基于STM32的車輛智能避障控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張微　楊博云　王韻琪

【摘 要】本系統(tǒng)以STM32F103ZET6單片機(jī)為核心，輔以圖像識(shí)別模塊、wifi模塊、紅外傳感模塊、數(shù)據(jù)采集模塊等組成。設(shè)計(jì)一個(gè)由主站控制從站的車輛智能避障控制系統(tǒng)。利用移動(dòng)終端與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與控制，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

【關(guān)鍵字】STM32;智能小車;避障系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： TP23文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）32-0024-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.32.010

Design of Intelligent Vehicle Obstacle Avoidance System Based on STM32

ZHANG Wei YANG Bo-yun WANG Yun-qi

（College of Electornic & Information Engineering，Suzhou Jiangsu 215021，China）

【Abstract】This system based on STM32F103ZET6 MCU， is composed of image recognition module、wifi module、infrared sensor module、data acquisition module and so on. It realizes an intelligent vehicle obstacle avoidance control systen whose slave station is controlled by master station.lt use mobile terminal and computer to realize transmission and control， ensure the stable operation of system.

【Key words】STM32; Intelligent Vehicle; Obstacle Avoidance System

0 引言

車輛智能避障控制系統(tǒng)是一種集規(guī)劃決策、通信導(dǎo)航、自動(dòng)行駛、環(huán)境感知等功能于一體的綜合系統(tǒng)，集中運(yùn)用到機(jī)械、電氣、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制、汽車電子、計(jì)算機(jī)、模式識(shí)別等多個(gè)學(xué)科，是典型的高新技術(shù)綜合體，能起到縮短作業(yè)時(shí)間、降低能源和材料的消耗、改善操作條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及改善經(jīng)營(yíng)管理、加強(qiáng)企業(yè)管理等多方面的作用，具有重要的軍用及民用價(jià)值。

迄今，關(guān)于車輛智能避障系統(tǒng)的研究還不多見(jiàn)，本文用STM32F103ZET6單片機(jī)作為主控芯片，采用模塊化的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)一套車輛智能避障控制系統(tǒng)，經(jīng)測(cè)試可應(yīng)用于智能交通和包裹分揀等場(chǎng)合[1]。

1 方案設(shè)計(jì)

STM32F103系列單片機(jī)具有強(qiáng)大、高效的指令系統(tǒng)、高性能的模擬技術(shù)及豐富的外圍模塊。方便高效的開(kāi)發(fā)環(huán)境使操作更加簡(jiǎn)便，低功耗是其他類單片機(jī)難以比擬的。

以STM32F103為核心，設(shè)計(jì)一套車輛智能避障系統(tǒng)。如圖1所示，該系統(tǒng)集避障模塊、云臺(tái)模塊、紅外傳感模塊、循跡模塊、攝像頭模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等硬件裝置于一體，利用軟件算法處理信號(hào)驅(qū)動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)畫(huà)面顯示、循跡、避障功能[2]。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 功能實(shí)現(xiàn)

2.1 循跡功能

單片機(jī)通過(guò)判斷三路循跡模塊的狀態(tài)來(lái)控制小車運(yùn)動(dòng)。當(dāng)三路都檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，小車直線運(yùn)動(dòng);當(dāng)左路無(wú)信號(hào)時(shí)，小車左轉(zhuǎn);當(dāng)右路無(wú)信號(hào)時(shí)，小車右轉(zhuǎn)。

2.2 避障功能

單片機(jī)獲取兩個(gè)紅外避障模塊的狀態(tài)，當(dāng)左路檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，小車后退并右轉(zhuǎn);當(dāng)右路檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，小車后退并左轉(zhuǎn);當(dāng)兩邊都檢測(cè)到時(shí)，小車后退并右轉(zhuǎn);當(dāng)無(wú)信號(hào)檢測(cè)到時(shí)，小車直線行駛。

2.3 上位機(jī)與移動(dòng)終端控制功能

單片機(jī)整合舵機(jī)模塊、攝像頭模塊、電機(jī)模塊、WIFI模塊的功能，通過(guò)移動(dòng)終端APP與上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的控制，小車攝像頭畫(huà)面通過(guò)WIFI反饋給移動(dòng)終端與上位機(jī)。

圖2 軟件工作流程圖

2.4 紅外控制功能

當(dāng)單片機(jī)接收到紅外信號(hào)時(shí)，紅外接收頭解碼輸出信號(hào)直接提供給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)信號(hào)的類型實(shí)現(xiàn)小車不同的功能[3]。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件部分結(jié)構(gòu)圖如圖2，首先進(jìn)行程序初始化，判斷是否收到小車運(yùn)行、云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的命令。如果檢測(cè)到低電平，則電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)，舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)出PWM信號(hào)，同時(shí)反饋檢測(cè)到的圖像信號(hào)，如果沒(méi)有接收到命令，則繼續(xù)等待。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要講述了基于STM32單片機(jī)，利用WIFI模塊和低功耗圖像處理模塊搭建智能化的避障系統(tǒng)，其驅(qū)動(dòng)原件由度云臺(tái)和抗干擾TT馬達(dá)。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像傳輸、上位機(jī)與移動(dòng)終端WIFI控制、循跡避障等功能，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差較小，響應(yīng)迅速、動(dòng)態(tài)性能快，抗干擾性和穩(wěn)定性強(qiáng)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]衛(wèi)靜婷，陳利偉.基于STM32的語(yǔ)音控制和自動(dòng)避障智能小車的設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2018.08.

[2]馬德希.基于循跡避障控制系統(tǒng)的智能小車遙控設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2019.09.

[3]王鑫鑫.定時(shí)測(cè)距避障智能小車[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通， 2019.09.