智能購物車系統的設計

張茗宇 劉鴻池 馬長松 董哲序 鄭思儂 金學偉

摘 要： 隨著時代不斷進步，人們的購物需求不斷提高，商場里的購物車已經是人們不可缺少的工具，但是現在的購物車不能滿足所有人的需求，有人因為購物車的不方便而不能愉快地享受購物過程，為了適應人們生活水平的提高，我們決定對現有的購物車做出改變。此控制方法是在商城為用戶所提供的購物車上可以更加方便人們操作購物車進而更好購物，購物車采用雙驅大扭矩直流電機、高傳輸精度藍牙模塊、反應速率高的激光測距模塊、四路紅外對管、電源電路和高性能STM32F407VGT6單片機為控制核心。其中小車驅動由bt6612驅動電路完成，購物車的智能控制包括路面避障、路程測量、遠程控制、LCD屏顯示、定點移動等功能，并且各功能之間可以相互配合、緊密聯系地形成實用型智能系。

關鍵詞： 四路紅外對管;激光測距;bt6612驅動電路;STM32F407VGT6核心板

一、緒論

隨著現在科技的發展以及人工智能的突起，使其人們的生活更加方便。購物商場的人們都是推著購物車去購物，雖然減少了人們購物較多拿不了的情況，但對于老人和小孩卻有另外的麻煩。老人購物較多時推不動使其很吃力，對于小孩時常有推著購物車撞向其他人員或撞向貨物造成不必要的損失。智能購物車系統的設計就可以避免這些情況的發生，購物車電動行走并且具有避障功能，更好地方便人們購物以及避免一些不必要的損失。

二、系統方案

本系統主要由STM32F407VGT6芯片、傳感器、電源模塊組成。

（一）主控制器件的選擇

方案：采用STM32F407VGT6

STM32F407VGT6系列是基于高性能的ARMCortexTM-M4F的32位RISC內核，工作頻率高達168MHz的。實現了一套完整的DSP指令和內存保護單元，從而提高應用程序的安全性。該STM32F407VGT6采用高速嵌入式存儲器多達1MB閃存，高達192KB的SRAM，最多4字節的備份SRAM，以及廣泛的增強I/O的連接到兩條APB總線和外設，兩個AHB總線和一個32位的多AHB總線矩陣。STM32F407VGT6提供3個12位ADC、兩個DAC、1個低功耗RTC和12個通用16位定時器，其中包括兩個用于電機控制的PWM定時器，兩個通用32位定時器。

（二）電機驅動模塊

要實現購物車的速度控制和轉向功能，我們可以使用單片機實現的，但是單片機IO的帶負載能力較弱，而直流電機是大電流感性負載，所以我們需要功率放大器件，在這里我們選擇TB6612FNG。TB6612FNG是一款直流電機驅動器件，它具有大電流MOSFET-H橋結構，雙通道電路輸出，可同時驅動2個電機?，F在大多數采用L298N，其實這兩者的使用是基本一致的。而且，相比L298N的熱耗性和外圍二極管續流電路，它無須外加散熱片，外圍電路簡單。對于PWM信號輸入頻率范圍，高達100kHz的頻率更是足以滿足購物車運行的需求。

（三）方案系統描述

本方案采用STM32F103t6對智能購物車全方位控制，通過pwm對編碼電機轉速進行控制以及手機藍牙控制其行走路徑，實現智能壁障，更準確地定點移動。對激光傳感器的控制實現對周圍環境與購物車之間的距離實時檢測，紅外對管傳感器對購物商場地面所設計黑線進行檢測。顯示屏可對購物車模式進行顯示方便用戶選擇。主控對編碼電機，傳感器進行控制可實現自動避障以及定點移動。

三、系統理論分析

（一）作品介紹

智能購物車，包括與車體連接的可編程STM32單片機、激光測距傳感器、紅外對管循跡模塊、LCD顯示屏、編碼電機、藍牙模塊?？删幊蘏TM32單片機IO口連接上述器件對其進行控制，通過控制傳感器對現場進行探測。用戶可通過手機連接藍牙信號并發送信息控制購物小車，購物小車通過藍牙模塊接收手機發來的指令，主控通過程序進行控制。通過激光測距傳感器測得前方障礙物與購物車距離并傳到主控，主控通過程序判斷是否在安全距離外，如果低于安全距離立即通過控制電機使其停止移動或選擇其他路徑。通過紅外對管循跡模塊對地面黑線進行循跡，通過主控由程序控制電機使其購物車按指定路線行進，用戶可通過手機對其進行控制，可使其定點移動。通過控制編碼電機使其購物車具有靈活的走位，可進行前后、左右移動。

（二）功能介紹

（1）智能購物車的藍牙模塊可使用戶對購物車進行近距離控制，方便人們購物節省勞動力，并可由手機端對智能購物車進行模式切換。

（2）智能購物車在行進過程中避免不了商品或其他人員擋行進路徑，可進行避讓或急停讓其用戶控制行進，減少了撞到行人和貨物，避免了一些不必要的損失。

（3）智能購物車通過對編碼電機的控制實現火災現場前進，后退，轉彎，加速行進，減速行進，勻速行進。

（4）智能購物車通過紅外對管循跡模塊可對地面黑線進行循跡可實現定點移動，由四路紅外對管對黑線進行檢測并區分不同點的情況。

（三）具體實施方式

采用兩節3200mah 3s航模電池給其供電，通過按鍵或手機終端對智能購物車進行模式選擇。第一模式可以通過手機對其進行控制使其進行指定路徑移動，在第一模式下如果在行進路程中前方有障礙物就是立即停止，此時長按前進鍵將沒有反應，只能選擇左右后退鍵來使其更換路徑。第二模式可通過手機發送指令讓其定點移動，比如，從A點到B點購物車將按照地面所畫的黑線進行循跡移動，如果路途中有障礙物將會停止躲避。

參考文獻：

[1]韓毅，楊天.基于HCS12單片機的智能尋跡模型車的設計與實現[J].計算機工程與設計，2008，29（18）：1535-1955.

基金項目： 由遼寧科技大學大學生創新創業訓練計劃專項經費資助（項目編號：201910146061）

作者簡介： 張茗宇（1999—），本科，研究方向：機械電子工程;劉鴻池（1999—），本科，研究方向：機械電子工程;馬長松（1999—），本科，研究方向：機械電子工程;董哲序（1998—），本科，研究方向：機械電子工程;鄭思儂（1999—），本科，研究方向：工商管理;金學偉（1968—），講師，研究方向：機電控制。