基于STM32的智能跟蹤小車的設(shè)計(jì)

俞文武+程恒文+金天寶+王艷

摘 要：本項(xiàng)目主要利用小車對(duì)于發(fā)射器的識(shí)別與跟蹤，來實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)定位跟蹤，該設(shè)計(jì)是通過控制芯片STM32單片機(jī)采集由超聲波發(fā)射器返回的數(shù)據(jù)，再通過STM32進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和Trilateration（三邊測(cè)量）定位算法[1]確定小車與目標(biāo)之間的距離，再通過測(cè)得的距離數(shù)據(jù)與設(shè)定的距離數(shù)據(jù)之間比較分析，由控制器根據(jù)偏差值通過PWM調(diào)壓調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，使小車始終跟隨著目標(biāo)并保持一定距離[2]。

關(guān)鍵詞：STM32單片機(jī)；Trilateration（三邊測(cè)量）；自動(dòng)跟蹤

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.258

1 引言

目前在國內(nèi)市場(chǎng)上還沒有具有跟隨性的載物小車的出現(xiàn)，伴隨著小車長時(shí)間的開發(fā)，自動(dòng)避障技術(shù)的成熟，開發(fā)自動(dòng)跟隨小車在技術(shù)上有了保障。區(qū)別于遙控車，該車具有更加廣的應(yīng)用范圍，適用于需要人力去推動(dòng)的超市小車上，同樣適用于機(jī)場(chǎng)行李的運(yùn)輸，減少了人們的體力輸出避免了不必要的麻煩，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，智能化。

2 基于STM32的智能跟蹤小車的總體設(shè)計(jì)方案

該設(shè)計(jì)是以STM32單片機(jī)為主控芯片和外圍電路的設(shè)計(jì)，通過STM32單片機(jī)的內(nèi)部資源，如IIC、PWM、AD、定時(shí)器、外部中斷、串口等功能。通過超聲波傳感器進(jìn)行采集距離的數(shù)據(jù)，再運(yùn)用三邊算法對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，得到最終的距離數(shù)據(jù)。為了更好的觀察結(jié)果，可以用串口將數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦上位機(jī)顯示來進(jìn)行調(diào)試，以加快工程的進(jìn)展和。電源轉(zhuǎn)換電路對(duì)2個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制，從而最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤的效果。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路分為電源模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、超聲波傳感器模塊、LM298電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。下面分別介紹下單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊，電源模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。

3.1 電源模塊電路

整個(gè)系統(tǒng)是通過7.2V的電池供電，然而單片機(jī)系統(tǒng)需要的是3.3V電源，傳感器模塊需要的是也是5V電源。所以我們需要對(duì)電源進(jìn)行降壓設(shè)計(jì)。

3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊電路

STM32的最小系統(tǒng)包括復(fù)位電路，JTAG下載調(diào)試電路，BOOT0/1設(shè)置電路，以及濾波部分。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的處理速度很快為了保證電路的穩(wěn)定性需要在布線上合理高效。避免造成電路布局的不合理導(dǎo)致的問題。

3.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的主要功能是驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有高轉(zhuǎn)矩重量比、寬調(diào)速范圍、高可靠性等要求。采用LM298，通過單片機(jī)的I/O口輸入改變芯片控制端的電平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)、停止操作的控制。

4 軟件設(shè)計(jì)部分

5 結(jié)論

本文針對(duì)智能跟蹤小車的設(shè)計(jì)，對(duì)其跟蹤的原理、結(jié)構(gòu)，軟件設(shè)計(jì)及其硬件設(shè)計(jì)做了詳細(xì)的介紹，通過算法的來實(shí)現(xiàn)了小車的跟蹤，實(shí)現(xiàn)了智能跟蹤小車的功能。在此過程中學(xué)習(xí)了硬件結(jié)構(gòu)，軟件調(diào)試、了解了三邊算法。接下來將以此為基礎(chǔ)，研究智能型可應(yīng)用的跟蹤小車。

參考文獻(xiàn)：

[1]董曉慶，謝森林，李平.智能小車路徑識(shí)別及速度控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) [J].科技信息 ，2009（16）：71-72.

[2]蒙建波，虞建靜，管金庫.智能小車目標(biāo)識(shí)別跟蹤系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) [J]. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版 ），2004（09）：45-48.