基于STM32的智能物料小車設(shè)計

IV摘要隨著科技水平技術(shù)的發(fā)展，社會的經(jīng)濟的提高，越來越多工業(yè)業(yè)務(wù)需求不斷涌現(xiàn)了出來。與此同時，伴隨各行各業(yè)生產(chǎn)水平的提高，各個國家都在積極的投入智能物料配送小車的研究，通過先進(jìn)的信息技術(shù)、電子技術(shù)、電子通訊技術(shù)等推動智能物料配送小車技術(shù)的進(jìn)步，盡可能實現(xiàn)的目標(biāo)是逐步實現(xiàn)機械化、智能化、高度自動化。智能物料小車采用基于STM32系列的芯片作為主控。該系列芯片結(jié)合了多個寄存器，具有豐富的中斷邏輯、時鐘配置使能控制等概念，以及多樣的硬件外部接口，如復(fù)位電路、RS232、RTC電路、SD卡接口等，同時STM32系列芯片的固件庫有很多實用結(jié)構(gòu)體和指針變量，該系列芯片結(jié)構(gòu)精簡，能夠?qū)崿F(xiàn)對電機、傳感器以及其他外設(shè)的控制。小車的硬件由最小系統(tǒng)、電源電路、電機驅(qū)動電路、循跡電路、避障電路和語音播報電路等組成，使用C語言編程，然后結(jié)合路線規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計驗證。本設(shè)計代替工廠設(shè)計了一款生產(chǎn)車間專用智能物料和半成品配送小車。本設(shè)計采用模塊化的思想進(jìn)行設(shè)計，將每一個模塊的硬件和軟件模塊設(shè)計好，然后進(jìn)行車體的組裝和系統(tǒng)測試，基本實現(xiàn)預(yù)期效果。關(guān)鍵詞：循跡，STM32，避障AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnologyandtheimprovementofsocialeconomy,moreandmoreindustrialbusinessneedscontinuetoemerge.Atthesametime,withtheimprovementoftheproductionlevelofallwalksoflife,countriesaroundtheworldareactivelyinvestingintheresearchofintelligentdistributionvehicles,throughtheapplicationofadvancedelectronictechnology,informationtechnology,electroniccommunicationtechnology,etc.topromotetheprogressofintelligentdistributionvehicletechnology,asfaraspossibletoachievethegoalofgraduallyrealizingmechanization,intelligence,andhighautomation.TheintelligentmaterialtrolleyadoptsachipbasedontheSTM32seriesasthemaincontrol.Thisseriesofchipscombinesmultipleregisters,withrichinterruptlogic,clockconfigurationenablecontrolandotherconcepts,aswellasavarietyofhardwareexternalinterfaces,suchasresetcircuit,RS232,RTCcircuit,SDcardinterface,etc.,whilethefirmwarelibraryofSTM32serieschipshasmanypracticalstructuresandpointervariables,theseriesofchipshaveastreamlinedstructure,whichcanrealizethecontrolofmotors,sensorsandotherperipherals.Thehardwareofthetrolleyiscomposedofaminimumsystem,apowersupplycircuit,amotordrivecircuit,atrackingcircuit,anobstacleavoidancecircuitandavoicebroadcastcircuit,etc,programmedinClanguage,andthencombinedwithrouteplanningfordesignverification.Thisdesignreplacesthefactorytodesignaspecialintelligentmaterialandsemi-finishedproductdistributiontrolleyfortheproductionworkshop.Thisdesignadoptstheideaofmodularity,thehardwareandsoftwaremodulesofeachmodulearedesigned,andthentheassemblyandsystemtestingofthecarbodyarecarriedouttobasicallyachievetheexpectedresults.Keywords：Followthetrail,STM32,Obstacleavoidance-目錄TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II第1章緒論 41.1論文研究背景與意義 41.2論文研究內(nèi)容與方法 41.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 5第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹 62.1關(guān)鍵性開發(fā)技術(shù)的介紹 62.1.1 STM32單片機 62.1.2電機驅(qū)動原理 62.1.3PWM原理 7第3章系統(tǒng)分析 83.1構(gòu)架概述 83.1.1系統(tǒng)構(gòu)架 83.1.2模塊需求描述 93.2系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 123.3系統(tǒng)技術(shù)安全與經(jīng)濟可行性分析 123.3.1系統(tǒng)技術(shù)可行性 123.3.2系統(tǒng)安全性分析 133.3.3系統(tǒng)經(jīng)濟可行性 13第4章系統(tǒng)設(shè)計 144.1硬件電路設(shè)計 144.1.1最小系統(tǒng)電路 144.1.2調(diào)試電路 154.1.3電源電路 154.1.4超聲波避障電路 164.1.5語音播報電路 174.1.6驅(qū)動電路 174.1.7循跡電路 184.1.8按鍵電路 184.2軟件設(shè)計 184.2.1主程序設(shè)計 194.2.2避障程序設(shè)計 194.2.3循跡程序設(shè)計 204.2.4語音播報程序設(shè)計 20第5章系統(tǒng)實現(xiàn) 225.1PCB和原理圖的實現(xiàn) 225.2電機驅(qū)動實現(xiàn) 235.3超聲波避障實現(xiàn) 245.4語音播報和泊車實現(xiàn) 255.5紅外循跡實現(xiàn) 265.6附加模塊OLED的實現(xiàn) 27第6章系統(tǒng)測試 286.1測試方案 286.1.1驅(qū)動測試 286.1.2電源測試 296.1.3循跡測試 296.1.4語音播報測試 306.1.5超聲波避障測試 316.1.6OLED測試 326.1.7整機測試 32第7章結(jié)論 33參考文獻(xiàn) 34致謝 35第1章緒論1.1論文研究背景與意義自動控制和傳感器的發(fā)展與創(chuàng)新具有重要的意義。在人工智能技術(shù)的支持下，它們已經(jīng)實現(xiàn)了更高效、更精確、更節(jié)能的自動控制和傳感功能，并取得了巨大進(jìn)步。例如，現(xiàn)在智能小車產(chǎn)品已經(jīng)成為一種趨勢。同時，自動控制和傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。這些發(fā)展和創(chuàng)新使得自動控制和傳感器對現(xiàn)代社會的發(fā)展具有重要作用。在這個背景下，基于STM32的智能小車的研究應(yīng)運而生。近年來，隨著全國經(jīng)濟的發(fā)展以及人們生活需求的提高，人工運貨已經(jīng)不能完全適應(yīng)工廠車間的工作進(jìn)度，伴隨市場需求量的劇增，各大工廠車間面臨著巨大的挑戰(zhàn)，他們不僅要保證產(chǎn)品的質(zhì)量，還得保證生產(chǎn)的速度，因此衍生出了各式各樣的智能物料配送小車，它們也逐漸成為人們關(guān)注和研究的熱點之一。傳統(tǒng)工廠車間工作模式在智能物料配送小車的引導(dǎo)之下進(jìn)入了新的發(fā)展階段。工廠車間科技發(fā)展中的明珠——智能配送小車設(shè)備，能夠適用于各種不同的配送任務(wù)，并受到各大企業(yè)的青睞。隨著客戶需求的增加，智能物料配送小車的效率不斷提高，未來還將出現(xiàn)更加智能化、更加人性化的配送技術(shù)。通過智能物料小車的輔助，大大提高了工廠車間的工作效率，更進(jìn)一步的帶動了企業(yè)工廠車間的發(fā)展。1.2論文研究內(nèi)容與方法基于STM32的車間智能配送物料小車方案設(shè)計。智能物料配送小車能夠按照指定的循跡[1]路線行駛并承載物料，同時能有效的檢測途中出現(xiàn)的障礙物、以及當(dāng)物料小車到達(dá)指定位置時進(jìn)行智能語音播報并且停車等功能。車間智能物料配送小車的硬件模塊由單片機、電源電路、電機驅(qū)動、紅外循跡、避障、語音播報等模塊組成[2]。本設(shè)計的軟件設(shè)計遵循軟件開發(fā)流程使用C語言實現(xiàn)。智能物料配送小車擬解決的關(guān)鍵問題。STM32系列主控芯片能夠控制多個電機、和不同功能模塊的實現(xiàn)。小車能夠按照指定路線循跡、行駛過程中能夠檢測障礙物等。小車到達(dá)指定地點進(jìn)行語音播報。智能物料配送小車軟件代碼設(shè)計。根據(jù)小車需要實現(xiàn)的功能模塊，制作對應(yīng)的流程圖，然后根據(jù)流程圖編寫程序。智能物料配送小車的實現(xiàn)與測試。將每個硬件模塊進(jìn)行電路連接，完成小車每個功能模塊的調(diào)試，最后固定好智能物料小車的車體，并設(shè)計智能物料小車的路線，讓物料小車可以在粘有黑色引導(dǎo)線的白色跑道上進(jìn)行調(diào)試。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外研究領(lǐng)域中，智能移動小車已經(jīng)成為熱門研究課題之一。通過應(yīng)用先進(jìn)的傳感器技術(shù)和機器學(xué)習(xí)算法，智能移動小車能夠感知并適應(yīng)外部環(huán)境，以達(dá)到自主控制和導(dǎo)航的目的。目前，國外研究機構(gòu)已經(jīng)取得了一些重要成果，如自主導(dǎo)航、目標(biāo)識別、避障等方面。同時，智能移動小車的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，包括物流運輸、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等。未來，智能移動小車的研究和應(yīng)用將不斷拓展，在科技創(chuàng)新和智能制造等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。在國內(nèi)，有關(guān)智能移動車的研究已逐步趨于成熟，但是由于起步晚，我們的研究還沒有取得突破性的進(jìn)展，國內(nèi)最早研究智能汽車相關(guān)方面的是清華大學(xué)，他們在傳感技術(shù)、自動避障、超聲波測距等技術(shù)上開展了相關(guān)研究，在理論研究和實際應(yīng)用中取得了矚目的成果。第2章關(guān)鍵技術(shù)介紹2.1關(guān)鍵性開發(fā)技術(shù)的介紹STM32單片機STM32F103C8T6是一款微控制器，這種微型電子芯片可被廣泛應(yīng)用于許多不同的電子設(shè)備中。它的主要特點是高性能和低功耗，這意味著它可以在節(jié)約能源的同時執(zhí)行各種復(fù)雜的操作。該芯片還可以提供各種有用的功能和接口，根據(jù)需求進(jìn)行定制。它的存儲器容量為128KB，足以存儲許多數(shù)據(jù)，而主頻能夠達(dá)到72MHz，使得其響應(yīng)能力更加敏捷迅速可以同時支持多個任務(wù)，實現(xiàn)多核心運算。它還擁有多種接口，如SPI、USART、I2C等，方便與其他外設(shè)進(jìn)行通信。STM32F103C8T6還內(nèi)置了模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，可實現(xiàn)模擬信號的轉(zhuǎn)換和控制。此外，它還擁有可擴展的GPIO口，可實現(xiàn)多種外設(shè)的接入，如LED燈、傳感器、驅(qū)動等。該微控制器支持Keil和IAR兩種開發(fā)平臺，開發(fā)人員可根據(jù)需求進(jìn)行選擇。此外，它還支持在線編程和調(diào)試，方便開發(fā)和測試?？傊?，STM32F103C8T6集成功能十分強大、是一種使用普遍的微控制器，在各種領(lǐng)域的電子設(shè)計和控制中都有被應(yīng)用。它具有高性能、低功耗、豐富的接口和功能，是電子行業(yè)中不可或缺的重要組成部分。圖2.1STM32F103C8T6微控制器2.1.2電機驅(qū)動原理在設(shè)計智能小車的電機驅(qū)動[3]中，需要考慮諸多因素，包括電機類型、所需驅(qū)動功率、控制方式和控制精度等。一般情況下，直流電機是作為智能小車驅(qū)動的首選之一，因為它們具有結(jié)構(gòu)精簡、響應(yīng)速度快、體積小、可逆和可調(diào)速等特點，并且容易與電機控制器搭配使用。為了實現(xiàn)智能小車的驅(qū)動控制，通常需要采用現(xiàn)代的電機驅(qū)動技術(shù)。其中，基于功率半導(dǎo)體器件的電機驅(qū)動技術(shù)是最常用的。此外，對于智能小車電機驅(qū)動的開發(fā)還需要注意電機驅(qū)動器的抗干擾性強、噪聲小、控制精度高等特點?？傊悄苄≤嚨碾姍C驅(qū)動是智能小車系統(tǒng)中非常重要的組成部分，它需要充分考慮到小車控制需求、電機類型和驅(qū)動功率、現(xiàn)代的驅(qū)動技術(shù)以及其他方面的因素，才能實現(xiàn)高效準(zhǔn)確的驅(qū)動和控制。2.1.3PWM原理PWM（脈沖寬度調(diào)制）是基于數(shù)字信號的控制具有精準(zhǔn)度高和可編程性強等優(yōu)點。在PWM技術(shù)中，信號的波形由一個固定頻率的載波和波形頻率小于載波頻率的調(diào)制信號組成。通過調(diào)制信號的脈寬來控制載波的占空比，進(jìn)而控制電路的輸出電壓、電流等參數(shù)。這一技術(shù)在控制直流電機、交流電機、LED等電路上有著廣泛的應(yīng)用。通過調(diào)整PWM信號的占空比，可以實現(xiàn)電機或LED燈的精確控制，從而達(dá)到更加穩(wěn)定且精確的輸出效果。此外，該技術(shù)還能提高電路效率，減少功耗，應(yīng)用前景廣闊。因此，對這樣的電子原理的掌握是學(xué)習(xí)大學(xué)電子學(xué)及控制理論的必備基礎(chǔ)，對未來工作和學(xué)術(shù)研究都有著重要的幫助和應(yīng)用價值。第3章系統(tǒng)分析3.1構(gòu)架概述本設(shè)計代替工廠“蜘蛛人”，設(shè)計了一款生產(chǎn)車間專用智能物料和半成品配送小車，通過智能物料配送小車來避免在生產(chǎn)流水線時由于工序間調(diào)配的配送不及時導(dǎo)致工序間銜接不當(dāng)，出現(xiàn)時間等待的浪費，同時可以以此來減少人工工作強度，解放人的雙手，以達(dá)到提高企業(yè)生產(chǎn)效率的目的。功能模塊如下。1)主控模塊：STM32F103系列的芯片，具有大內(nèi)存和高運行速度，該系列芯片結(jié)構(gòu)精簡，操作簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)對電機的控制。2)驅(qū)動模塊：STM32實現(xiàn)對電機的控制，是通過改變脈沖寬度調(diào)制，實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)動的速度，進(jìn)而控制小車的運動速度，同時可根據(jù)改變引腳的高低電平來控制小車的轉(zhuǎn)向。3)紅外循跡模塊：促使車間智能物料配送小車按照車間的物料配送路線前進(jìn)。4)避障模塊：智能物料配送小車在行駛的過程中及時檢測障礙物，防止碰到周圍障礙，導(dǎo)致貨物掉落。5)語言播報模塊：智能物料小車在到達(dá)目的位置時，發(fā)出語音鳴叫，提醒工人及時將貨物取下，以此來提高工作效率。3.1.1系統(tǒng)構(gòu)架本設(shè)計主要有六個部分組成，分別是STM32系列單片機模塊控制外設(shè)、紅外循跡模塊負(fù)責(zé)車體在地面沿著路線行走、超聲波避障模塊負(fù)責(zé)檢測路線中出現(xiàn)的障礙物、語音播報模塊負(fù)責(zé)貨物送到的語音提示、電源模塊負(fù)責(zé)給其他外設(shè)模塊提供所需的工作電壓、驅(qū)動模塊負(fù)責(zé)車體的前進(jìn)、后退等行為，結(jié)構(gòu)如下圖3.1所示。圖3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.1.2模塊需求描述（1）紅外循跡模塊TCRT5000是一種傳感器，用于檢測物體是否在其探測范圍內(nèi)。TCRT5000是一種非常常用的紅外線傳感器，用于檢測紅外線的反射信號。其工作原理是利用發(fā)射紅外線的LED和接收紅外線的光電二極管（光敏電阻）構(gòu)成一個紅外光測距模組，將所反射回來的紅外光信號通過比較光敏電阻的電阻值來判斷被測物體的距離。物體靠近時，光敏電阻的電阻值會發(fā)生相應(yīng)的變化，從而輸出相應(yīng)的距離信號，即當(dāng)紅外線被反射回來且強度足夠大時，指示二極管被點亮，紅外接收管打開，模塊的輸出端為低電平。反之，當(dāng)反射回來的光強度不夠大時，指示二極管熄滅，紅外接收管關(guān)閉，模塊的輸出端為高電平。由于TCRT5000靈敏度高、成本低，精度較高、體積小，因此在智能小車、紅外線遙控等應(yīng)用場景中十分常見。如圖3.2所示。圖3.2TCRT5000（2）超聲波避障模塊HC-SR04是一種超聲波傳感器，它可以通過發(fā)射超聲波脈沖來檢測物體的距離。當(dāng)傳感器發(fā)出一個超聲波脈沖，脈沖經(jīng)過空氣向前傳播，直到遇到一個障礙物。一旦脈沖與障礙物相遇，一部分聲波就會返回傳感器。這樣的反射聲波會被傳感器接收到，然后被處理器計算出來反射回來的時間。因為聲波的傳播速度在空氣中是已知的，所以根據(jù)反射時間，我們可以很容易地計算出物體和傳感器之間的距離。這種傳感器可以通過多次發(fā)射和接收超聲波脈沖，得出更準(zhǔn)確的距離估計值。同時，HC-SR04工作頻率高，能夠在比較長的距離范圍內(nèi)工作。在實際應(yīng)用中，這樣的傳感器通常用于障礙物檢測、門禁系統(tǒng)、智能小車、以及機器人導(dǎo)航等領(lǐng)域。它們的精度可達(dá)數(shù)毫米，因此非常適用于需要精確定位的應(yīng)用場景?？傊琀C-SR04的工作原理簡單直觀，且應(yīng)用廣泛，為智能制造和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了可靠的測距解決方案。如圖3.3所示。圖3.3HC-SR04（3）電源模塊由于干電池的電池容量可以更換且方便，所需的成本不高，與此同時，干電池還可以進(jìn)行再次利用，很大程度上提高了系統(tǒng)模塊的性能需求，因此本設(shè)計選擇采用干電池供電，接入干電池電源再通過降壓芯片轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)和外設(shè)需要的5V電壓，此外，由于其他的模塊所需的工作電壓不同，如最小系統(tǒng)需要的工作電壓是3.3V，所以，本設(shè)計采用以LDO線性穩(wěn)壓芯片AMS1117構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，工作原理為將5.5V的電壓轉(zhuǎn)換為3.3V給最小系統(tǒng)和其他外設(shè)使用，以此確保系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。（4）電機驅(qū)動模塊方案選型：常用的驅(qū)動模塊有L298N、TB6612、L293D等。L298N是一個電機控制器。其工作原理為當(dāng)輸入觸點接收到信號時，它會通過內(nèi)部的晶體管來放大信號，然后控制所連接的電機的行為，L298N最多可以控制兩個電機，支持2A電流的輸出，所以非常適合控制直流電機和步進(jìn)電機。該控制器還包括一個保護功能，當(dāng)溫度過高或電流過大時，它可以自動關(guān)閉電流輸出以保護電機。TB6612是一種雙路直流電機驅(qū)動器，可用于控制小型電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。它包含一個H橋驅(qū)動器，可以使用戶輕松控制電機的方向，并且還提供了PWM控制電機速度的功能。TB6612支持1.2A的電流，工作電壓為2.7V至5.5V[4]，因此非常適合用于單片機或其他微控制器系統(tǒng)中。TB6612的工作原理是通過外部電壓或單片機的PWM輸出來控制電機。當(dāng)輸入信號給出時，H橋?qū)⑹闺姍C停止、向前或向后運動。同時，可以通過改變PWM信號的頻率和占空比來控制電機的轉(zhuǎn)速。此外，該驅(qū)動器還可提供保護功能，包括過熱、欠壓和短路保護等。這些保護功能大大增加了電機運行的穩(wěn)定性和可靠性。L293D是一種常見的雙H橋電機驅(qū)動芯片，可以實現(xiàn)不同種類電機方向和速度的控制。該芯片具有多種功能，包括方向控制、速度控制和保護功能等，下面分別介紹：方向控制：L293D可以通過輸入控制信號，將輸出通道上的電壓轉(zhuǎn)換為正向或反向，從而控制電機正反轉(zhuǎn)。通過輸入邏輯電平的控制，可以達(dá)到十分高效的方向控制效果。速度控制：L293D可以根據(jù)PWM輸入的信號從而控制輸出通道的占空比，從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的效果。這樣，電機可以在不同的載荷下運行，保證了電機的穩(wěn)定性和性能。保護功能：L293D還具有多種保護功能，如反電動勢保護、過載保護等。在電機運行時，如出現(xiàn)反電動勢或過載等情況，L293D可以自動將輸出通道斷開，從而保護芯片和電機的安全?？傊?，L293D通過控制電壓、電流和PWM信號等手段，可以實現(xiàn)電機的方向和速度控制，并具有多種保護功能，廣泛應(yīng)用于機器人、小型車輛、工業(yè)自動化等領(lǐng)域。綜上三種方案對比來說，L298N的發(fā)熱嚴(yán)重，外接元件比較多，體積較大，使用相對復(fù)雜，增大了物料小車的載重，從而降低小車的運動質(zhì)量，而L293D的驅(qū)動能力比較有限，所以本設(shè)計采用TB6612作為智能物料小車的電機驅(qū)動芯片。（5）主控模塊方案選型：常見的主控模塊STM32系列單片機和51。STM32系列的芯片具備卓越的工作能力。具有多種特點，如高速、低功耗、多功能和高擴展性等。它們適用于各種應(yīng)用領(lǐng)域，如智能制造、工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備和汽車電子等，能夠滿足各種應(yīng)用的需求。該系列的芯片功能強大，能夠最高運行到168MHz的主頻，并且內(nèi)置了1MB嵌入式閃存，支持各種通信接口、外部存儲器和中斷。此外，開發(fā)者可以使用多種開發(fā)軟件和調(diào)試工具，以提高開發(fā)效率。除此之外，它們配備了多種安全機制、安全傳輸接口和外圍存儲器保護機制等?？傊琒TM32系列的芯片是一種非常強大的微控制器，具有靈活性、可擴展性和可靠性，廣泛應(yīng)用于各種應(yīng)用領(lǐng)域。51系列芯片是一種集成精簡、上手簡單的單片機，最開始由Intel公司推出，并在中國得到廣泛應(yīng)用。這種芯片具有良好的基礎(chǔ)性能，易于學(xué)習(xí)和應(yīng)用，成本低廉。因此，它被廣泛應(yīng)用于各種場合，例如電子制作、自動化控制、智能家居和嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域。這種芯片基于8051的體系結(jié)構(gòu)，集成了微處理器、內(nèi)存、時鐘控制器和各種外設(shè)等元件。具有頻率高、存儲容量大、輸入輸出靈活等特點。經(jīng)過不斷的升級和改進(jìn)，51系列芯片現(xiàn)在已經(jīng)具有可靠性和穩(wěn)定性，并且支持多種通信和擴展接口。雖然其他芯片現(xiàn)在具有更高的性能和更多的特性，但這種芯片已經(jīng)成為一種非常成熟的技術(shù)，并且仍在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。綜上兩種單片機方案，相較于51系列單片機，STM32系列芯片使用的寄存器更多，具有更強大的配置功能，且具備豐富的外設(shè)功能。STM32芯片在時鐘配置、中斷邏輯以及使能控制等方面均具備卓越的優(yōu)勢，相比之下51單片機則存在一些功能不足的問題。此外，STM32還具備一些51單片機所沒有的功能，如USB、FSMC等，能夠更好地滿足電子設(shè)備的需求，外圍接口豐富，同時，STM32固件庫有很多實用結(jié)構(gòu)體和指針變量，而且STM32比51處理速度快，外設(shè)功能豐富強大。綜上所述，將STM32系列芯片作為主控芯片能夠為本項目帶來更強大的性能和更豐富的功能。（6）語音播報模塊JQ8400語音播報模塊的工作原理本質(zhì)上是將預(yù)先錄制的語音信息存儲在模塊內(nèi)部的閃存中，并通過外部的控制信號觸發(fā)相應(yīng)的語音播放。通常情況下，JQ8400語音播報模塊的引腳包括供電引腳、數(shù)據(jù)接收引腳、控制脈沖引腳、輸出口引腳等。其中，數(shù)據(jù)接收引腳用于接收外部傳輸?shù)恼Z音信息，供電引腳則用于為模塊提供電源。控制脈沖引腳和輸出口引腳則用于觸發(fā)語音播放功能并輸出相應(yīng)的語音信號。它的工作原理基本上都是通過控制信號來觸發(fā)閃存中儲存的語音信息，從而控制語音播放。3.2系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境開發(fā)環(huán)境：Windows11專業(yè)版開發(fā)語言：C語言軟件開發(fā)工具：KeiluVision5/AltiumDesigner硬件開發(fā)：STM323.3系統(tǒng)技術(shù)安全與經(jīng)濟可行性分析3.3.1系統(tǒng)技術(shù)可行性本項目前期可通過知網(wǎng)平臺，萬方數(shù)據(jù)知識服務(wù)平臺查閱相關(guān)的參考文獻(xiàn)，針對性的解析本設(shè)計所實現(xiàn)的每一個模塊原理。主控采用STM32F103系列的芯片，具有大內(nèi)存和較高的運行速度，該系列芯片結(jié)構(gòu)精簡，能夠?qū)崿F(xiàn)對電機、傳感器以及其他外設(shè)的控制。開發(fā)環(huán)境使用Keil，開發(fā)語言使用C語言，硬件原理圖和PCB設(shè)計采用AltiumDesigner電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)。使用TB6612芯片控制智能配送小車的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速，采用TCRT5000紅外傳感器進(jìn)行路線循跡。通過前期的調(diào)查和分析，網(wǎng)上有很多論文和期刊可供參考，包括每個模塊的傳感器都有詳細(xì)的軟硬件分析，其中硬件部分有許多相似的優(yōu)秀案例，如驅(qū)動、循跡和避障的原理圖及PCB等，軟件部分在網(wǎng)上的資源教程眾多，總的來說，本次設(shè)計具有可行性。3.3.2系統(tǒng)安全性分析基于STM32的車間智能物料配送小車具有多個傳感器和執(zhí)行器設(shè)備，可以實現(xiàn)復(fù)雜的任務(wù)和功能。在進(jìn)行系統(tǒng)安全性分析時，需要考慮系統(tǒng)運行環(huán)境和焊接各個電路系統(tǒng)的安全性、以及上電調(diào)試的安全性等，需要針對系統(tǒng)的整體設(shè)計和需求進(jìn)行全面的安全需求分析。并且需要了解系統(tǒng)功能和其安全性需求，比如小車避障機制、數(shù)據(jù)傳輸及存儲過程、傳感器通訊等，為后續(xù)安全架構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)，以確保系統(tǒng)的安全運行。3.3.3系統(tǒng)經(jīng)濟可行性本設(shè)計所涉及的相關(guān)經(jīng)濟支出包括前期的各個硬件模塊打板，以及每個模塊所需的器件購買和各類焊接工具，這些可以利用現(xiàn)有的設(shè)備，不用進(jìn)行另外的設(shè)備投資。第4章系統(tǒng)設(shè)計4.1硬件電路設(shè)計本設(shè)計的硬件開發(fā)采用AltiumDesigner19，AltiumDesigner19是一款強大的電路板設(shè)計軟件，其提供多種原理圖設(shè)計的支持，并且提供了PCB轉(zhuǎn)換的功能，能夠?qū)⒃韴D轉(zhuǎn)換為PCB圖形。此外，在設(shè)計過程中，AltiumDesigner19還提供了3D視圖預(yù)覽的功能，幫助設(shè)計師加深對電路板設(shè)計的理解和模擬。AltiumDesigner19還具有強大的設(shè)計工具和管理功能，如批量修改、封裝管理等，極大地提高了設(shè)計效率和生產(chǎn)率?？傊珹ltiumDesigner19是現(xiàn)代電路板設(shè)計師不可或缺的實用軟件。4.1.1最小系統(tǒng)電路最小系統(tǒng)是本設(shè)計工作的基本要求核心。它主要包含電源、時鐘、復(fù)位[5]和控制芯片。電源：用于供給整個系統(tǒng)的工作,需要的供電電壓為3.3V。晶振：晶振在單片機系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色。本系統(tǒng)設(shè)計采用含有外部8MHz高速晶振和內(nèi)部32.768KHz晶振的晶體振蕩器電路，分別為系統(tǒng)提供時鐘信號和RTC時鐘信號。外部高速晶振能夠提供高頻穩(wěn)定的時鐘信號，確保系統(tǒng)正常運行，而內(nèi)部32.768KHz晶振則更為精準(zhǔn)地提供時鐘信號定時，以滿足實時時鐘RTC的需求。在設(shè)計晶振電路時，我們需要精細(xì)選擇外部晶振的頻率和內(nèi)部晶振的時鐘周期，并對其外圍電路進(jìn)行精心設(shè)計和控制，以確保整個電路的穩(wěn)定性和可靠性。復(fù)位：為保證單片機正常啟動，本系統(tǒng)采用了低電平復(fù)位的方式，包括上電復(fù)位和按鍵復(fù)位。其中NRST是芯片(STM32)自帶的復(fù)位引腳，一般用于上電復(fù)位與按鈕復(fù)位當(dāng)按鍵按下NRST引腳直接低電平復(fù)位，單片機上電后，由于電容兩端電壓不能突變特性，上電后一瞬間，NRST端電位近似為GND，即低電平，單片機復(fù)位。經(jīng)過幾個ms后，電容充電完畢，電容兩端電壓近似為VCC，電阻兩端電壓近似0V，相當(dāng)于導(dǎo)線，從而NRST端電位近似于VCC，單片機開始正常工作。整個復(fù)位過程需要通過精準(zhǔn)的電路設(shè)計和控制來實現(xiàn)，以確保復(fù)位過程的穩(wěn)定性和可靠性。最小系統(tǒng)中還包含了濾波電路，它的目的是去除電路中的雜波和噪音，以確保電線中傳輸?shù)男盘栕兊酶臃€(wěn)定。這可以有效避免因雜波和噪音而導(dǎo)致的電路故障和輸出信號的失真問題。通過這種方法，濾波電路可以顯著提高C8T6電路的性能和穩(wěn)定性，從而使得設(shè)備運行得更加穩(wěn)定可靠，同時也可以有效延長電路部件的壽命。這些部分構(gòu)成了完整的最小系統(tǒng)，確保了單片機具備正常工作所需的基本功能。如圖4.1所示。圖4.1最小系統(tǒng)4.1.2調(diào)試電路在本設(shè)計中，需要將編寫的代碼燒錄到核心板，才能讓硬件和軟件結(jié)合起來完成每個模塊的功能調(diào)試。本設(shè)計提供了TTL和ST-Link兩種程序下載方式，本設(shè)計新增TTL，所需接口。USB-TTL下載代碼的工作原理是將編寫好的程序代碼通過計算機與USB-TTL串口轉(zhuǎn)換器相連，通過串口通信協(xié)議將代碼發(fā)送到目標(biāo)設(shè)備中，進(jìn)而完成程序的燒寫。通過使用USB-TTL串口轉(zhuǎn)換器進(jìn)行代碼的燒寫，可以大大提高效率和準(zhǔn)確性，是常用的下載方式之一。如圖4.2所示。圖4.2調(diào)試電路4.1.3電源電路穩(wěn)壓電路的作用是為了確保輸出電壓的穩(wěn)定性。因為交流電網(wǎng)的供電電壓不穩(wěn)定，整流濾波電路輸出的直流電壓就會有所不同。由于本設(shè)計使用的外設(shè)都需要提供5V電壓，所以本設(shè)計需要采用5V的穩(wěn)壓電路。其工作原理為，端口接入電源，按下開關(guān)以后，輸入的電壓通過AMS1117降壓芯片轉(zhuǎn)換為本設(shè)計外設(shè)需要的5V電壓。如圖4.3所示。圖4.35V穩(wěn)壓電路3V3穩(wěn)壓電路是根據(jù)AMS1117系列中的3V3穩(wěn)壓芯片構(gòu)成的穩(wěn)壓電路，主要作用是給單片機和傳感器供電。其工作原理為：接入5V電壓，然后通過線性電源轉(zhuǎn)換芯片AMS1117將5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓，為最小系統(tǒng)供電。AMS1117是一種穩(wěn)壓電路芯片，它的作用是調(diào)整電壓并保持穩(wěn)定。它的穩(wěn)壓調(diào)整管是由一種叫PNP的管和另一種叫NPN的管組成的。其中PNP管用于控制電路的電流，而NPN管則用于調(diào)整電路的電壓。這種芯片能夠提供穩(wěn)定的電源，因為它的漏失電流非常低。輸出端的濾波電容是為了防止震蕩和穩(wěn)壓性能下降。如圖4.4所示。圖4.43V3穩(wěn)壓電路4.1.4超聲波避障電路第一步是將超聲波模塊的1號和4號引腳分別連接到電源的GND和VCC，2號和3號引腳連接到控制器。接下來，控制端和接收端都需要與單片機相連。當(dāng)端口發(fā)出高電平超過10微秒時，接收口就會等待高電平的輸出。一旦接收到輸出，就可以開始開啟定時器進(jìn)行計時。端口變成低電平時，可以通過讀取定時器的值來獲取測距時間，從而算出距離。通過不斷重復(fù)此步驟，就可以實現(xiàn)移動測量并獲取一系列的距離值。如圖4.5所示。HC-SRO4特點：(1)典型工作用電壓：5v

(2)超小靜態(tài)工作電流：小于2mA

(3)感應(yīng)角度：不大于十五度

(4)探測距離：2cm~400cm

(5)高精度可達(dá)0.3cm圖4.5超聲波避障電路接口4.1.5語音播報電路JQ8400語音播報模塊的重要引腳和原理如下：DC-5V和GND引腳為電源正負(fù)極，給模塊供電；RX和TX引腳為串行通信傳輸數(shù)據(jù)，可與單片機等其他設(shè)備進(jìn)行通信；SPK+和SPK-引腳為揚聲器正負(fù)極，連接揚聲器實現(xiàn)語音播報。其中ONELINE為一線串口引腳，只需與MCU連接一根線，也可實現(xiàn)語音播報。如圖4.6所示。圖4.6語音播報電路接口4.1.6驅(qū)動電路本設(shè)計采用TB6612作為驅(qū)動芯片，TB6612包含16引腳，其中VM引腳為電機的供電引腳，VCC引腳為芯片邏輯電平輸入端，AO1\A02\BO1\BO2引腳為控制電機的輸出端口，AIN1\AIN2\BIN1\BIN2引腳為控制電機轉(zhuǎn)向的輸入端口，PWMA\PWMB引腳接入MCU的PWM口，用于調(diào)速，STBY引腳用于芯片工作或待機狀態(tài)的控制，四個端子MOT1\MOT2\MOT3\MOT4為電機接入端口。如圖4.7所示。圖4.7電機驅(qū)動電路接口4.1.7循跡電路本設(shè)計的循跡模塊采用TCRT5000，本設(shè)計采用兩個紅外模塊，來實現(xiàn)循跡，該模塊包含三個引腳，分別為5V、GND和信號輸出引腳，如圖4.8所示。圖4.8循跡電路接口4.1.8按鍵電路本項目一共設(shè)計了三個按鍵，其中RESET引腳為最小系統(tǒng)的復(fù)位引腳。如圖4.9所示。圖4.9按鍵電路4.2軟件設(shè)計KeiluVision5是一款為ARM芯片架構(gòu)設(shè)計的集成開發(fā)環(huán)境（IDE），用于編譯、調(diào)試和燒錄程序。它提供了一個可視化的界面，包含了多種功能模塊，如程序編輯器、編譯器、調(diào)試器、仿真器等，可以實現(xiàn)代碼開發(fā)、調(diào)試、仿真和下載的全流程。其中，該編輯器可實現(xiàn)代碼高亮、代碼提示等功能，編譯器可以將C語言等高級語言轉(zhuǎn)換為機器語言，調(diào)試器可以對程序進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)試，仿真器可以模擬程序運行環(huán)境。此外，KeiluVision5還支持多種外圍設(shè)備及嵌入式系統(tǒng)的編程與調(diào)試，如串口通訊、中斷處理、PWM控制等，支持多種芯片型號，可滿足不同開發(fā)需求，因此本設(shè)計的軟件開發(fā)采用KeiluVision5。4.2.1主程序設(shè)計基于STM32的車間智能物料配送小車的主流程。當(dāng)小車通電后，程序會首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化操作，其中包括對定時器、中斷、端口等重要部件的初始化配置操作，使這些部分能夠正常工作。小車初始化完成后，進(jìn)行循跡、避障、語音播報、泊車等。如圖4.10所示。圖4.10主流程圖4.2.2避障程序設(shè)計智能物料配送小車避障流程。執(zhí)行避障程序，首先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行超聲波測距檢測，當(dāng)檢測到障礙物，智能物料配送小車就停下，當(dāng)障礙物移走，驅(qū)動電機智能物料配送小車?yán)^續(xù)行駛。如圖4.11所示。圖4.11避障流程圖4.2.3循跡程序設(shè)計智能物料配送小車循跡流程。執(zhí)行循跡程序，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，小車直行循跡時，當(dāng)小車發(fā)生偏移，傳感器檢測到黑線，紅外接收端輸出不同的電平，通過差速的方式來控制小車轉(zhuǎn)向。如圖4.12所示。圖4.12循跡流程圖4.2.4語音播報程序設(shè)計本設(shè)計進(jìn)行了三次語音播報，分別為第一次遇到障礙物、第二次到達(dá)終點、再次回到起點進(jìn)行語音播報，如圖4.13所示。圖4.13語音播報流程圖第5章系統(tǒng)實現(xiàn)5.1PCB和原理圖的實現(xiàn)畫PCB的流程涉及到很多環(huán)節(jié)，其中PCB布局和走線是具有決定性作用的步驟，需要特別注意以下事項。首先，需要在PCB布局中合理安排元器件的位置，以實現(xiàn)盡可能小的PCB面積。同時，還需要保證元器件之間的信號互不干擾、電氣性能穩(wěn)定。對于高速/高頻電路，布局的固有規(guī)律也需要特別考慮，其次，走線時需要注意引腳分配的連接長度，應(yīng)該盡量縮短。此外，信號線、電源線和地線應(yīng)該分別為電路的主要部分。在布線時需要注意阻抗的控制。最后，在制圖輸出之前，需要對PCB布局和走線進(jìn)行全面的檢查，以確保沒有錯誤和矛盾之處。檢查包括兩個方面，一是檢查所有元器件是否被正確、完整地布局，二是調(diào)整走線、優(yōu)化布局，并注意保持軌道的清晰、合理和簡潔，不重疊、不交叉。由于本設(shè)計是分模塊做的，只需要在安裝上注意整車的規(guī)范性。如圖5.1與5.2所示。圖5.1PCB布局圖5.2PCBA圖AD設(shè)計原理圖的基本步驟包括創(chuàng)建新工程、選擇器件、建立電路原理圖、連線、電源設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)分析等。在選擇器件時，我們需要對所需器件的類型、特性、規(guī)格等信息進(jìn)行全面的了解。然后，我們需要將器件添加到設(shè)計原理圖中，并對其進(jìn)行合適的排列和布局。緊接著，建立電路原理圖是設(shè)計過程中不可或缺的步驟，要遵循正確的設(shè)計與畫圖規(guī)范。在圖中，我們還需要對各個器件之間的連接進(jìn)行正確的設(shè)計與規(guī)劃。這個過程涉及到拖動器件、選擇畫線類型、分配引腳等。隨后，我們要進(jìn)行連線操作。在連線時，需要注意器件之間的連線不產(chǎn)生短路或漏電，同時還要選擇合適的線寬和顏色。在完成連線之后，我們需要進(jìn)行電源設(shè)計。電源設(shè)計是為了保障整個電路系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。常見的電源設(shè)計包括電容、電感、穩(wěn)壓二極管等元件的選型和連接。最后，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，查看電路的性能指標(biāo)。通過網(wǎng)絡(luò)分析，我們可以清楚地了解電路的頻率響應(yīng)、功率消耗等方面的特性，從而判斷電路的穩(wěn)定性和適用性。5.2電機驅(qū)動實現(xiàn)驅(qū)動是本設(shè)計最基本也是最重要的環(huán)節(jié)，小車的運動完全依賴于電機驅(qū)動，因此在實現(xiàn)電機驅(qū)動上，本設(shè)計著重了解驅(qū)動芯片每個引腳的功能，以及如何與主控相連接，引腳如何分配，到最后的軟件如何調(diào)試。TB6612是一款常用的直流電機驅(qū)動芯片，其原理為使輸入的電信號實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速控制等功能。其中TB6612的引腳主要分為兩組：控制輸入和驅(qū)動輸出。控制輸入包括AIN1\AIN2\BIN1\BIN2，而驅(qū)動輸出則包括輸出端（AO1\AO2\BO1\BO2）和電源端（VCC\GND），設(shè)計代碼如下。voidCar_Go(void)\\小車前進(jìn)函數(shù){TIM_SetCompare1(TIM3,SPEED_DUTY);TIM_SetCompare2(TIM3,0);TIM_SetCompare3(TIM3,SPEED_DUTY);TIM_SetCompare4(TIM3,0)}voidCar_Back(void){TIM_SetCompare1(TIM3,0);TIM_SetCompare2(TIM3,SPEED_DUTY);TIM_SetCompare3(TIM3,0); TIM_SetCompare4(TIM3,SPEED_D UTY); }voidCar_Stop(void){TIM_SetCompare1(TIM3,0); TIM_SetCompare2(TIM3,0);TIM_SetCompare3(TIM3,0);TIM_SetCompare4(TIM3,0);}voidCar_right_round(void){TIM_SetCompare1(TIM3,SPEED_DUTY);TIM_SetCompare2(TIM3,0);TIM_SetCompare3(TIM3,0);TIM_SetCompare4(TIM3,SPEED_DUTY);}5.3超聲波避障實現(xiàn)因為作為智能物料配送小車，在物料配送途中，為防止小車遇到障礙物，導(dǎo)致物料掉落，所以需要采用避障功能，使得小車可以智能的避開障礙物，順利的將物料送達(dá)目的地。本設(shè)計采用超聲波，使得小車在行駛過程中避開障礙物。HC-SRO4共有四個引腳，VCC引腳：用于傳感器的電源供應(yīng)，支持5V到20V的不同電壓范圍。一般采用直流電源供電，傳感器內(nèi)部通過穩(wěn)壓電路將電壓穩(wěn)定為5V。Trig引腳：用于觸發(fā)發(fā)射器發(fā)送超聲波信號。當(dāng)Trig引腳被拉低時，發(fā)射器開始發(fā)射超聲波信號，并計時器開始計時。發(fā)射器的工作時間一般為10微秒。Echo引腳：用于接收超聲波信號。當(dāng)超聲波信號被接收時，Echo引腳的電平將從低變?yōu)楦?，同時傳感器內(nèi)部計時器停止計時。利用Trig和Echo之間的時間差進(jìn)行計算，可以得到被測物體與傳感器之間的距離。傳感器的GND引腳連接至地線，將HC-SRO4的四個引腳與主控相連，設(shè)計代碼如下。intSR04_Distance(void){SR04=1; delay_us(13); SR04=0; if(TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X80)//成功捕獲到了一次上升沿 { time=TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X3F;time*=65536;//溢出時間總和time+=TIM2CH2_CAPTURE_VAL;//得到總的高電平時間 Distance=time*0.033/2; TIM2CH2_CAPTURE_STA=0;//開啟下一次捕獲 }returnDistance;}voidUltraSoundInit(void) { GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE); //使能PA端口時鐘 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9; //PB9端口配置,推挽輸出 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; //推挽輸出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; //IO口速度為50MHz GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); //推挽輸出，IO口速度為50MHz GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_9); TIM2_Cap_Init(0XFFFF,72-1); //以1Mhz的頻率計數(shù)} 5.4語音播報和泊車實現(xiàn)本設(shè)計中，由于小車到達(dá)目的后，及時停下并且有相應(yīng)的語音提示，確保貨物被及時取下，因為本設(shè)計采用JQ8400作為語音播報模塊，使得小車將貨物送到指定的位置停下之后，通過該模塊實現(xiàn)一個語音提示的效果，JQ8400的工作原理基于錄音、存儲和播放三個部分。它包括了一個錄音芯片、一個控制電路、一組音頻放大電路及一個揚聲器。JQ8400需要在外面存儲一個預(yù)先錄好的音頻文件，用戶可以將它連接到某個播放設(shè)備上，通過控制端輸出高低電平，來觸發(fā)它播放對應(yīng)的音頻文件。本設(shè)計采用了一個紅外傳感器與之結(jié)合，當(dāng)紅外傳感器檢測到前方在一定高度，需要小車停下時，此時JQ8400就會及時的進(jìn)行一個語音提示，設(shè)計代碼如下。voidSendData(u8addr){u8i;sda=1;/*開始拉搞*/delay_us(1000);sda=0;/*開始引導(dǎo)碼*/delay_us(3200);/*此處延時最少要大于2ms，此參數(shù)延時為3.2ms*/for(i=0;i<8;i++)/*總共8位數(shù)據(jù)*/{sda=1;if(addr&0x01)/*3:1表示數(shù)據(jù)位1,每個位用兩個脈沖表示*/{delay_us(600);sda=0;delay_us(200);}else/*1：3表示數(shù)據(jù)位0,每個位用兩個脈沖表示*/{delay_us(200);sda=0;delay_us(600);}addr>>=1;}sda=1;}5.5紅外循跡實現(xiàn)本設(shè)計是基于車間物料小車的配送，所以在物料配送時，就需要給小車設(shè)置一個指定的路線[10]，使得小車可以安裝指定的路線行駛，所以本設(shè)計采用了TCRT5000紅外循跡模塊，使用黑線給物料小車模擬一個行駛路線，TCRT5000紅外模塊置于小車的前端，TCRT5000[11]一共有三個引腳分別是VCC引腳用于連接電源正極、GND引腳連接電源負(fù)極、OUT引腳作為光敏信號輸出引腳，輸出抗干擾能力強的比較電平，一般為低電平（0V）或高電平（VCC），通過該模塊對地面的黑線的檢測[6]，輸出高低電平，驅(qū)使小車按照指定的路線行駛，設(shè)計關(guān)鍵代碼如下。elseif(SEARCH_L_IO==WHITE_AREA&&SEARCH_R_IO==WHITE_AREA)//兩邊白線，小車前進(jìn){Car_Go();SR04_flag=0;}elseif(SEARCH_L_IO==BLACK_AREA&&SEARCH_R_IO==WHITE_AREA)//左邊黑線，說明小車偏右，需要調(diào)用左轉(zhuǎn)函數(shù){Car_left_round(); SR04_flag=0; delay_ms(10);}elseif(SEARCH_R_IO==BLACK_AREA&&SEARCH_L_IO==WHITE_AREA)//右黑線，說明小車偏左，需要調(diào)用右轉(zhuǎn)函數(shù)Car_right_round();SR04_flag=0;delay_ms(10); }elseif(SEARCH_R_IO==BLACK_AREA&&SEARCH_L_IO==BLACK_AREA)//兩邊黑線，小車停，語音播報5.6附加模塊OLED的實現(xiàn)本設(shè)計采用7針OLED模塊，可顯示小車名、車間和工序以及超聲波測距信息。該模塊采用SPI方式進(jìn)行通信，首先初始化OLED模塊，進(jìn)行寫函數(shù)的編寫，以及字模的生成與添加，最后通過voidOLED_ShowChinese(u8x,u8y,u8num,u8size1)函數(shù)，將內(nèi)容顯示在OLED屏上，設(shè)計關(guān)鍵代碼如下。voidOLED_WR_Byte(u8dat,u8cmd){ u8i; if(cmd)OLED_DC_Set();elseOLED_DC_Clr();OLED_CS_Clr();for(i=0;i<8;i++){OLED_SCLK_Clr();if(dat&0x80)OLED_SDIN_Set();elseOLED_SDIN_Clr();OLED_SCLK_Set();dat<<=1;} OLED_CS_Set();OLED_DC_Set(); }a=SR04_Distance();OLED_ShowNum(72,18,a,2,16);OLED_ShowChinese(0,0,0,16);OLED_ShowChinese(18,0,1,16);OLED_ShowChinese(36,0,2,16);OLED_ShowChinese(54,0,3,16);OLED_ShowChinese(72,0,4,16);OLED_ShowChinese(90,0,5,16);OLED_ShowChinese(0,18,6,16);OLED_ShowChinese(18,18,7,16);OLED_ShowChinese(36,18,8,16);OLED_ShowChinese(54,18,9,16);第6章系統(tǒng)測試系統(tǒng)測試環(huán)節(jié)是指對整個系統(tǒng)進(jìn)行功能和性能測試，同時也是整個開發(fā)流程中最主要的一個環(huán)節(jié)。本設(shè)計為基于STM32的車間智能物料配送小車，如圖6.1所示，通過各個模塊的系統(tǒng)測試，使得小車可以穩(wěn)定的行駛，利用這些測試手段，同時可以確保智能物料配送小車的系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性。整機如圖6.1所示。圖6.1小車整體結(jié)果展示6.1測試方案本設(shè)計的測試方案主要圍繞驅(qū)動測試、電源測試、循跡測試、避障測試[7]、語音播報測試等。結(jié)合軟硬件的開發(fā)流程，首先對硬件進(jìn)行線路連接測試，然后將軟件和硬件結(jié)合調(diào)試，逐一的對每一個模塊進(jìn)行測試。6.1.1驅(qū)動測試本設(shè)計的車體主要采用智能小車底盤和四個直流減速電機和四個輪胎組成，自主拼裝構(gòu)成。驅(qū)動測試主要檢測上電以后，電機是否能驅(qū)動滾輪，完成前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止，如圖6.2所示，小車可按照路線前進(jìn)、左轉(zhuǎn)、停止等，符合預(yù)期效果。圖6.2驅(qū)動測試6.1.2電源測試本設(shè)計采用兩節(jié)3.7V的鋰電池為系統(tǒng)供電[8]，經(jīng)過降壓芯片AMS1117轉(zhuǎn)換為5V和3.3V為每個功能模塊供電，上電和斷電觀察，最小系統(tǒng)的指示燈和電源指示燈是否正常亮滅，從而判斷供電模塊是否正常，如圖6.3所示，指示燈正常亮滅，電源模塊測試符合預(yù)期效果。圖6.3電源測試6.1.3循跡測試TCRT5000紅外循跡傳感器主要檢測小車能否按照預(yù)先設(shè)定的黑色路線行駛[9]，當(dāng)右邊的TCRT5000傳感器遇到黑線時，由于黑線不會反射紅線，此時傳感器輸出高電平，發(fā)光二極管處于熄滅狀態(tài)，反之，左邊的傳感器接收管接收到紅外線飽和，輸出低電平，發(fā)光二極管亮，如圖6.4所示，循跡符合預(yù)期效果。圖6.4循跡6.1.4語音播報測試在本設(shè)計中