基于stm32的室內智能小車系統

廖小強成都理工大學

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基于stm32的室內智能小車系統

廖小強
成都理工大學

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

關鍵字：智能小車 紅外 超聲波探測 室內尋跡

1　引言

隨著互聯時代的到來，智能家居日益成熟，家電更加智能化，室內目標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%的時間是在室內度過，室內智能化成為互聯時代的新動力。掃地機器人的智能充電、電風扇自動跟蹤目標智能調速、盲人的室內導航等都需要用到小車的室內智能尋跡功能。

2　系統模塊設計介紹

2.1系統模塊組成

本系統主要是采用意法半導體公司的STM32F103構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。如圖1中所示小車通過主控制單元不斷地發送紅外信號給實現固定在室內的紅外定位輔助模塊，當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境尋找最近墻壁，接收紅外命令實現室內尋跡。

2.2超聲波探測模塊設計

本系統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行超聲波發射和接收來達到距離的測量。

由單片機產生40khz的脈沖信號經由放大器電路處理后通過發射頭發射，同時記下到系統接收到超聲波的時間算出距離。依據在室內的需要選擇HC-SR04超聲波集成模塊，該模塊的最大測量距離可達5 m，測量精度可達到0.3 厘米，測量盲區只有2 cm，并且該模塊的發射擴散角最大只有15°，非常利于測量距離的準確性，提高尋跡的準確性。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射紅外信號，用于探測附近的紅外子模塊。

在子模塊中預先寫好固定要完成的功能：

（1）設定小車要尋找的目標點，充電樁、門口等；

（2）目標跟隨；當小車電量過低時，發出紅外信號給子模塊，讓子模塊進入固定尋跡模式知道小車按路線行走到達充電樁；

3　軟件設計

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

4　結論

通過單片機及輔助電路能很好實現小車室內智能循跡；軟件設計流程簡單；并通過驗證本系統在室內環境下的尋跡避障功能準確性。小車的智能尋跡避障可用于導盲拐杖、掃地機器人、輪椅、智能監控等其他家用產品上。

參考文獻

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