基于手機APP的畜牧裝備模型小車控制系統(tǒng)設(shè)計

李琳琳，馬 嬌*，陳正龍，彭金艷，閆海峰

（1.湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410000；2.遠大住工有限公司）

0 引言

隨著科技的發(fā)展，畜牧機械也在不斷的發(fā)展，自動化程度逐漸提高。目前犢牛飼喂裝備技術(shù)的自動化程度較低，需要人工協(xié)助，勞動強度大、工作效率低，而智能化小車是畜牧裝備機械發(fā)展的全新型科技產(chǎn)物，也是提高生產(chǎn)效率和勞動強度的必然要求。根據(jù)現(xiàn)有犢牛飼喂技術(shù)現(xiàn)狀，設(shè)計了智能化犢牛飼喂裝備的實驗裝置小車模型，可以通過計算機的程序編程來實現(xiàn)其對行駛方向、啟停及速度等控制量的控制，不需要人工的外加操作，是一個集信息感知、規(guī)劃決策、自動行駛等系列功能于一體的綜合性自動控制系統(tǒng)[1-3]。本文以犢牛飼喂實驗裝備小車模型為研究對象，采用藍牙、PWM 調(diào)速、信息通信、導(dǎo)航和人工智能等技術(shù)，設(shè)計了一種基于手機APP 的犢牛飼喂裝備模型小車控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)犢牛飼喂裝備小車模型自動控制，為犢牛飼喂裝備的智能化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 軟件總體設(shè)計

1.1 軟件需求概括

軟件控制需要實現(xiàn)對犢牛飼喂小車的行走速度、行走路徑與控制模式進行選擇，綜合利用手機在人們?nèi)粘Ｉ钪械钠毡樾浴⒈銛y性和交互性好等特點，采用手機APP 通過藍牙模塊進行單片機與手機的通信，其中單片機主體程序采用C 語言進行編程，手機APP 采用Java 語言進行編程，從而實現(xiàn)犢牛飼喂小車的信息感知、規(guī)劃決策、自動行駛等一系列功能。

圖1 流程圖

1.2 軟件整體流程圖設(shè)計

基于手機APP，通過藍牙模塊建立手機與單片機的通訊，從而控制犢牛飼喂小車實現(xiàn)點亮行走照明LED 燈、PWM 調(diào)速、行走方向控制、虛擬循跡等飼喂小車的智能模式，也可在手機上進行初始化設(shè)置，其整體設(shè)計流程圖如圖1 所示。

2 軟件各部分功能

圖2 系統(tǒng)界面

手機APP 對犢牛飼喂小車的控制分為四大模塊：點亮行走照明LED 燈、PWM 調(diào)速、行走方向控制和虛擬循跡。首先開啟手機APP，然后根據(jù)提示打開藍牙，藍牙打開后與藍牙模塊進行連接，從而實現(xiàn)犢牛飼喂車預(yù)定功能（系統(tǒng)界面如圖2 所示），否則所設(shè)的一切功能將不能正常使用。

2.1 行走照明LED 燈

犢牛飼喂裝置在實際操作過程中，時常會用到照明燈，所以在犢牛飼喂小車上安裝了LED 燈，只需點擊圖2 中的“燈開關(guān)”，便可進行一鍵操作（一鍵打開，一鍵關(guān)閉）。

2.2 PWM 調(diào)速

犢牛飼喂機在實際操作過程中的行走速度要求不一，在圖2 的界面上可進行調(diào)速（即改變PWM 的值），然后點擊“一鍵修改”，如需保存所修改參數(shù)，則再點擊“保存參數(shù)”。

2.3 行走方向控制

犢牛飼喂機在實際操作過程中，有時會用到手動操作，此時手指按住圖2 中圓環(huán)中心位置向不同的方向滑動，則小車就會根據(jù)人們自己的實際需要行走。

2.4 虛擬循跡

當(dāng)需要犢牛飼喂小車在無需人為操控的情況下進行工作時，我們可以使用虛擬循跡功能，在循跡界面上繪制小車行走的路線（如圖3所示），如果所繪制路線有誤，則點擊“清除軌跡”，當(dāng)確定繪制軌跡無誤后，點擊“開始循跡”（如圖4所示）。如果小車行走路線與實際偏差較大，則需要對小車進行校準，首先采取旋轉(zhuǎn)校準（如圖5所示）或前進校準（如圖6所示）的方式對小車進行狀態(tài)校準。

圖3 循跡路線界面

圖4 開始循跡界面

圖5 旋轉(zhuǎn)校準界面

圖6 前進校準界面

3 系統(tǒng)測試與分析

3.1 硬件測試

圖7 電路板圖

按照預(yù)先設(shè)計的犢牛飼喂小車模型自動控制系統(tǒng)電路原理圖，將硬件電路圖中各元件焊接在一起組成控制板，然后采用萬用表測試控制板的電路連接狀態(tài)，焊接后的電路板如圖7 所示。用萬用表的紅、黑表筆來測試電路板上每條走線，測得每條線路上的電阻值都非常小，證明線路連接完好無損沒有斷路現(xiàn)象[4-6]。

3.2 軟件調(diào)試

在Keil 軟件中將編寫好的犢牛飼喂裝備小車模型控制程序調(diào)試完畢，通過PZ-ISP 燒錄軟件將調(diào)試完的程序燒錄至單片機，利用單片機開發(fā)板進行實驗測試，測試結(jié)果同理論相一致。

4 結(jié)論

（1）以犢牛飼喂裝備小車模型為研究對象，采用信息通信、導(dǎo)航和人工智能技術(shù)的自動控制系統(tǒng)，主要由藍牙連接模塊、PWM 調(diào)速模塊、行走方向控制模塊和虛擬循跡模塊等的軟件部分組成，實現(xiàn)犢牛飼喂裝備小車模型的自動化控制；（2）硬件測試結(jié)果表明，線路連接完好無損，沒有斷路現(xiàn)象，軟件調(diào)試結(jié)果表明，實驗測試結(jié)果與理論分析相一致。