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基于STM32的自動(dòng)跟隨小車

自動(dòng)跟隨小車系統(tǒng)由兩部分組成：跟隨小車和移動(dòng)目標(biāo)攜帶裝置。 工作原理：跟隨小車系統(tǒng)通過無線通信模塊發(fā)送尋找信號，同時(shí)超聲波接收器開始計(jì)時(shí)，如果移動(dòng)目標(biāo)接收到無線尋找信號，則立即發(fā)送超聲波信號。這樣小車的三角超聲波接收器陸續(xù)收到超聲波信號，CPU通過每個(gè)超聲波模塊接收到的時(shí)間，計(jì)算出移動(dòng)目標(biāo)到3個(gè)超聲波接收點(diǎn)的距離，通過三邊定位算法即可確定移動(dòng)目標(biāo)的位置。如果計(jì)算出來的距離大于設(shè)定距離，則控制電機(jī)向目標(biāo)方向移動(dòng)，如果計(jì)算出來的距離小于設(shè)定距離，則控制電機(jī)停止，從而實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)跟隨功能。

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團(tuán)隊(duì)介紹

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耿蜀黍不怪 電路設(shè)計(jì)師

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項(xiàng)目簡介
自動(dòng)跟隨小車系統(tǒng)由兩部分組成：跟隨小車和移動(dòng)目標(biāo)攜帶裝置。 工作原理：跟隨小車系統(tǒng)通過無線通信模塊發(fā)送尋找信號，同時(shí)超聲波接收器開始計(jì)時(shí)，如果移動(dòng)目標(biāo)接收到無線尋找信號，則立即發(fā)送超聲波信號。這樣小車的三角超聲波接收器陸續(xù)收到超聲波信號，CPU通過每個(gè)超聲波模塊接收到的時(shí)間，計(jì)算出移動(dòng)目標(biāo)到3個(gè)超聲波接收點(diǎn)的距離，通過三邊定位算法即可確定移動(dòng)目標(biāo)的位置。如果計(jì)算出來的距離大于設(shè)定距離，則控制電機(jī)向目標(biāo)方向移動(dòng)，如果計(jì)算出來的距離小于設(shè)定距離，則控制電機(jī)停止，從而實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)跟隨功能。
硬件說明


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小車硬件設(shè)計(jì)：

自動(dòng)跟隨小車硬件模塊包括控制器模塊、無線收發(fā)模塊、超聲波接收模塊、電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、報(bào)警模塊、電源模塊組成，下面對每個(gè)模塊做具體介紹。

由于跟隨小車需要進(jìn)行實(shí)時(shí)目標(biāo)位置定位計(jì)算、無線信號收發(fā)處理、電機(jī)管理、電源管理等任務(wù) ，采用普通單片機(jī)其資源及速度難以滿足使用要求，需要高性能DSP處理器才能夠完成，因此選擇STM32F103RCT6作為控制器。

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無線收發(fā)是用來實(shí)現(xiàn)同步，當(dāng)小車發(fā)射無線信號，同時(shí)人手?jǐn)y帶裝置接收到無線信號時(shí)，人手?jǐn)y帶裝置發(fā)射超聲波。所以本次設(shè)計(jì)選用NRF2401做為無線收發(fā)模塊。

NRF2401各引腳功能為：

  （1）CSN：芯片的片選線，CSN為低電平工作。

  （2）SCK：芯片控制的時(shí)鐘線（SPI時(shí)鐘）。

  （3）MISO：芯片控制數(shù)據(jù)線 。

  （4）IRQ:中斷信號，無線通信過程中MCU主要是通過IRQ與NRF2401通信。

  （5）CE:芯片的模式控制線。

  （6）MOSI:芯片控制數(shù)據(jù)線。

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超聲波接收模塊是采用具有單獨(dú)接收功能的模塊，如圖所示。其中接收模塊核心部分是由專用超聲波接收集成電路TL852構(gòu)成的超聲波信號檢測電路，這部分主要完成的是回波的檢測和放大。

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直流電機(jī)的控制很簡單，性能出眾，直流電源也容易實(shí)現(xiàn)。這種直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)及控制需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，采用L298N電源模塊。

系統(tǒng)電源采用7.4V可充電鋰電池。7.4V鋰電池組屬于多串并鋰電池組。

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目標(biāo)攜帶裝置硬件設(shè)計(jì)：

由于跟隨小車需要進(jìn)行實(shí)時(shí)目標(biāo)位置定位計(jì)算、無線信號收發(fā)處理、電機(jī)管理、電源管理等任務(wù) ，采用普通單片機(jī)其資源及速度難以滿足使用要求，需要高性能DSP處理器才能夠完成，因此選擇STM32F103RCT6作為控制器。

無線收發(fā)是用來實(shí)現(xiàn)同步，當(dāng)小車發(fā)射無線信號，同時(shí)人手?jǐn)y帶裝置接收到無線信號時(shí)，人手?jǐn)y帶裝置發(fā)射超聲波。所以本次設(shè)計(jì)選用NRF2401做為無線收發(fā)模塊。

超聲波發(fā)射模塊是采用具有單獨(dú)發(fā)射功能的模塊，如圖所示。其中發(fā)射模塊中的P1 、R4、R5。因?yàn)槔昧俗儔浩骱桶l(fā)射頭的諧振，好處是能得到近似正弦波。但附帶的問題是：在驅(qū)動(dòng)信號停止后，由于諧振的原因，發(fā)射頭還會(huì)持續(xù)較長時(shí)間發(fā)射，直至能量在變壓器的次級線包直流電阻上消耗完，這樣就導(dǎo)致在近距離測量時(shí)，回波都到了，余波還未結(jié)束，導(dǎo)致測量失敗。所以設(shè)計(jì)了一個(gè)余波抑制電路，將變壓器初級構(gòu)成回路，利用初級較小的電阻快速消耗掉次級的能量。為此，要多占一個(gè)MCU的I/O口。而且，由于驅(qū)動(dòng)電壓的原因，必須使用OC（或者開漏）驅(qū)動(dòng)，否則會(huì)無法可靠關(guān)斷P1，導(dǎo)致正常發(fā)射不正常。如果測量的距離較遠(yuǎn)，或者覺得余波不影響測量，則不必接這個(gè)信號。如若使用，一定要注意和發(fā)射驅(qū)動(dòng)信號的配合，不要兩個(gè)同時(shí)有效，導(dǎo)致發(fā)射效率大減。從原理圖上看，如果要提高驅(qū)動(dòng)能量，可以適當(dāng)提高驅(qū)動(dòng)電壓，但要要注意MOS管的耐壓只有20V，發(fā)射頭的最高電壓是80V。

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目標(biāo)攜帶裝置電路連接圖：

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小車硬件電路連接圖：

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軟件說明

軟件說明.pdf

軟件說明見附件


演示效果

小車跟隨過程.pdf

小車整機(jī)展示：

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目標(biāo)攜帶裝置展示：

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整機(jī)測試圖：

見附件

附件

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評論區(qū)（7 )

  • 動(dòng)心忍性1234： 您好我是無線電雜志的編輯，我們對您的項(xiàng)目十分感興趣，請問您有興趣投稿嗎？成為我們的作者除稿費(fèi)外還有其他優(yōu)厚條件。敬請參與。投稿請聯(lián)系QQ260534978.

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    • 康多拉： 哪都有你

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  • 吻玫瑰的貓： 能不能問一下你的超聲波怎么控制的嘛？

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  • 苦桔不澀： 你好，我想詳細(xì)學(xué)習(xí)這個(gè)電路圖，請問有清楚的電路圖片么，謝謝

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  • 遠(yuǎn)征者： 有趣

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  • tglgjkl： 可以輔導(dǎo)寫份論文嗎？
    買一份也行

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  • 惕乾坤： 有聯(lián)系方式嗎

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