基于STM32单片机的智能寻迹避障小车

基于STM32单片机的智能寻迹避障小车答辩学生：xx指导老师：xxx答辩时间：2019年6月16日CONTENTS目录硬件设计2软件设计3绪论11实物展示4绪论PARTONE选题背景研究意义随着电气时代和计算机时代的到来，自动控制和传感器相关技术日益成熟，电气自动化、机械制造以及计算机网络之间的联系日益密切，自动控制和人工智能技术在工业、农业以及制造业渐渐形成了不可替代的优势，各种智能化设备正在逐步替代人为的操作，极大的方便我们的工作、生活。智能小车是新时代的新发明，有着良好的发展前景，其领域可覆盖到自动料车，场地搬运车，以及工作在其他复杂恶劣的环境的车辆。智能小车将大大的提高人类的工作效率同时也可以降低复杂恶劣环境下人们的工作压力。研制一种高效、智能的寻迹避障小车具有重要的现实意义。目前，世界上许多国家都在积极进行智能小车的研究和设计开发，已应用于多个领域，尤其是在军事、探测领域的应用特别突出。我国对于智能小车的研究、开发和应用起步较挽，但是也取得了较为显著地成果，现在各国对于智能小车的研究还处于发展阶段，随着电气自动化技术，自动控制技术、人工智能以及计算机技术的高速发展，智能小车的发展必将迎来一个前所未有的高度。研究背景研究意义三探索未知领域对于一些场地的搬反复运工作，劳动量大，但是劳动形式单一，人们需要不断地重复一个动作将一个地方物体搬运到另一个地方。有了智能寻迹避障小车，可以大大解放工作人员劳动量，智能小车将按照预定的命令从一个地方搬运物体到另一个地方。在一些十分危险的场地，如果由人类完成搬运工作有十分大的危险，有了智能寻迹避障小车，将大大降低人们工作的危险在探索一些人类未知的领域的时候，比如说火星，人类很难亲身进入到这些地方，有了智能避障小车，小车能够自发的躲避障碍帮助人类收集资源和信息对于一些行动不便的人们，智能小车也将是他们很好的代步工具。研究意义一解放人类双手研究意义二降低工人危险究意义四残障人士好帮手研究意义硬件设计PARTONE总体概述原理图驱动模块避障模块寻迹模块基于基于STM32单片机的智能寻迹避障小车主要由主控模块STM32单片机、电机驱动模块L298N、寻迹模块TCRT50000红外传感器和避障模块E18-D80NK-N光电传感器组成。系统框图如下所示：总体概述STM32单片机寻迹模块避障模块电机驱动模块电源图1硬件原理图图2L298N驱动模块如图3所示，该模块一共有两个使能端ENA、ENB以及IN1-IN4四个输入端。该模块可以同时控制两个直流电机，其中ENA、IN1和IN2控制一个电机，ENB、IN3和IN4控制另一个电机。当我们给使能端送入使能信号，就可以通过输入端的高低电平信号控制直流电机的运行状态，例如正转、反转以及停转。我将单片机的六个IO口接到驱动模块，通过程序控制单片机产生高低电平信号作为驱动模块的输入，从而控制电机的运行状态，驱动模块与单片机的连接如图4所示。电机驱动模块L298N图3图4避障模块避障模块E18-D80NK-N如图5所示，E18-D80NK-N是一个红外光电传感器，E18-D80NK-N红外光电传感器工作时会源源不断的发射红外光，光一旦发出后，接收端检测是否有反射光返回，如果无反射光返回，说明前方无障碍，光电传感器输出端输出高电平，当检测到反射光，说明前方有障碍，输出相反电平。该传感器原理十分简单，探测距离可调，最远可检测0.8米远的障碍物。因此我们可将该传感器的输出连接到单片机的IO口，通过程序控制单片机读取IO口的高低电平间接判断前方是否存在障碍，从而发出是否避障的命令。该传感器与单片机的连接如图6所示。图5图6寻迹模块寻迹模块TCRT5000如图7所示，该传感器工作原理与避障模块原理相似，该元件在最常用的功能就是检测黑白线。当该元件检测到黑线时输出高电平，当元件没有检测到黑白线时输出低电平。该元件检测距离最远可达5厘米，因此检测距离十分有限，但是安装在小车底盘检测黑白线还是十分灵敏。因此我们可将该传感器的输出连接到单片机的IO口，通过程序控制单片机读取IO口的高低电平间接判断前方是否存在黑线，从而发出相关的命令。该传感器与单片机的连接如图8所示。图7图8软件设计主程序避障程序寻迹程序系统总流程图开始系统初始化前进扫描IO口是否发生变化否进入程序判断，输出相应的信号控制电机是返回避障流程图开始系统初始化前进前方是否有障碍否小车左转是小车左方是否有障碍小车右转是小车右方是否有障碍小车左转是否小车左转小车右转否返回寻迹流程图开始系统初始化前进检测是否出界否是是否是右侧出界否小车右转小车左转是返回功能展示THANKS!大学生活即将结束，在此，我要感谢所有教导我的老师和陪伴我一齐成长的同学，他们在我的大学生涯给予了很大的帮助。本论文能够顺利完成，要特别感谢我的导师谢辉老师，谢辉老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计！最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢！恳请各位老师批评指正！