基于stm32的室内智能小车系统

廖小强成都理工大学



基于stm32的室内智能小车系统

廖小强
成都理工大学

摘要：本文设计了一种基于STM32单片机的室内智能小车寻迹系统。采用超声波探测、红外线触发传输指令，使用STM32单片机结合步进电机和红外接收终端，实现智能小车在室内的自由行走并在任意目的地停下的功能。

关键字：智能小车 红外 超声波探测 室内寻迹

1　引言

随着互联时代的到来，智能家居日益成熟，家电更加智能化，室内目标的精确定位和跟踪控制成为智能家居的重要组成部分。人类平均有70%的时间是在室内度过，室内智能化成为互联时代的新动力。扫地机器人的智能充电、电风扇自动跟踪目标智能调速、盲人的室内导航等都需要用到小车的室内智能寻迹功能。

2　系统模块设计介绍

2.1系统模块组成

本系统主要是采用意法半导体公司的STM32F103构成小车的主控制单元和Atmel公司的89s52作为红外线的辅助定位子系统。如图1中所示小车通过主控制单元不断地发送红外信号给实现固定在室内的红外定位辅助模块，当没接收到子模块反馈的指令命令时小车就通过超声波探测环境寻找最近墙壁，接收红外命令实现室内寻迹。

2.2超声波探测模块设计

本系统通过在小车的前方和右方个放置一个超声波测距模块，该模块采用的是两个超声波探头分别进行超声波发射和接收来达到距离的测量。

由单片机产生40khz的脉冲信号经由放大器电路处理后通过发射头发射，同时记下到系统接收到超声波的时间算出距离。依据在室内的需要选择HC-SR04超声波集成模块，该模块的最大测量距离可达5 m，测量精度可达到0.3 厘米，测量盲区只有2 cm，并且该模块的发射扩散角最大只有15°，非常利于测量距离的准确性，提高寻迹的准确性。集成模块的工作频率为39 kHz～41 kHz，能够满足40 kHz频率要求。

2.3红外模块设计

红外模块主要分为两个部分：第一个部分是小车主体上的红外模块，被放置于小车的左右和前方共三个；该部分模块主要有stm32控制使其在小车行驶过程中不间断的发射红外信号，用于探测附近的红外子模块。

在子模块中预先写好固定要完成的功能：

（1）设定小车要寻找的目标点，充电桩、门口等；

（2）目标跟随；当小车电量过低时，发出红外信号给子模块，让子模块进入固定寻迹模式知道小车按路线行走到达充电桩；

3　软件设计

根据小车的电压情况给小车设定两种状态：寻迹跟踪，待机漫游。在循迹跟踪状态下设置带充电模式、寻物模式；系统检测到电压过低时将小车切换到循迹跟踪状态，以求快速到达充电桩进入充电模式实现充电，在小车充电过程中不间断的查询充电情况，当充电到设定电压值时停止充电退出充电模式，进入待机漫游状态，等待用户的指令。

4　结论

通过单片机及辅助电路能很好实现小车室内智能循迹；软件设计流程简单；并通过验证本系统在室内环境下的寻迹避障功能准确性。小车的智能寻迹避障可用于导盲拐杖、扫地机器人、轮椅、智能监控等其他家用产品上。

参考文献

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