摘要

　　嵌入式單片機系統因其微小、專(zhuān)業(yè)化、方便移動(dòng)、高可靠性的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)城得到了非常廣泛的使用，如工業(yè)機器人、現代化軍事、計算機國防、電子商務(wù)、移動(dòng)通信、工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域等。目前各類(lèi)科研機構和高校都對智能化工業(yè)機器人有了深入的研究，陸續研發(fā)出各類(lèi)機器人產(chǎn)品，其中智能小車(chē)是工業(yè)機器人中-.個(gè)非常重要的研究方向。

　　該文章主要是對智能小車(chē)循跡和利用超聲波技術(shù)進(jìn)行避障兩個(gè)模塊的設計和研究，并輔助以其他功能的研究，例如小車(chē)之間信號互發(fā)通信功能的研究，語(yǔ)音播報功能的研究，攝像頭機器視覺(jué)研究，交通燈控制研究等等，研究工作主要從小車(chē)整體方案的設計，硬件模塊的選型、電路的設計、循跡和避障控制算法的研究與設計、核心代碼編寫(xiě)等。本文主要在循跡控制算法和避障控制算法上：進(jìn)行了細致、有效的工作。最終能夠達成的目標就是能夠通過(guò)相關(guān)控制指令l智能小車(chē)在沙盤(pán)中完成各類(lèi)循跡動(dòng)作和避障任務(wù)。

　　1.開(kāi)始部分是智能小車(chē)的總體介紹，部分主車(chē)的模塊介紹，從車(chē)的整體設計介紹，具體包括包含主芯片的核心板的硬件選型、電路設計，循跡板、任務(wù)板、電機驅動(dòng)板、通信顯示板等的硬件選型、電路設計，AGV 嵌入式智能移動(dòng)平臺的設計：和介紹：以及通信設計和開(kāi)發(fā)環(huán)境描建；在該模塊中的主要研究工作就是硬件選取和功能測試。

　　2.核心工作主要是在算法分析中建立了智能小車(chē)循跡的數學(xué)模型對循跡和有效避障進(jìn)行進(jìn)- -步分析。建立智能小車(chē)的轉向動(dòng)力學(xué)模型，最終利用模糊PID算法應用于本論文中智能小車(chē)的控制。因為模糊PID控制能夠很好的適用于復雜控制系統，控制精度更高。對于小車(chē)紅外避障主要通過(guò)延時(shí)判斷法和STM32定時(shí)器中斷兩種算法策略進(jìn)行實(shí)現。

　　3.通過(guò)實(shí)驗驗證，本文所設計的智能小車(chē)具有較好的自適應能力，在軌道上運動(dòng)時(shí)能實(shí)現很好的循跡功能，產(chǎn)生誤差在可控范圍內，能夠達到預期設計要求。

　　本課題研究進(jìn)一步的方向就是在傳統嵌入式自動(dòng)化控制的基礎上，進(jìn)-一步發(fā)展為工業(yè)智能化控制、軟硬件平臺緊密結合、物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境感知、能夠基于深度學(xué)習的智能算法和大數據分析的嵌入式系統開(kāi)發(fā)平臺。因此，本課題研究具有重要的實(shí)際應用價(jià)值。

　　關(guān)鍵詞：智能小車(chē)：循透：避障：模糊PID算法：延時(shí)判斷法：定時(shí)器中斷

ABSTRACT

　　Because of its small, specialized, convenient and high relibility, ermbeddedsingl-chip microcomputer system has been widely used in various indutries andfields, such as industrial robots, modem military, computer naional defense,e- comerce, mobile communication, industrial automation and control fields.

　　This paper is mainly about the dsign and rsearch of two modules of itelligentcar trcking and obstacle avoidance by using ultrasonic technology. and the research ofother functions, such a the resarch of signal muual transmissiono and communicationbetween cars, the rescarch of voice broadcast function, the research of camera machinevision, the rescarth of trffice light control. eic. The rescarch work mainly includes thedesign of he overall scheme of the car. the sxlestion of the hardware module. thedesign of the ciruit, the research and design of the tracking and ohstacle avoidancecontrol algorithm. and the compilaion of the come cole, In this pxaper. th lrackingcontrol alyorithm and obstacle avoidnce control algorithm are studicd in dctail andffetively. The utimate goal is tw enable the itelligent car to complete varioustracking actions and obstacle avoidancee tasks in the sand table through relevant controlinstructions.

　　1.The lirst part is the general introduction of the itelligent car, the moduleintroduction of the main ear and the overall design introduction of the slave car,including the hardware selstion and ciruil design of the cone hoard including themain chip, the hardware selection and ciruil design of the tracking hoard, task board,motor drive board, communication display board, ete. the design and intoduction ofthe AGV embedded itelligent mobile plaform, 5 well路the communieation designand develpment The main research work in this module is hardware selection andfunction lest.

　　2.The core work is to establish the mathematical moodel of iteligent car trackingin the algrithm analysis, and further analyze the tracking and efective obstacleavoidance. Finally, the fuzzy PID algrithm is applied to the control of the itelligentcar in this paper, because the fuzzy PID control can be well applied to the complexcontrol system. and the control accurmey is higher. For the infared obstacle avoidanceof the ear, 1wo algorithms, delay judgment and STM32 timer iterruption, are used toachieve the goal.

　　3.Through the experimental werification, the itelligent car designed in this paper has a god adaptive abiliy, can achieve a good tracking function when moving on thetrack, the cror is within the crtollable range, and can meet the expected designrequirements.

　　0m the basis of traditional embeded automation control, the further researchdirection of this subject is to futher develop into indusrial itlligent control, closecombination of software and hardware platforms, Internet of things environmentawareness, itelligent algorithm based on deep leaming and embedded systemdevelopment pafrom for big data analysis Therefore. this resarch has importantpractical value.

　　Keywords: Iellient car; Tracking; Obstacle avoidance; PID algorithm; Delayjudgment method; Timer iterrup;

目錄

　　第1章緒論

　　1. 1研究背景

　　1.1.1研究的目的和意義

　　當今社會(huì )，無(wú)人駕駛、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)是熱門(mén)話(huà)題，讓人工智能小車(chē)在事先設定好相關(guān)指令的情況下進(jìn)行有效循跡避障代替人們去工作的一直是我們追求的目標。計算機技術(shù)飛速發(fā)展，嵌入式技術(shù)不斷革新，智能化水平不斷提高和人工智能技術(shù)的不斷應用，勢必需要我們在每一一個(gè)環(huán)節保障萬(wàn)無(wú)-失，尤其是最具代表性的工業(yè)機器人智能小車(chē)循跡和避障模塊，對技術(shù)和精度的要求更高了，智能機器人一直是各個(gè)國家研究的重點(diǎn)方向，相信不久的將來(lái)，由于計算機技術(shù)和嵌入式技術(shù)的普及和應用。會(huì )大大提高我們的T業(yè)生產(chǎn)效率，提高人們生活水平。

　　目前對F嵌入式智能小車(chē)的研究已經(jīng)存在好多年，井日通過(guò)自動(dòng)化控制領(lǐng)域給生產(chǎn)生活帶來(lái)了非常大的社會(huì )變革，但是，當前，人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷革新、以及芯片的換代升級，都使得傳統自動(dòng)化領(lǐng)域逐步向人工。智能領(lǐng)域過(guò)渡，而傳統的智能小車(chē)也提出了非常大的挑戰，如何保證傳統的嵌入式智能小車(chē)精度更高。功能更全，是我們直探索研究的一-個(gè)方向，本設計的初衷就是不但在智能小車(chē)循跡避陬精度力面有更深入的算法研究以外，還能利用當前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工。智能識別技術(shù)。無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)實(shí)現功能更全面的嵌入式系統產(chǎn)品。

　　嵌入式系統是一種為特定應用設計，井能夠良好的嵌入到相關(guān)系統的一個(gè)小型化專(zhuān)用計算機系統".我們所講的嵌入式系統-定是能夠執行預先設置好的任務(wù)。較為傳統的嵌入式系統- -般比較簡(jiǎn)單，作為特殊任務(wù)執行的一個(gè)解決方案，程序開(kāi)發(fā)人員可對其優(yōu)化，從而減小尺寸，并且降低其成本。而當前的研究方向是能夠制造- -個(gè)更加全面，在未來(lái)工業(yè)應用中，能夠完全替代人類(lèi)完成復雜高難度任務(wù)的嵌入式系統產(chǎn)品，并且不失嵌入式低功耗、高可靠性、低成本、微小強功能和適應各種環(huán)境等#能夠靈活越剪的軟硬件的一個(gè)專(zhuān)用計算機系統的特點(diǎn)。

　　嵌入式產(chǎn)品的應用- -般對高可掌性、實(shí)時(shí)性有非常高需求，因為這樣決定了當今我們研究的解決特定應用的專(zhuān)用微小化系統是當前發(fā)展和未來(lái)研究的主要方向，傳統的嵌入式系統不強調系統的通用性和二二次開(kāi)發(fā)可擴展。由于高級嵌入式系統的需求和使用量越來(lái)越廣泛，需要我們在以從傳統嵌入式系統技術(shù)的基礎上，設計- - 個(gè)可以二次開(kāi)發(fā)，也不失掉原有嵌入式系統的優(yōu)點(diǎn)的全新- - 代嵌入式技術(shù)，滿(mǎn)足當前我們物聯(lián)網(wǎng)人工智能的技術(shù)要求。

　　本文設計的測試環(huán)境為黏貼- -定 寬度黑色導引線(xiàn)軌道的沙盤(pán)，智能小車(chē)通過(guò)傳感器不斷自動(dòng)進(jìn)行調整運行狀態(tài)使車(chē)體循著(zhù)黑色軌道平穩前進(jìn)，根據周?chē)�環(huán)境變化或者軌跡變化調整運行速度。并且行進(jìn)過(guò)程中，小車(chē)利用數據采集模塊進(jìn)行數據采集，惠知周園環(huán)境，并適時(shí)做出響應，多次測試優(yōu)化軟硬件使智能小車(chē)達到更高的性能。除此以外，還主要對設定的標志物進(jìn)行障礙避障，或者實(shí)現完成語(yǔ)音播報、道閘開(kāi)肩、二維碼識別等智能化操作，為將來(lái)的無(wú)人駕駛智能汽車(chē)達到全面"避障"的目的。

　　1.1.2國內外發(fā)展現狀

　　逆全球化趨勢下我國人工智能化發(fā)展契機日益增強，中美貿易摩擦堅定了我國自主發(fā)展人工智能等關(guān)鍵核心技術(shù)的決心。2018年以來(lái)，道全球化有所升級，美國主動(dòng)發(fā)動(dòng)對我國的貿易摩擦，例如以中興通訊事件為代表，暴露了我國在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的短板。

　　我國國內最初對于智能小車(chē)的研究可以追溯到{國家中長(cháng)明科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃綱要》，在綱要中指出智能化機器人技術(shù)或者欺入式智能化研究額域是我國智能領(lǐng)域的重要方向。實(shí)際上當前的智能機器人，以智能小車(chē)為例，也是技術(shù)，包括、圖像分析與識別技術(shù)、傳感器技術(shù)，計算機技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)。嵌入式技術(shù)。Zigbee 通信技術(shù)、驅動(dòng)技術(shù)等等。總起來(lái)，智能小車(chē)的研究設計對于工業(yè)、軍事、消防、物流以及人們的日常生活都會(huì )產(chǎn)生很大的影響。在國內，各科研機構和公司也對智能化小車(chē)投入了大量的研究，最早開(kāi)展研究的是清華大學(xué)研究所，在主動(dòng)避障，車(chē)載微機、汽車(chē)導航等多個(gè)領(lǐng)域有所涉獵。吉林大學(xué)在30年前就開(kāi)始研究智能小車(chē)，并且成功研發(fā)了圖像識別自動(dòng)引導小車(chē)。該車(chē)輛系統是一種新型的自動(dòng)引導系統，在我國起到了帶領(lǐng)引領(lǐng)作用。沈陽(yáng)一家新松機器人公可推出一款嵌入式機器人產(chǎn)品，該機器人在當時(shí)可以說(shuō)已經(jīng)非常智能化，具有很多種功能，例如具備教育、娛樂(lè )等。該機器人身高0.8米。體重25公斤，不僅能行走還能躲避障礙物".

　　當前隨著(zhù)計算機技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，我國對智能小車(chē)的研究已經(jīng)展現出新的特點(diǎn)。第一，芯片的換代升級，從經(jīng)典51核心的單片機，到目前普遍使用基于A(yíng)RI架構的STM32單片機，該單片機字長(cháng)為32位，其功能比以往單片機強大許多、處理數據速度更快、占用資源更少、體積變得更小，更加有利于智能化機器人的進(jìn)-一步研究。 第二，在智能車(chē)的控制系統方面，隨著(zhù)5G技術(shù)的革新，基于網(wǎng)絡(luò )傳輸信號萬(wàn)式更加的迅速，且范圍更大，這樣大大減小了通信速度受限給研究帶來(lái)的困擾。第三，隨著(zhù)智能手機和軟件技術(shù)的興起，在智能控制平臺中，在單片機傳統底層控制的基礎上，越來(lái)越多的增加上層移動(dòng)終端控制模塊，讓用戶(hù)更直觀(guān)看到小車(chē)運行狀況，除了可以有效發(fā)送上層指令控制小車(chē)以外，還更有利于直觀(guān)的進(jìn)行數據收集和分析。

　　目前國外對F智能小車(chē)循跡避障的研究探索，應該要從美國開(kāi)始，當時(shí)美國一家公司成功研發(fā)出世界上第-臺自動(dòng)引導車(chē)輛系統，那時(shí)候標志著(zhù)智能小車(chē)研究時(shí)代的開(kāi)端，它作為智能小車(chē)最明顯的標志是無(wú)人駕駛。1974年瑞典的Volvo公司發(fā)明了MGYS,具備兩個(gè)特點(diǎn)，第- -是VEGVS可以裝在轎車(chē)車(chē)體上，第二是可以組合成汽車(chē)裝配線(xiàn)。VGYS的應用將來(lái)可以取代像拖車(chē)、叉車(chē)等這樣的傳統運輸工具。1985年德圍一-高校發(fā)明了多智能原型車(chē)輛，它具備了通過(guò)車(chē)輛視覺(jué)系統來(lái)調整車(chē)輛在運行過(guò)程中的橫向和縱向運動(dòng)的特征的能力，同時(shí)也具備高速公路上高速行駛的能力，據當時(shí)測算，運行速度可以達到100千米/小時(shí)。

　　對我們的鄰國日本來(lái)說(shuō)，當時(shí)在1996 年就開(kāi)展了對智能車(chē)的研究，并成立了專(zhuān)門(mén)的協(xié)會(huì )。這個(gè)協(xié)會(huì )起名叫做高速公路巡航輔助駕駛研究協(xié)會(huì )，用于研究車(chē)輛的自動(dòng)導航系統。

　　截止到1988年，日本已經(jīng)有多達20家廠(chǎng)家致力于智能車(chē)的研究。最近日本的三菱公司和尼桑公司也分別發(fā)布了他們在智能車(chē)方面的發(fā)展，這些成果主要是防撞設備，還聲稱(chēng)汽車(chē)前方防撞技術(shù)和車(chē)道偏離技術(shù)也有可能在2年內解決。

　　1. 2設計構想

　　本人在攻讀碩士期間-直致力于嵌入式智能小車(chē)的研究工作，尤其是關(guān)于嵌入式技術(shù)底層的應用與開(kāi)發(fā)方向。主要從事嵌入式軟硬件的設計制作和代碼編程。從最初的AWR基礎單片機再到51單片機，到目前主流的32位ARN架構的單片機的應用與開(kāi)發(fā)。設計了十幾個(gè)嵌入式作品用于日常生產(chǎn)生活。嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展使術(shù)當前對掌握嵌入式技術(shù)的人才有了更高的挑戰。一-般用戶(hù)的使 用需求也隨著(zhù)科技的進(jìn)步逐漸的提開(kāi)。當前行業(yè)中先進(jìn)的控制理論成果，對我本人的嵌入式系統的學(xué)習也提出了巨大挑戰。

　　本研究設計構想：主車(chē)平臺的芯片型號是STNX32F103C8T6,主從車(chē)識別標志物使用RFID標簽技術(shù)，識別路徑使用紅外技術(shù)，語(yǔ)音交互百靈鳥(niǎo)模塊進(jìn)行語(yǔ)音交互。CAN 總線(xiàn)傳輸循跡數據，步進(jìn)電機仍用于智能汽車(chē)的前進(jìn)，后退，旋轉和速度控制。選擇Android 終端設備作為主機，編寫(xiě)--個(gè)簡(jiǎn)單界面的程序實(shí)現對智能小車(chē)的路徑循跡和通信模塊設置的功能。

　　使用既能可無(wú)線(xiàn)連接網(wǎng)絡(luò )又能有線(xiàn)連接網(wǎng)絡(luò )的高清攝像頭來(lái)進(jìn)行標志物圖像或者車(chē)牌識別，使用Zigbee模塊作為協(xié)調器創(chuàng )建網(wǎng)絡(luò )，WiFi模塊用來(lái)與移動(dòng)設備無(wú)線(xiàn)道訊。上位機發(fā)送指令來(lái)控制小車(chē)啟動(dòng)和停止。利川CRC編碼數據處理算法。研究6字節紅外控制碼生成過(guò)程。最后形成可準確自動(dòng)識別規定路徑并能實(shí)時(shí)自我調整進(jìn)行循跡、有效避障障礙物，還能利用攝像頭識別二維碼、識別圖像，識別車(chē)牌、控制交通信號燈。開(kāi)啟路燈檔級、實(shí)現語(yǔ)音播報、實(shí)現準確入庫的整套嵌入式產(chǎn)品。

　　智能小車(chē)機器人系統的研究，從開(kāi)始的電路設計、硬件選型、實(shí)驗測試、可行性研究方面做了充分調查，排除了- -些技術(shù)因素可能造成的影響，最終選定了比較實(shí)用主從車(chē)模塊的處理器，并在升級和二次開(kāi)發(fā)上做了充分的研究準備。在經(jīng)過(guò)多次測試和調查咨詢(xún)以后，在硬件模塊選型上較為成功，滿(mǎn)足單片機簡(jiǎn)潔、功耗低，高可靠的特點(diǎn)。在軟件設計方面，因為智能機器人小車(chē)關(guān)于控制和相關(guān)精度的需求，該嵌入式系統的代碼編寫(xiě)將是另一個(gè)更難更復雜的難題。這就需要我在嵌入式底層C語(yǔ)言、C講，上層 java. Android 編程上面下大量的功夫，再利用日常的Zigbee通信、ViFi通信。真正將開(kāi)放的嵌入式主車(chē)平行。

　　從車(chē)平臺、標志物對象，串聯(lián)起來(lái)。能夠在事先設定好的路徑下完成關(guān)鍵任務(wù)，實(shí)現嵌入式平臺智能化的效果。

　　1.3本文主要研究工作

　　關(guān)于嵌入式智能小車(chē)的研究，很多參考資料都對于利用步進(jìn)電機實(shí)現嵌入式智能小車(chē)的精準循跡、逰障等技術(shù)有解決方案。面對智能小車(chē)這樣一個(gè)獨 立嵌入式系統，我的研究方向是從當前智能識別和智能控制領(lǐng)域的技術(shù)上對小車(chē)循跡和避障進(jìn)一一步算法研究，保障智能小車(chē)能夠精確完成相關(guān)任務(wù)。遇到環(huán)境惡劣和光感強度不足的情況下智能小車(chē)能自行判斷路徑和障礙物。另外的輔助工作就是各個(gè)模塊的整合，利用現代通信技術(shù)將看似獨立的嵌入式智能小車(chē)機器人變的能夠與各個(gè)嵌入式對象通信。另外加入圖像識別技術(shù)、語(yǔ)音識別技術(shù)、通信技術(shù)， 通過(guò)上位機進(jìn)行智能控制。顯示屏實(shí)時(shí)顯示當前的狀態(tài)信息。讓智能小車(chē)學(xué)會(huì )用自己的大腦思考，不但作為控制主平臺作為軀干，而且能有效控制各個(gè)部件執行相應有效動(dòng)作。最重要的是能夠利用信號進(jìn)行互發(fā)控制其他平臺或者對象模塊。讓其他模塊執行相應動(dòng)作，井反饋或者記錄數據。智能嵌入式小車(chē)進(jìn)行思考和對其他模塊的管理就要求有可靠的控制算法，與硬件制作和選擇相比，算法的研究以及實(shí)現這是我們在該項課題研究中的難點(diǎn)也是重中之重。最終完成了相關(guān)關(guān)鍵代碼的編寫(xiě)。具體工作有：

　　1. 調查當前嵌入式發(fā)展狀況，以及對嵌入式智能車(chē)研究的程度和技術(shù)上不能夠突破的難題，做了充分的調查，在技術(shù)層面上，做了充分的研究和測試，避開(kāi)當前技術(shù)實(shí)現不了的難點(diǎn)。重點(diǎn)對可行、效率高和電路設計優(yōu)化、軟件編程優(yōu)化、硬件電路器件選擇上做了深度研究。

　　2.循跡、避障策略算法研究：建立智能小車(chē)的轉向動(dòng)力學(xué)模型，最終利用模糊PID算法應用于本論文中智能小車(chē)的控制。對于小車(chē)紅外避障主要通過(guò)延時(shí)判斷法和STM32定時(shí)器中斷兩種算法策略進(jìn)行實(shí)現，實(shí)現智能小車(chē)有效避障。

　　3.制定各個(gè)模塊通信的地址協(xié)議與通信協(xié)議，關(guān)鍵代碼的整理編寫(xiě)，硬件模塊參數的整理。

　　本文意在研究嵌入式系統智能小車(chē)循跡，避障。智能控制等功能，主要通過(guò)嵌入式STM32長(cháng)入式芯片為核心。進(jìn)行- -系列任務(wù)的完成，最終形成- -個(gè)產(chǎn)品實(shí)物的過(guò)程。具體實(shí)施通過(guò)硬件設計、軟件編程，最終達到產(chǎn)品成型的一個(gè)目 的。另外輔助工作主要的任務(wù)出發(fā)點(diǎn)列舉如下：

　　1.主車(chē)執行前進(jìn)/后退/左轉/右轉/停止等基礎動(dòng)作，主車(chē)到達地圖相應坐標位置處，按相應路線(xiàn)行進(jìn)，控制左/右轉向燈開(kāi)啟或關(guān)閉；打開(kāi)/關(guān)閉蜂鳴器：

　　2.主車(chē)識別靜態(tài)標志物中的二維碼并獲取其文本信息，通過(guò)相應數據處理方法處理之后，得到烽火臺標志物的開(kāi)啟碼：或者通過(guò)攝像頭識別二維碼指令獲取其文本信息，設定智能路燈（模擬臺燈）標志物的確定檔位：或者提取其中關(guān)鍵信息明確從車(chē)的出發(fā)位置坐標。初始車(chē)頭朝向或入庫坐標等：可開(kāi)啟烽火臺標志物，可設定智能路燈標志物相應檔位：

　　從車(chē)探測靜態(tài)標志物的垂直平面與前一個(gè)最近+字路口的距離，可通過(guò)相應格式指令發(fā)送到立體顯示標志物顯示，也可發(fā)送到LED顯示標志物顯示，井且從車(chē)可以將此數據與主車(chē)可進(jìn)行數據交互。

　　3.主車(chē)識別TFT顯示器中事先設定好的圖像，通過(guò)掃描可以獲得圖像形狀或者顏色等信息，可通過(guò)相應格式指令發(fā)送到立體顯示標志物上顯示。涉及的形狀可以有三角形、圓形、矩形、菱形、五角星，涉及的顏色可以有紅色、綠色、藍色、黃色，黑色、白色：也。

　　可通過(guò)相應格式發(fā)送到LED顯示標志物上顯示，或者按照指定格式要求進(jìn)行語(yǔ)音播報，或者設定智能路燈標志物的最終檔位：或者設定立體車(chē)庫標志物最終停靠層數，或者通過(guò)指定格式發(fā)送到道閘標志物上顯示，并控制其拍桿拍起，將車(chē)牌信息中的所有或部分數字通過(guò)相應計算方式處理之后，得到RFID相應扇區地址塊地址，并獲取指定數據內容。

　　4.主車(chē)啟動(dòng)智能交通燈點(diǎn)亮，并能夠通過(guò)攝像頭在-定的時(shí)間范圍內識別出當的交通燈停留的顏色，按照指定格式發(fā)給智能交通信號燈標志物進(jìn)行對比和確認：?jiǎn)��?dòng)語(yǔ)音信號識別，通過(guò)相應的模塊獲取到語(yǔ)音標志物播報發(fā)出的語(yǔ)音指令。井且能夠把獲取到的相應語(yǔ)音命令編號按照指定格式發(fā)給控制終端：主車(chē)也可通過(guò)光照度傳感器獲取智能路燈當前檔位，并按照相應計算方式處理之后，得到RFID相應扇區地址塊地址，獲取相應數據內容：

　　主車(chē)還可通過(guò)光照度傳感28獲取智能路燈當前檔位，得到從車(chē)入庫坐標信息：主車(chē)還可使用超聲波傳感器進(jìn)行距離測量，獲得距離信息。并通過(guò)--定的格式將距離信息發(fā)送到立體顯示標志物上顯示或者LED顯示標志物上顯示。也可通過(guò)一定 的格式發(fā)送給終端。

　　5.主車(chē)可在相應路段獲取RF ID射頻卡內扇區塊內信息，得到烽火臺標志物的開(kāi)啟碼，來(lái)開(kāi)啟烽火臺：也可利用該數據設定立體車(chē)庫標志物最終停靠層數：或者通過(guò)獲取到的信息得到需要設定的智能路燈標志物最終檔位和從車(chē)的出發(fā)坐標、韌始車(chē)頭的方向或者車(chē)庫位置等。

　　6.從車(chē)能夠到指定坐標停下：可以根據事先規定路線(xiàn)前進(jìn)：到達設定好的車(chē)庫位置進(jìn)行入率：控制智能路燈光照強度檔化到相應檔位：控制烽火臺標志物開(kāi)啟：通過(guò)ETC系統標志物時(shí)刷卡拍桿。

　　7.主車(chē)通過(guò)相應格式指令控制立體車(chē)庫標志物復位：采用倒車(chē)入庫方式進(jìn)入立體車(chē)庫標志物，井停在規定位置：通過(guò)相應格式指令控制立體車(chē)庫標志物到達指定層數：能順利通過(guò)特殊地形的路面（特殊地形為黑色底色，其循跡線(xiàn)為白色直線(xiàn)和白色弧線(xiàn)的組合）。

　　1.4創(chuàng )新點(diǎn)設計

　　本課題的創(chuàng )新點(diǎn)主要表現在三個(gè)方面：第- -,硬件模埃資源的整合，將獨立的嵌入式平臺利用相應的通訊方式結合起來(lái)，各個(gè)平臺能夠及時(shí)進(jìn)行數據交互，共同完成指定任務(wù)。

　　第二，新技術(shù)運用，運用機器視覺(jué)技術(shù)、語(yǔ)音播報技術(shù)、增加上位機模塊，與嵌入式平臺相結合。制作功能多樣，穩定可靠的完整產(chǎn)品。第三，更為有效精準的循跡和避障算法研究與探討"".

　　第2章嵌入式系統的總體設計

　　2.1智能嵌入式平臺（主年）設計

　　2.2主車(chē)模塊資源設計

　　2.2.I循跡板設計

　　2.2.2任務(wù)板設計

　　2.23核心板設計

　　2.2.4電機驅動(dòng)板

　　2.2.5通信&

　　2.2.26攝像頭

　　2.2.7系統架構介紹

　　2.3AGV嵌入式智能移動(dòng)平臺（從車(chē)）

　　2.3.1整體介紹

　　2.3.2循跡板設計

　　2.3.3機器視覺(jué)攝像頭模組設

　　2.3.4任務(wù)板設計

　　2.3.5通訊顯示板設計

　　2.3.6核心板設計：

　　第3章開(kāi)發(fā)環(huán)境措

　　3.1MDK編寫(xiě)任務(wù)文件

　　3.2cc機器視覺(jué)模組環(huán)境搭

　　3.3Android環(huán)境搭建

　　3.4語(yǔ)音芯片SIN7318的操作

　　3.5Arduimo集成開(kāi)發(fā)環(huán)境

　　第4章嵌入式智能車(chē)循跡控制設計

　　4.1電機驅動(dòng)電路

　　4.1.1L298N介紹

　　4.1.2L.298N電機驅動(dòng)電路

　　4.1.3嵌入式智能車(chē)電機控制電路

　　4.2電機正反轉和速度控制程序設計

　　4.2.1電機正反轉控制實(shí)現分析

　　4.2.2電機正反轉控制程序設計

　　4.2.3電機速度控制程計

　　4.3嵌入式智能車(chē)停止、前進(jìn)和后退程序

　　4.3.1外部中斷初始化和服務(wù)函

　　4.3.2嵌入式智能車(chē)停止控制

　　4.3.3嵌入式智能車(chē)前進(jìn)和后退控制

　　4.4嵌入式智能車(chē)循跡、左轉和右轉程序

　　4.4.1嵌入式智能車(chē)循跡控制

　　4.4.2嵌入式智能車(chē)左轉和右轉控制

　　4.4.3編寫(xiě)循跡和中斷相關(guān)的文件

　　第5章嵌入式智能車(chē)"避障"標志物控制設計

　　5.1LED顯示標志物設計與選型參

　　5.2道閘標志物設計與選型參考

　　5.3語(yǔ)音播報標志物設計與選型參

　　5.4智能路燈系統標志物設計與選型考

　　5.5靜態(tài)標志物設計與選型參

　　5.6基于紅外線(xiàn)的標志物控制設

　　5.8雙色燈控制程序設計

　　第6章循跡、避障控制系統設計

　　6.1循邊控制策略及其PID模糊算法分

　　6.1.1理論分析

　　6.1.2PID控制規律的離教化

　　6.1.4系統校E.

　　6.2避障策略算法理論

　　6.2.1延時(shí)判斷

　　6.2.24路交叉紅外探測智能避障算

　　6.3地址協(xié)議和通價(jià)協(xié)議設

　　6.3.1Arduino-FFXASTN32地址協(xié)議

　　6.3.2智能嵌入式實(shí)訓系統通信協(xié)議V4.

　　6.4嵌入式智能車(chē)綜合系統程序設計

　　6.4.1嵌入式智能車(chē)陶運輸車(chē)發(fā)送命令的數據結構

　　6.4.2嵌入式智能車(chē)控制運輸車(chē)程序設計

　　6.4.3智能車(chē)綜合控制main文件編寫(xiě)

第7章結論與展望

　　7.1結論

　　智能小車(chē)整個(gè)系統的設計采用了模塊化的設計思想。硬件電路設計不僅結構簡(jiǎn)單而且性能可靠，能夠滿(mǎn)足智能小車(chē)的的設計要求，也具備-定的柔性，可根據后續的功能需求增臧。系統測試時(shí)。智能小車(chē)能夠根據預定要求完成循跡，左右轉彎等控制功能，實(shí)現按照指定命令循跡、實(shí)現自動(dòng)避障、語(yǔ)音播放以及圖像識別等功能，運動(dòng)精度高，能夠達到設計要求。

　　本論文研究主要通過(guò)基于當前嵌入式行業(yè)在智能控制領(lǐng)域的應用為出發(fā)點(diǎn)，從需求調研、研究設計、項目規劃，以及到硬件選擇、功能需求研究、軟件編程、性能測試，通信測試等過(guò)程做了大量的1.作。最終形成了基于嵌入式STM32F103C816為嵌入式核心控制的智能車(chē)完成相應任務(wù)的一個(gè)作品。最終形成的成果包括電路原理圖的設計，通償協(xié)議的制定。軟件的編程、驅動(dòng)的安裝。存在問(wèn)題：

　　1. Android上層代碼在對TFT顯示（A/B）標志物、智能交通燈（N/B） 、智能停車(chē)庫（A/B）的控制需進(jìn)行進(jìn)-步優(yōu)化"".

　　2. Android機器視覺(jué)模組啟動(dòng)識別二推碼功能可進(jìn)行進(jìn)一- 步優(yōu)化。

　　3. Android上層控制在是否去除無(wú)線(xiàn)充電標志物關(guān)閉指令可進(jìn)行進(jìn)一步設計和優(yōu)化。

　　4.網(wǎng)絡(luò )攝像頭預設位調用問(wèn)題需進(jìn)行進(jìn)一。 步優(yōu)化".

　　5. SYN7318模塊的數據收發(fā)需進(jìn)-步優(yōu)化，考慮是否增加超時(shí)判斷。

　　6.打開(kāi)道閘、打開(kāi)報警臺。語(yǔ)音播報、語(yǔ)音識別功能、RPFID 讀寫(xiě)卡功能、可考慮增加n按鍵測試功能，最好能通過(guò)3. 5寸屏Debug區域顯示卡：內信息。

　　7. STN32底層代碼需不斷進(jìn)行更新和優(yōu)化，達到穩定支持從車(chē)控制、接收標志物的協(xié)議。

　　B.機器視覺(jué)模組二維碼識別及識別結果回傳功能需進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，最好能同時(shí)實(shí)現3.5寸屏Debug區域顯示識別結果功能".

　　9.可考慮增加支持機器視覺(jué)模組通信協(xié)議中主指令（0191 ）的保留功能。

　　10.可考慮增加Arduino謂音識別模塊驅動(dòng)，從而支持語(yǔ)音識別功能。

　　7.2展望

　　最近幾年。特別是從2015年以后，我們在計算機軟件程序應用領(lǐng)域已經(jīng)感受到了強大的變化，能夠將之前需要通過(guò)PC完成的工作，通過(guò)手機移動(dòng)智能終斕分分鐘就能實(shí)現"1.

　　智能小車(chē)作為一個(gè)特別典型的嵌入式產(chǎn)品。在8以變革中。它所帶來(lái)的變化和行業(yè)應用尤為明顯，特別是循邊和避障模塊，對當的乃至以后的無(wú)人駕駛研究，智能機器人研究都有很大的研究和參考價(jià)值。我們需要做的工作就是加強嵌入式專(zhuān)業(yè)技術(shù)的研究和開(kāi)級，在保證低功耗、實(shí)時(shí)性、高可靠性的前提下，盡可能多的實(shí)現精確。無(wú)差錯循跡和避障任務(wù)。

　　會(huì )對智能控制、智能管理、智能通信起到不可替代的作用。嵌入式技術(shù)對帶動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化的智能、互聯(lián)網(wǎng)信息化的智能、社會(huì )生活的智能，具有客現的現實(shí)意義回。

　　另外，未來(lái)的社會(huì )所有電子產(chǎn)品都離不開(kāi)嵌入式，如何將嵌入式資源整合、關(guān)鍵技術(shù)難題的突破也是我們目前面臨的一大難題， 也是丞待解決的問(wèn)題。物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的發(fā)展在嵌入式行業(yè)領(lǐng)域的作用足特別明顯的，只有將嵌入式微處理器進(jìn)行充分的設計、有效模塊和技術(shù)進(jìn)行充分的總結。在有效利用當前基于深度學(xué)習的圖像識別、語(yǔ)音識別人工智能技術(shù)，5G甚至6G通信技術(shù)，達到智能化控制幾乎零延時(shí)的效果".那我們就在全球的重點(diǎn)行業(yè)占據重要的地位。例如航天飛機、智能穿戴、智能醫療、智能網(wǎng)絡(luò )等等領(lǐng)城。

　　在我們國家，嵌入式軟硬件的研究中，社會(huì )已經(jīng)充分認識嵌入式對改變生產(chǎn)效率所起到的重要作用，政府已經(jīng)在政策和研發(fā)資金方面給研發(fā)和應用人員提供了巨大的支持。特別是最近幾年，我們國家以華為公司為代表的嵌入式軟硬件發(fā)展速度和先進(jìn)技術(shù)讓世界震驚，得到了很多國家的仰幕和支持。在高鐵領(lǐng)域控制系統的先進(jìn)設計和升級，讓我國在全球化的高鐵研發(fā)制造中領(lǐng)先世界。這些累累碩果。都得益于嵌入式行業(yè)的發(fā)展。目前，中國嵌入式產(chǎn)業(yè)在整個(gè)計算機產(chǎn)業(yè)中的比重已經(jīng)超過(guò)了三分之一0 ".

　　總而言之，本課題設計的可二次開(kāi)發(fā)的嵌入式智能機器人小車(chē)對嵌入式智能控制循跡避障研究有非常重要的實(shí)踐意義，可作為日后從事嵌入式開(kāi)發(fā)人員在智能控制、物聯(lián)網(wǎng)人工智能、無(wú)人駕駛汽車(chē)、智能感應等循跡避障領(lǐng)域作為很好的參考資料".

　　參考文獻

　　[1]呂閃。金巳婷，沈巍。基于STM32的循跡避障智能小車(chē)的設計[J].計算機與數字工程。2017 （03）

　　[2]張本任熊勇。張加余嘉俊，劉鴻濤。基于A(yíng)rduino開(kāi)發(fā)環(huán)境的無(wú)人艇控制系統設計[J].艦船科學(xué)技術(shù)2019（05）

　　[3]喻偉闖，劉世綽。錢(qián)楷，楊標。陳家醬基于STC89C52單片機的自動(dòng)泊車(chē)智能小車(chē)的設計與實(shí)現[J].湖北民族學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）。2017（02）

　　[4]王緒保。 張健。基于嵌入式的電動(dòng)汽車(chē)直流充電系統研究[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報（白然科學(xué)版）， 2019. .

　　[5]劉德華， 張丹慧。新型智能小車(chē)的設計研究[J].科技視界2016（02）

　　[6]楊東， 胡春華，水存洋，周?chē)�平。基于模糊控制的智能循跡小車(chē)的設計[J].山西電子技術(shù)。2015（06）

　　7] 李丹，基于單片機的直流電機控制[J].中田新通信。2015（13）

　　[8]尤天鵬，陳玉玲，苗佳興，劉蠕蹦。基于單片機智能循跡小車(chē)的設計與實(shí)現[J]J.品牌2015（01）

　　[9] 魏雅，杜云基于單片機遍控超聲波測距智能小車(chē)[J].信息技術(shù)。2014（11）

　　[10]吳清秀。基于ZigBee協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò )管理研允[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)2016（07）

　　[11]陳波。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )PID控制的兩輪自平衡小車(chē)研究[D].西南交通大學(xué)2014

　　[12]吳迪。基于A(yíng)rduino的智能循跡小車(chē)研究。課程教育研究2019.

　　[13]劉晉，蘇臣，盒禹含，步亞男基于P1D算法在噴繪機小車(chē)控制系統的應用[J].微型機與應用。2015（08）

　　[14]倪茹，張亦瓊，任忠意，陳榮保可嵌入式多方言語(yǔ)音識刷的智能家電控制系統研制。儀表技術(shù)2019.

　　[15]冷雪鋒。基于PID的STM32智能小車(chē)機器人的設計[J].自動(dòng)化技術(shù)與應用。201611）

　　[16]薛東亮基于嵌入式的物聯(lián)網(wǎng)底層數據交換系統的設計與實(shí)現[J].自動(dòng)化與儀器儀衣2018（10）。

　　[17]李月。基于Linux的移動(dòng)機器人無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )控制系統的設計與研究。蘭州理工大學(xué)。2017.

　　[18]邵洪旭。基于嵌入式技術(shù)應用開(kāi)發(fā)技能大賽的研究與實(shí)踐[J].現代職業(yè)教育，2018（17）。

　　[19]陳舵。基于嵌入式Veb服務(wù)器和ZigBee的遠程數據采集系統設計[J].唐山學(xué)院學(xué)報，2018（3）。 .

　　[20]股玥。基于嵌入式PC和物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)人駕駛拖控機研究[J].農機化研究，2018（1）：247-251.

　　[21]張家豪，劉超，陳瑋。基于Proteus 的嵌入式C語(yǔ)盲學(xué)習裝置設計%Design of theEmbedded C Language Learning Device Based on Proteus[J]. 電腦與電信。0001） :55-57, 65.

　　[22]周鄭，黃斐，蘇丹，et al. 基于STM432的嵌入式系統電源管理設計[J].軟件導刊。20180）： 105-107.

　　[23] Fuzzy PID Control for Intelligent Smertcar Systen wi th CCD Canera[J] . Qu ShaoCheng. Ti an Yao, Chen Chan. Key Fngineering Naterials. 2011 （467）

　　[24] Some results on ex tensions and modifications of the Theil - Sen regress ionest imtor[].Rand R. Wilcox. British Journal of Mathematical and Statist icalPsychology. 2010 （2）

　　[25] Fuzzy control research in the courses of smart car. YUAN Q, ZHNG Y,NU Het al.Internat ional Conference on Machine Vis i on&Human- machine Interface . 2010

　　[26] Research on the Path and Countermeasure of Intelligent Manufacturing Refomin Vuhan[A]. Yi Gu, Chenwei Zhao. Proceedings of 3rd Internat lonal Conferencemn Education, Economics and Management Research（ICEEMR 2019） （Advances inSoc ial Science, Educat ion and Humanities Research, VOL 385） [C].2019

　　[27] Discussion on the Problens and Countermeasures of Smart City LogistiesSystem[A]. L.IU Shuai. VANG Hong -chun. 第29屆中國控制與決策會(huì )議論文集（2） [C].2017

　　[28] Design and Applicat lon of Cloud-based perat ion and Maintenance Platform forIndustry 4. 0[A]. Jiqing Cao, Shuhai Zhang. Proceedings of 2016 6th InternationalConference on Infomat ion Engineering for Mechanics and Materials（ICIMM2016）[C]. 2016

　　[29] An adapt ive vehicular epidemic routing method based on attractor selctionmodel[J],Daxin Tian, Jianshan 2hou, Yunpeng Wang, Guohui Zhang, Haiying Xia.Ad Hoc Networks .2016

　　[30] The Study of Intelli gent Vehic le Nav igation Path Based on Behavior Coordinat ionof Part icle Swar[J] . Gaining Han, Weiping Fu, Wen Vang, Marco A. M Armendariz.Computat ional Intelligence and Neuroscience . 2016

　　[31]葉選繁，常郝，陳震元，李字恒基于KEA微處理器兩輪直立電磁智能小車(chē)設計[J].電子世界。2019（08）

　　[32]秦磊，王佳宇，黃名揚。吳定會(huì )基于單片機的電磁循跡智能車(chē)系統的設計[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)2018（07）

　　[33]馬櫟智能機器人現狀及發(fā)展趨勢研究[J]傳播力研究，2018（35）[34]劉振輝。工業(yè)機器人在自動(dòng)化控制中的應用研究[J].電子世界。2018（10）

　　[35]傅梓故。智能機器人控制技術(shù)特點(diǎn)及其在生活中的應用[J].電子技術(shù)與軟件工程。2018 （09）

　　[36]賈丙西，劉山，張凱祥，陳劍。機器人視覺(jué)間服研究進(jìn)展：視覺(jué)系統與控制策略[J].自動(dòng)化學(xué)報。2015（05）

致謝

　　本論文是在導師耿玉水教授的悉心指導下完成的。耿玉水老師為人謙和，正直果敢，在老師三年的指導下，我學(xué)到了很多東西。在論文研究設計方面，耿老師一直嚴格要求，悉心指導，在論文的選題、資料搜集。中期檢查和寫(xiě)作設計階段都傾注了大量的心血。itl我在論文的研究設計階段，把難題和困感一一解決井-起探索形成相應的研究成果，耿玉水老師嚴謹的治學(xué)作風(fēng)和孜孜不倦敬業(yè)的品德是我一一生學(xué)習的寶貴財富。

　　另外。在三年的工作和學(xué)習過(guò)程中，感謝耿玉水教授給予我極好的提升平臺，在專(zhuān)業(yè)技能和專(zhuān)業(yè)學(xué)習中，給予我極大地鼓舞和幫助，無(wú)私的把個(gè)人經(jīng)驗傳授與我借鑒。在論文寫(xiě)作過(guò)程中，幫我搜集資料，解決難題，查漏補缺。讓我始終有一個(gè)良好的工作學(xué)習環(huán)境潛心進(jìn)行專(zhuān)業(yè)研究。能在這樣- - -個(gè)互幫互助的團隊中度過(guò)，是我極大地榮幸。

　　同時(shí)感謝我的同事楊晶老師、杜元勝老師、李存偉老師，感謝我的同學(xué)齊慧老師，他們以極大的熱情幫助我完成這篇論文--手資料的收集，感謝他們對本文調查工作所提供的大力支持。

　　最后，我還要感謝我論文評審和答辯的各位專(zhuān)家，他們給了我-個(gè)申視自已幾年來(lái)學(xué)習成果的機會(huì )，讓我更加明確白己的研究方向和發(fā)照方向，你們的幫助是我-生的財富，讓我在今后的教學(xué)和專(zhuān)業(yè)研究探索中，有了堅定的信心。我將在以后的工作學(xué)習中更加努力，爭取更大的成果，來(lái)回報他們、回報社會(huì )！再次感謝，祝愿- -生平安、幸福。

（如您需要查看本篇畢業(yè)設計全文，請您聯(lián)系客服索取）