智能行李箱資料

1、2015年福建省大學生合泰杯單片機應用設計競賽作品創(chuàng)意書0300000378智能行李箱集美大學誠毅學院機械工程系劉揚老師陳文龍游康柯煒建王賀文2015年3月4日作品創(chuàng)意書、摘要根據(jù)現(xiàn)代人出行時手提行李過多而手忙腳亂的情況，本文設計了一款結(jié)合紅外線避障 系統(tǒng)的智能行李箱。系統(tǒng)以HT32F176M片機為控制核心，主要由電源模塊、避障模塊、 藍牙模塊、執(zhí)行模塊等組成。作品實現(xiàn)了行李箱自動跟隨主人行走、障礙物避障繞行、自 動報警等功能，解決了現(xiàn)有行李箱笨重不易攜帶、易丟失等問題，使出行更便捷，具有廣 闊的市場前景和應用價值。關鍵詞：紅外線避障；HT32F1765單片機；二、作品介紹2.1 創(chuàng)作動機每當

2、節(jié)假日的時候很多同學需要長途旅行，行李較多，攜帶麻煩。如今出遠門行李箱 成了必不可少的拖載物品，其中大部分的型號亦附有內(nèi)置小輪，可用拉桿方便拉動，2010年后亦出現(xiàn)有4個小輪的行李箱，除了可作360度的旋轉(zhuǎn)外，在平地更可以不費力輕易推 動。不過隨著人們物質(zhì)需求逐步上升，有時候行李箱會給人們造成一些不便之處。據(jù)調(diào)查， 雖然有輪子輔助，但如果長時間的拉動，會造成旅人高度疲憊，極大的不符合現(xiàn)代人的高 科技、舒適生活。如果行李箱可以自行移動，就可以極大方便人們出行。而今隨著社會智能化應用到各個行業(yè)，為了更好的服務人類，科技結(jié)合生活創(chuàng)造幸福 生活。通過對行李箱智能化設計改造，可以讓人們可以更加方便進行行

3、李的拖運。在開闊 地上可以順利的跟隨主人行走。在有少量障礙物的平地上在主人與其距離較近的情況下也 可較好運行。2.2 功能(1)自動跟隨主人同步移動。(2)在跟隨主人行走時，檢測障礙物的距離并自動避障。(3)行李箱因距離過遠而與手機藍牙信號斷開，則自動發(fā)出警報聲音。2.3 創(chuàng)新性與實用性(1)將定向和移動兩個功能合并于智能行李箱中， 使得在旅途中，可以省去許多麻煩, 減少旅人的壓力。(2)通過微型處理器計算出主人所在位置，并一直與主人保持一定距離。(3)基于無線通訊服務端的智能行李箱，是一個新生的事物。它能夠讓人們解放雙手， 自由輕松地出游，不用在擔心因拖行李箱而產(chǎn)生的各種不便。給人們帶來一種

4、身心愉悅的 出游方式。三、工作原理自動跟隨：通過在身上攜帶信號發(fā)射裝置，當其發(fā)生移動到距離行李箱有一定的距離時， 由行李箱上的信號接收裝置可對發(fā)射裝置進行定位，同時進行信號處理，調(diào)整好與發(fā)生裝 置的距離，使得其調(diào)節(jié)行李箱輪子方向，并驅(qū)動發(fā)動機，讓行李箱會朝著其方位進行同步 移動。紅外避障：行李箱自帶紅外探測器可以探測前方障礙物。CPL映速檢測和處理紅外線檢測裝置以及信號接收器的輸入結(jié)果，經(jīng)過系統(tǒng)分析后，實現(xiàn)兩部電機的實時控制（前進，停 止或倒退）進而選擇相應的路線跟隨主人前進。行李箱采用前輪驅(qū)動，前輪左右兩邊各用 一個電機驅(qū)動，分別控制兩個輪子的轉(zhuǎn)動從而達到轉(zhuǎn)向的目的，后輪是萬向輪，起支撐的

5、作用。將三個紅外線光電傳感器分別裝在箱體的左中右，當箱的左邊的傳感器檢測到障礙 物時，主控芯片控制右輪電機停止左輪轉(zhuǎn)動，箱向右方轉(zhuǎn)向，當箱的右邊傳感器檢測到障 礙物時，主控芯片控制左輪電機停止轉(zhuǎn)動，箱向左方轉(zhuǎn)向，當前面有障礙物時規(guī)定箱右轉(zhuǎn)。 防盜系統(tǒng)：如果在系統(tǒng)啟動時與主人距離過遠或者沒有信號，行李箱會發(fā)出警報，并自動 上鎖。系統(tǒng)由以下幾部分組成，如圖1所示：二相電機圖1主系統(tǒng)框圖藍牙數(shù)據(jù)發(fā)出警報單片機四、作品功能、特色1、實現(xiàn)智能跟隨行走方便出旅人行走。2、紅外線躲避障礙物。3、遠距離報警系統(tǒng)、防盜。4、以鋰電池為動力源使用壽命長，節(jié)能環(huán)保5、產(chǎn)品結(jié)構簡單，功能完善，運作效率高。6、人性化的

6、設計，將充分體現(xiàn)機電一體化。五、作品結(jié)構5.1 硬件部分5.1.1 智能行李箱的主控模塊采用HT32F176M片機作為整個系統(tǒng)的核心，控制智能行李箱的各項功能，使其獨立 準確的完成各項工作。這款單片機提供了豐富的HXT LXT ERC HIRC和LIRC振蕩器功能選項，且內(nèi)建完整的系統(tǒng)振蕩器，無需外圍元器件。充分分析我們的系統(tǒng)，其關鍵在于實 現(xiàn)箱子的自動控制，而在這一點上，單片機就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢一一控制簡單、方便、快 捷。單片機內(nèi)含UART真塊，它可以支持諸如單片機之間的數(shù)據(jù)通網(wǎng)絡，低成本PCft外部設備間的數(shù)據(jù)連接，便攜式和電池供電設備間的通信等。單片機就可以充分發(fā)揮其獨特的 優(yōu)點一一有較

7、為強大的控制功能及可位尋址操作功能、價格低廉等。5.1.2 智能行李箱的電機模塊L298N 芯片可以驅(qū)動兩個二相電機，也可以驅(qū)動一個四相電機，輸出電壓最高可達 50V,可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的IO 口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。L298N可接受標準TTL邏輯電平信號9腳W, 9腳W可接4. 57 V 電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍Vh為+2. 546 V。輸出電流可達2. 5 A,可驅(qū)動 電感性負載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳 感信號。如圖2所示（本系統(tǒng)驅(qū)動兩個二相電機）：H70000JJ10D56B45-1

8、08LFJ212 3 4ININININ00 00圣N1IN2M3M4MANB ! t I I E EIM11 MWI陽卬丁5ENSASENSEMA. ENHIN40r IN4OV6 w 巫 n611115 D1ZX D2ZK n%7y D4U11 M4JTip1M40CI1 rM：07UT3DUT40UT1DUT2A1N400F TRHL2HB- Zo-Gsn V = ,3V9 3 w3130導UCJ-IN1?Si *VECLWoH* 1 +3”-GJ +3.JV*=r圖3藍牙應用電路圖表1藍牙管腳功能描述表管腳號名稱功能描述1UART-TXCMO輸出串口數(shù)據(jù)輸出2UART-RXCMO輸入串

9、口數(shù)據(jù)輸入3UART-CTB CMO輸入串口清除發(fā)送4UART-RTB CMO輸出串口請求發(fā)送5PCM-CLK: 雙向PCM寸鐘6PCM-OUCMO輸入PCMK據(jù)輸出7PCM-INCMO輸出PCMK據(jù)輸出8PCM-SYNC 雙向PCMK據(jù)同步9AIO (0)雙向可編程模擬輸入輸出口10AIO (1)雙向可編程模擬輸入輸出口11RESETBCMO輸入復位/重啟鍵（低位平復位）123.3V電源輸入+3.3V電源13GND地地14NC輸出NC （請懸空）15USB-DN雙向US吸據(jù)負16SPI-CSBCMO輸入SPI片選口17SPI-MOSICMO輸入SPI數(shù)據(jù)輸入18SPI-MOSICMO輸出SP

10、I數(shù)據(jù)輸出19SPI-CLKCMO輸入SPI時鐘口20USB-DP雙向US吸據(jù)正21GND地地5.1.4 智能行李箱的避障模塊避障電路采用漫反射式光電開關進行避障。e3f-ds30c此電開關（光電傳感器）是集發(fā)射 頭和接收頭于一體的檢測開關，其工作原理是根據(jù)發(fā)射頭發(fā)出的光束，被障礙物反射，接 收頭據(jù)此做出判斷是否有障礙物。當有光線反射回來時，輸出低電平；當沒有光線反射回 來時，輸出高電平。單片機根據(jù)接收頭電平的高低做出相應控制，避免小車碰到障礙物， 由于接收管輸出TTL電平，有利于單片機對信號白處理。避障電路如下圖4 :圖4紅外避障原理圖表2避障電路功能表傳感器避障電路輸出(上升沿動作)待執(zhí)行

11、命令左中右左轉(zhuǎn)信號(P2.1)右轉(zhuǎn)信號 (P2.0)000Vr右轉(zhuǎn)001V右轉(zhuǎn)010V右轉(zhuǎn)011V右轉(zhuǎn)100V101V右轉(zhuǎn)110V111前進注解(“0”表示有障礙物；“1”表示無障礙物)5.1.5 智能行李箱的電源模塊本系統(tǒng)所有芯片都需要+5V的工作電壓，而干電池只能提供的電壓為 1. 5V的倍數(shù)的電 壓，并且隨著使用時間的延長，其電壓會逐漸下降，則需要LM7805急壓芯片。L7805能提供300至500mA勺電流，足以滿足芯片供電的要求。雖然微處理器和微控制器不需要支持 電路，功耗也很低，但必須要加以考慮。電源電路擬定為如圖5所示：5.2 軟件部分5.2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構單片機通過采集藍牙數(shù)

12、據(jù)，判斷行人的當前位置，然后控制直流電機，實現(xiàn)行李箱的轉(zhuǎn)向，前進，后退等功能?？驁D如圖 6所示：圖6控制結(jié)構框圖5.2.2 主程序模塊實現(xiàn)超聲波傳感器的數(shù)據(jù)采集、判斷；電機的控制；串口數(shù)據(jù)的發(fā)送等功能。如圖 7 所示：圖7主程序流程圖5.2.3 方向控制模塊行李箱自帶紅外探測器可以探測前方障礙物。根據(jù)發(fā)射頭發(fā)出的光束，被障礙物反射, 接收頭據(jù)此做出判斷是否有障礙物。當有光線反射回來時，輸出低電平；當沒有光線反射 回來時，輸出高電平。CPLDfe速檢測和處理紅外線檢測裝置以及信號接收器的輸入結(jié)果， 經(jīng)過系統(tǒng)分析后，實現(xiàn)兩部電機的實時控制（前進，停止或倒退）進而選擇相應的路線跟 隨主人前進。流程圖如圖8所示：圖8紅外避障原理圖5.2.4 速度控制模塊通過微型處理器計算出主人所在位置，自動跟隨主人同步移動，并一直與主人保持 定距離。如圖9所示：5.2.5 警報裝置行李箱因距離過遠而與手機藍牙信號斷開，則自動發(fā)