基于STM32单片机的自动引导小车控制系统设计

2014-04-14何腾鹏谭方韬

科技视界 2014年12期

何腾鹏黄峰谭方韬徐建

（湖北民族学院信息工程学院，湖北恩施 445000）

0 引言

自动引导小车（AGV）是一种无人驾驶的智能搬运机器人，按照监控系统下达的指令，根据预先设计的程序并融合车载传感器信息，从而实现小车沿预定的行使路线自动行驶并完成一系列作业功能[1]。随着现代科学与技术的高速发展，自动引导小车(AGV)已经广泛应用于汽车制造、机械加工、烟草业自动仓库等许多领域[2]。作为一种无人操作的自动化运输设备，AGV具有适应性好、柔性程度高、可靠性强等特点，现已成为现代物流系统的关键装备[3]。

传统的自动引导小车大多采用8位或是16位处理器对信号进行处理，其缺点是处理器对中断响的应速度不够快[4]，为了提高中断响应的速度，本系统采用STM32单片机，它是32位的超低功耗处理器，体积小、成本低，外部中断多，寻址方式灵活简单，执行效率高，指令执行速度快，并且具有极高的运算能力和极强的中断响应能力，解决了应对突发状况的响应速度。

1 自动引导小车控制系统的总体设计

系统主要以后轮驱动前轮转向的四轮模型小车作为载体，配备信息监测模块、执行模块、电源模块、无线通讯模块以及单片机控制模块进行自动引导小车控制系统的设计，也可以通过CC2420无线通讯模块对自动引导小车进行远程控制。本系统的总体设计如图1所示。

图1 系统设计框图Fig.1 System design diagram

2 自动引导小车控制系统硬件设计

2.1 信息监测模块设计

本设计中信息监测模块主要完成道路信息监测和速度监测这两大任务，它相当于自动引导小车控制系统的眼睛，对自动引导小车的导引起着决定性作用。

2.1.1 道路信息监测模块

本设计选用跑道为黑白两色。其背景色为白色，跑道中央有一条黑线作为小车行进的依据。道路信息监测模块以基于视觉导引的方式，采用CMOS摄像头将拍摄到的路面信息以PAL电视机制式的视频信号格式通过LM1881视频同步信号分离芯片[5]，提取出路面视频信息的行同步脉冲、消隐脉冲和场同步脉冲，并将它们转换成数字电平直接输给STM32单片机的I/O口作控制信号,导引小车行驶。其电路如图2所示。

图2 LM1881视频信号同步分离电路Fig.2 LM1881 video sync separator circuit diagram

2.1.2 速度监测模块

实时监控自动引导小车的速度，以闭环系统的形式对小车的速度进行反馈调节，对小车的平稳运行，具有重要的意义。本设计速度监测模块采用红外对管，在齿轮的一面粘上黑白相间的码盘，红外对管平行于齿轮面并固定在离齿轮较近的位置，齿轮转动时，带动码盘旋转，红外发射管在照到黑和白后返回给接受管的不同电压，因此可以实现脉冲测速。其电路如图3所示。