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，于是出現了帶輪子的購物車。購物車的出現大大節省了人力，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，這樣更加節省了人力，就像是給每一位顧客配備一個侍者。為了實現人們的這個愿望，我們有必要發明一種自動跟隨購物小車，徹底解放人們的雙手。

關鍵詞：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的購物車移動的方式，基本實現了全自動的目的，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；二是實現更大程度的自動化，提高顧客的用戶體驗滿意度；三是順應時代發展的潮流。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，有助于服務業的發展。盡管目前有很多可以實現自動跟隨的物體，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、更好地服務大眾、減輕人類負擔地優點，帶給顧客真正的便捷，很好的服務顧客，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勢，因此我們采用超聲波測距的技術，測量出小車與物主之間的距離，然后根據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值，電機驅動小車開始旋轉，若小于一定數值，小車停止前行。當物主物品被別人拿走時，小車會根據重力感應裝置感受所受到的壓力，并進行報警提示。

我們的開發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，馬達驅動小車進行前進。該設計利用單片機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驅動芯片來控制兩組減速直流馬達，實現小車的啟動、轉向、停止等動作。

通過學習相關的技術資料可以了解到，超聲波測距是系統的關鍵模塊之一。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品，具有豐富的接口，有數字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。

系統的總體設計方框如下圖所示：

Arduino主控模塊作為整個智能小車的核心，將根據所測得的數據控制算法做出決策，驅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定的電源。

超聲波測距模塊，檢測小車與物主的距離，并將數據傳輸至主控模塊。

電機驅動模塊，驅動直流電機完成智能車的加減速和轉向控制。

3.總結

本設計是基于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。設計的主要內容是對電動車進行硬件電路與軟件的設計。其中硬件電路包括控制電路，藍牙通信電路，路徑尋跡電路，電源驅動電路，電機驅動電路。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。

本設計是以小車為基礎，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生的信號并加以一定的算法來判斷各個小車的狀態及其與人的間距。

綜上所述，本設計中整個系統電路結構簡單，性能相對較高。主要采用以下技術：首先選擇適當的傳感器，利用傳感器來實時監測小車的位置并傳送給單片機，單片機根據傳感器所傳回的位置信息來控制小車的電機運轉，實現自動行走功能；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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