基于STM32的智能跟蹤小車的設計

俞文武+程恒文+金天寶+王艷

摘 要：本項目主要利用小車對于發射器的識別與跟蹤，來實現小車的自動定位跟蹤，該設計是通過控制芯片STM32單片機采集由超聲波發射器返回的數據，再通過STM32進行數據的處理和Trilateration（三邊測量）定位算法[1]確定小車與目標之間的距離，再通過測得的距離數據與設定的距離數據之間比較分析，由控制器根據偏差值通過PWM調壓調速驅動電機的運轉，使小車始終跟隨著目標并保持一定距離[2]。

關鍵詞：STM32單片機；Trilateration（三邊測量）；自動跟蹤

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.258

1 引言

目前在國內市場上還沒有具有跟隨性的載物小車的出現，伴隨著小車長時間的開發，自動避障技術的成熟，開發自動跟隨小車在技術上有了保障。區別于遙控車，該車具有更加廣的應用范圍，適用于需要人力去推動的超市小車上，同樣適用于機場行李的運輸，減少了人們的體力輸出避免了不必要的麻煩，實現了自動化，智能化。

2 基于STM32的智能跟蹤小車的總體設計方案

該設計是以STM32單片機為主控芯片和外圍電路的設計，通過STM32單片機的內部資源，如IIC、PWM、AD、定時器、外部中斷、串口等功能。通過超聲波傳感器進行采集距離的數據，再運用三邊算法對采集到的數據進行融合處理，得到最終的距離數據。為了更好的觀察結果，可以用串口將數據發送到電腦上位機顯示來進行調試，以加快工程的進展和。電源轉換電路對2個電機的轉速和轉向進行控制，從而最終實現自動跟蹤的效果。

3 硬件電路設計

硬件電路分為電源模塊、單片機最小系統模塊、超聲波傳感器模塊、LM298電機驅動模塊。下面分別介紹下單片機最小系統模塊，電源模塊和電機驅動模塊。

3.1 電源模塊電路

整個系統是通過7.2V的電池供電，然而單片機系統需要的是3.3V電源，傳感器模塊需要的是也是5V電源。所以我們需要對電源進行降壓設計。

3.2 單片機最小系統模塊電路

STM32的最小系統包括復位電路，JTAG下載調試電路，BOOT0/1設置電路，以及濾波部分。因為單片機的處理速度很快為了保證電路的穩定性需要在布線上合理高效。避免造成電路布局的不合理導致的問題。

3.3 電機驅動模塊電路

電機驅動模塊的主要功能是驅動車輪轉動，對電機驅動系統具有高轉矩重量比、寬調速范圍、高可靠性等要求。采用LM298，通過單片機的I/O口輸入改變芯片控制端的電平，即可以對電機進行正反轉、停止操作的控制。

4 軟件設計部分

5 結論

本文針對智能跟蹤小車的設計，對其跟蹤的原理、結構，軟件設計及其硬件設計做了詳細的介紹，通過算法的來實現了小車的跟蹤，實現了智能跟蹤小車的功能。在此過程中學習了硬件結構，軟件調試、了解了三邊算法。接下來將以此為基礎，研究智能型可應用的跟蹤小車。

參考文獻：

[1]董曉慶，謝森林，李平.智能小車路徑識別及速度控制系統的實現 [J].科技信息 ，2009（16）：71-72.

[2]蒙建波，虞建靜，管金庫.智能小車目標識別跟蹤系統的實現 [J]. 重慶大學學報（自然科學版 ），2004（09）：45-48.