使其在小車行駛過程中不間斷的發(fā)射紅外信號，用于探測附近的紅外子模塊。

在子模塊中預(yù)先寫好固定要完成的功能：

（1）設(shè)定小車要尋找的目標(biāo)點，充電樁、門口等；

（2）目標(biāo)跟隨；當(dāng)小車電量過低時，發(fā)出紅外信號給子模塊，讓子模塊進(jìn)入固定尋跡模式知道小車按路線行走到達(dá)充電樁；

3　軟件設(shè)計

根據(jù)小車的電壓情況給小車設(shè)定兩種狀態(tài)：尋跡跟蹤，待機漫游。在循跡跟蹤狀態(tài)下設(shè)置帶充電模式、尋物模式；系統(tǒng)檢測到電壓過低時將小車切換到循跡跟蹤狀態(tài)，以求快速到達(dá)充電樁進(jìn)入充電模式實現(xiàn)充電，在小車充電過程中不間斷的查詢充電情況，當(dāng)充電到設(shè)定電壓值時停止充電退出充電模式，進(jìn)入待機漫游狀態(tài)，等待用戶的指令。

4　結(jié)論

通過單片機及輔助電路能很好實現(xiàn)小車室內(nèi)智能循跡；軟件設(shè)計流程簡單；并通過驗證本系統(tǒng)在室內(nèi)環(huán)境下的尋跡避障功能準(zhǔn)確性。小車的智能尋跡避障可用于導(dǎo)盲拐杖、掃地機器人、輪椅、智能監(jiān)控等其他家用產(chǎn)品上。

參考文獻(xiàn)

［1］魯琦， 殳國華 （2006） 基于單片機的紅外超聲室內(nèi)定位系統(tǒng). 微處理機 ， 2， 66-68.

［2］蘇長贊 （1993） 紅外線與超聲波遙控. 北京郵電出版社，北京.

［3］王曉明 （2002） 電動機的單片機控制. 北京航空航天大學(xué)出版社， 北京.

［4］張海濤 （2006）基于多超聲波傳感器的避障系統(tǒng)設(shè)計.山西科技，1，20-21.

［5］姚亞峰，黃載祿.通信信號調(diào)制識別技術(shù).通信技術(shù).2003，138（6）：41～43

［6］李建新，劉乃安，劉繼平.現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真-Matlab通信工具箱.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000

［7］Mbede J B，Huang X H，Wang M.Fuzzy Motion Planning among Dynamic Obstacles Using Artifieal Potetial Fields for Robot Manipulator［J］.Robotics and Autonomous System，2000，32：61—72.