基于單片機的自動跟隨購物車

馬慧

摘 要： 在如今時代，大商場和超市成了人們經(jīng)常光顧的地方。當顧客購買的東西太多時，提包不方便，于是出現(xiàn)了帶輪子的購物車。購物車的出現(xiàn)大大節(jié)省了人力，無論買多少東西，只需要放在購物車上，推著它走就可以，在今天的大時代背景之下，人們更加迫切地希望解放自己的雙手，買東西時不需要推購物車，這樣更加節(jié)省了人力，就像是給每一位顧客配備一個侍者。為了實現(xiàn)人們的這個愿望，我們有必要發(fā)明一種自動跟隨購物小車，徹底解放人們的雙手。

關(guān)鍵詞：激光測距儀 藍牙 自動化 單片機

一般情況下，顧客在超市購物時往往要用手推著購物車，雖然帶來了一定的便利，但是沒有徹底解放人類的雙手，如果購買物品較多還是會感到比較吃力，基于激光測距儀的智能跟隨購物車克服了這一缺點，它是基于超聲波的智能跟隨，是以單片機為載體實現(xiàn)所有的控制功能；它采用激光測距的方法，準確測定“主人”距它的距離；用藍牙實現(xiàn)一對一，更大程度上提高了顧客的用戶體驗。

1.智能跟隨購物車概述

激光測距儀用于準確快速測量距離，如此精密的測量方法不曾被用在購物方面，而基于激光測距儀的購物車打破了傳統(tǒng)的購物車移動的方式，基本實現(xiàn)了全自動的目的，無論人在哪里，都可以準確的測量距離，從而決定要行進的方向和距離。研究基于激光測距儀的智能跟隨購物車，其意義主要有以下幾個方面：

一是解決顧客購買物品較多時推車不方便的弊端；二是實現(xiàn)更大程度的自動化，提高顧客的用戶體驗滿意度；三是順應(yīng)時代發(fā)展的潮流。該購物車的研制和使用大大減輕了顧客的負擔，客服了原有購物車必須依靠人力的缺點，降低了顧客的推車煩惱，又符合新形勢下的人工智能的要求，同時提高了超市的購買效率，有助于服務(wù)業(yè)的發(fā)展。盡管目前有很多可以實現(xiàn)自動跟隨的物體，但是實用性不高，用戶接觸較少，不能使廣大民眾感受到智能帶給我們生活上的方便。

基于以上情況，本作品是一種基于激光測距儀的智能跟隨購物車，具有使用靈活方便、更好地服務(wù)大眾、減輕人類負擔地優(yōu)點，帶給顧客真正的便捷，很好的服務(wù)顧客，因此向智能生活又邁進一大步。

2.智能跟隨購物車的設(shè)計

目前市場上普遍是用兩種方法量測距離，一種是利用超聲波測距，另外一種是利用紅外線測距。由于超聲波測距相對于紅外測距具有明顯的優(yōu)勢，因此我們采用超聲波測距的技術(shù)，測量出小車與物主之間的距離，然后根據(jù)這個距離來確定小車是否前行。當小車距離與物主之間的距離超過一定數(shù)值，電機驅(qū)動小車開始旋轉(zhuǎn)，若小于一定數(shù)值，小車停止前行。當物主物品被別人拿走時，小車會根據(jù)重力感應(yīng)裝置感受所受到的壓力，并進行報警提示。

我們的開發(fā)過程是給單片機進行編程，將單片機鑲嵌在小車上。裝入超聲波測距儀，利用C語言對超聲波測距儀進行編程，同時讓小車根據(jù)距離長短來決定是否進行前進。兩個輪胎分別裝上馬達，當小車運行時，馬達驅(qū)動小車進行前進。該設(shè)計利用單片機Arduino作為主控芯片，該芯片是一種高速、低功耗、抗干擾能力強的芯片。利用L298驅(qū)動芯片來控制兩組減速直流馬達，實現(xiàn)小車的啟動、轉(zhuǎn)向、停止等動作。

通過學習相關(guān)的技術(shù)資料可以了解到，超聲波測距是系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊之一。超聲波測距價格較為低廉，夜間不受影響，并且易于多目標測量和分類，分辨率好。另外，Arduino作為主控模塊，是一款方便上手的開源硬件產(chǎn)品，具有豐富的接口，有數(shù)字I/O接口，模擬I/O接口，同時支持SPI，IIC，UART串口通信。并且具有極大的自由度，可拓展性能非常高。

系統(tǒng)的總體設(shè)計方框如下圖所示：

Arduino主控模塊作為整個智能小車的核心，將根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)控制算法做出決策，驅(qū)動直流電機等完成對智能小車的控制。

電源模塊，為整個小車的各項工作提供穩(wěn)定的電源。

超聲波測距模塊，檢測小車與物主的距離，并將數(shù)據(jù)傳輸至主控模塊。

電機驅(qū)動模塊，驅(qū)動直流電機完成智能車的加減速和轉(zhuǎn)向控制。

3.總結(jié)

本設(shè)計是基于Arduino單片機的，通過藍牙使兩個智能電動車相互通信來組成智能小車跟隨系統(tǒng)。設(shè)計的主要內(nèi)容是對電動車進行硬件電路與軟件的設(shè)計。其中硬件電路包括控制電路，藍牙通信電路，路徑尋跡電路，電源驅(qū)動電路，電機驅(qū)動電路。其中，Arduino單片機作為小車的控制中心，控制著電動小車的各個模塊正常工作，并通過編程使得小自動跟隨人移動，左拐，右拐，停車等功能。

本設(shè)計是以小車為基礎(chǔ)，增加超聲波測距儀，舵機等。利用超聲波測距儀來有效地確定小車前進路徑、人所在的位置信息等功能。單片機接收并處理傳感器所產(chǎn)生的信號并加以一定的算法來判斷各個小車的狀態(tài)及其與人的間距。

綜上所述，本設(shè)計中整個系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡單，性能相對較高。主要采用以下技術(shù)：首先選擇適當?shù)膫鞲衅?，利用傳感器來實時監(jiān)測小車的位置并傳送給單片機，單片機根據(jù)傳感器所傳回的位置信息來控制小車的電機運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)自動行走功能；其次采用超聲波測距儀控制舵機，以此來控制小車的前進方向。

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