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基于STM32的重力遥控智能车的控制系统设计

格式:DOC 上传日期:2022-11-10 01:36:16
基于STM32的重力遥控智能车的控制系统设计
时间:2022-11-10 01:36:16     小编:马军

摘 要:文章介绍了一种利用重力感应技术来控制动作的智能遥控小车,并赋予了小车一定的对不同路况进行智能感知并采取简单应对措施的能力。本设计主要利用ADXL345传感器实现智能感知,通过脉宽调制(PWM)方式对电机转速进行调节,从而实现对小车的动作控制。我们通过改变遥控器的姿态,即可实现小车的前进、后退、左转、右转。

关键词:重力感应;ADXL345传感器;智能感知

引言

重力感应技术在我们的日常生活中得到了越来越广泛的应用,例如,工业机器人、定点设备、医疗器械、智能电动车、手机和平板电脑都用到了该技术。其独有的三维姿态变化控制方式,能够带给操作者更加直观的感受。文章所介绍的智能车不仅能通过手中的遥控器控制小车,还能让小车在一定程度上对不同平整度地形进行感知,实现自身对转速的控制。

1 总体硬件

硬件系统确定包括:

(1)手持遥控设备。手持遥控设备由ADXL345三轴加速度传感器、STM32单片机、无线模块、LCD屏组成。ADXL345传感器为重力感应单元,STM32作为控制单元,NRF24L01作为通信单元用于遥控器和小车之间的数据传递,TFTLCD实时显示遥控器姿态变化相对应的加速度、角度等参数。

(2)被控对象。被控对象由小车底盘、直流电机、L298N驱动模块、STM32最小系统、NRF24L01无线模块以及ADXL345三轴加速度模块组成。小车采用8节5号可充电镍氢电池(共9.6V电源)供电,STM32最小系统板接入L298N驱动板上的5V电源和GND接口,与9.6V供电电路共地。在小车车架左侧的水平位置处固定好ADXL345三轴加速度传感器模块。

图1 智能小车控制系统示意图

由图1可知,手持遥控器的姿态变化可以通过固定在遥控器上面的ADXL345三轴加速度传感器检测出来。单片机通过IIC模拟接口读取姿态参数(转角),在LCD屏上实时显示出来,并把相关指令传递到NRF24L01无线模块,由该无线模块发送给小车接收端,以实现对小车的动作控制。固定在小车上的另一个ADXL345加速度传感器也可以在小车行驶过程中感知z向加速度的变化,用于对不同地形、不同路面的平整度进行感知与检测,以实现对小车行驶速度的控制。

2 软件设计

控制系统的软件设计主要是利用MDK5开发软件进行STM32单片机的程序编写。手持遥控器部分的相关程序包括:姿态检测子程序、姿态参数处理子程序、NRF24L01无线模块通信子程序。被控小车部分的相关程序包括:路面检测子程序、小车运动方式控制子程序。

2.1 姿态检测子程序

手持遥控设备的倾斜方向由ADXL345传感器来检测,手控器向不同方向的倾斜角度可通过重力加速度在检测坐标轴上的三个分量求得。

2.2 姿态参数处理子程序

STM32单片机对数据进行读取并解析,转换为角度变化,对各轴所对应的数据进行判断,根据不同的角度范围,通过无线模块向小车发送不同的控制指令,与此同时将角度值实时显示在LCD屏上,如表1所示。

2.3 路面检测子程序

小车上的ADXL345传感器能够在运动过程中灵敏检测各轴方向上的加速度变化。由于小车在不同平整度的路面上行驶z轴方向上的加速度变化最明显。通过对z轴加速度变化情况的获取,即可判断出加速度的变化。试验中,我们分别选择了平滑水泥路面、普通砖块路面、鹅卵石路面作不同平整度的比较,实时检测z轴加速度的变化情况。在实验中发现,平整路面上,z轴加速度维持在440mg左右;在砖块路面上,约在430-510mg的范围内波动;在鹅卵石路面上,加速度变化范围更大,最大已超过了600mg,最小达到320mg。

2.4 小车动作控制子程序

STM32单片机定时器2和定时器3的四个通道可输出8路PWM波,通过调节输出的占空比,来控制电机的正反转以及调速,进而实现遥控器对小车的运动控制:前进、后退、左转、右转、停止、加速、减速等。单片机根据小车对不同地形的智能感知,在平整路面(Az在440mg左右)上输出占空比为80%的PWM波,430-510mg的范围内输出60%的PWM波,600mg及以上输出占空比为40%的PWM波。

3 功能实现

我们对本次设计进行了相关试验,基本功能都能够得以实现。遥控器前倾,小车前进,而且将前倾角度分为三个区间,对应小车的三种前进速度。随角度增大,小车加速;随倾角减小,小车减速。遥控器左倾,小车左转,同样将左倾角度分为三个区间,三个区间对应小车的三种转弯半径:50cm,20cm,原地转弯,如表2所示。可根据所在环境的空间大小自行选择不同的转弯方式。并且在恶劣路况下可实现适当的减速,可提高小车环境能力。

参考文献

[1]唐海玲,赵春雨,宋家友.基于MMA7361加速度传感器的重力感应遥控小车的设计[J].研究动态,2013.

[2]李晓,刘公致,张钰.基于重力感应的无线智能小车[J].技术与应用,2015.

[3]程斌杰,魏逢原,金孟加.基于加速度传感器的智能小车路况自动测量系统[J].机电工程,2012,29(10):1163-1166.

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J基于点式LED的 智能点灯系统的设计
发布时间:2017-06-01
随着国民经济、国民素质的不断提高,随着我国铁路的不断提速、不断发展,国家对铁路安全行车方面越来越重视、对铁路上道使用器材的技术先进性、质量可靠性把关审核越来越严格,尤其对关系到行车安全的铁路信号系统器材更为重视。点灯系统就是保障行车安全的基础铁路信号系统,与行车安全密不可分,因此对点灯系统的研究具有广阔的前景。1系统组成点灯系统是铁路行车信号的灯丝自动转换装置,是保证铁路行车安全的重要信号部件,是.........
智能温室控制系统的研究与开发
发布时间:2023-03-17
摘要:我国计算机在农业中的发展应用较为落后,温室控制系统存在很大的不足,在社会经济和科学技术不断发展的过程中,智能温室控制控制系统成为未来的主要发展趋势。文章主要阐述了智能温室控制系统多因素变量的控制关系及理论,论述......
基于智能计算的过程控制与优化的探讨
发布时间:2015-10-22
摘要:随着我国科学技术的快速发展,智能计算也随之不断得到完善,使人们的生活不断达到信息化、安全化和智能化状态,因此,受到了人们的高度重视。随着优化理论的发展,一些新的智能算法得到了迅速发展和广泛应用, 成为解决传统优化......
张力绞车自动控制系统综述
发布时间:2023-03-23
摘 要 张力绞车是目前工业领域应用非常广泛的起重拖拽机械。本文就目前已投入应用的张力绞车控制系统,从驱动方式、控制方案、控制特性三个方面对绞车系统进行分析概述。在对张力绞车系统进行分类分析基础上,对张力绞车控制方式进行......
基于S7-200 PLC 的ABU参赛机器人控制系统设计
发布时间:2023-01-21
基于S7-200 PLC 的ABU参赛机器人控制系统设计 摘 要: 根据 ABU 参赛机器人的比赛要求,设计出了一套以可编程序控制器( S7- 200 PLC)为控制核心的机器人自动控制系统。介绍了系统主要硬件配置、系统控制方法、S7- 200 程序结构。该系......
基于μCOS嵌入式系统控制的激光打标机设计
发布时间:2023-01-17
摘要:随着激光技术和计算机控制技术的不断发展,激光打标机凭其无接触、无切割力、速度快等优点逐渐代替传统的打标技术,得到广泛应用,能满足用户对产品精度及美观的需求。设计利用PC上位机解读图像,通过串口与下位机Cortex-M4K60通讯,控制XY轴的步进电机以及LD-E405G68激光头的运动轨迹进行打标。综合了激光技术、嵌入式和计算机控制技术,激光打标能在多种物体表面上,刻出字符、图案,精度可以在.........
浅谈轨道车辆LED照明控制系统设计
发布时间:2017-01-11
目前我国城市轨道交通已经进入高速发展时期,近几年来兴建的地铁线、动车线及轻轨线迅速增长。由于其专线行使,可避免交通拥挤、时间延误等因素,乘坐轨道客车出行成为大众首选的交通工具。LED作为一种新型照明光源,具有节能环保的优点......
基于HSI模型的智能循迹车设计
发布时间:2015-09-10
【摘 要】本文设计了一种基于HSI模型的智能循迹车,基于S3C6410控制器,以CMOS摄像头作为路径识别装置,通过图像特征实时提取路径信息,在HSI模型下结合饱和度S分量对色调H分量进行OTSU自适应阀值算法处理,实现任意路径识别与智能跟......
后装压缩式垃圾车液压系统及控制系统设计
发布时间:2023-02-05
摘 要:近年来,人们对于环保的认识日益深入,对环境保护的要求变得越来越高,因此,使用先进的工具协助环境保护,对于美化环境、保护环境具有积极意义。文章针对后装压缩式垃圾车的液压系统与控制系统进行研究,以期为后装压缩式垃圾......
探究基于PLC和触摸屏的机床控制系统设计
发布时间:2023-01-03
在当今社会下的工业控制自动化领域中,PLC是一种非常重要的控制设备。PLC不仅代表着当前程序控制的先进水平,还成为了自动化系统的基本装置组成之一,所以PLC的应用非常的广泛,它适用于各种工业生产的自动化控制领域,并占有重要的地......
基于组态控制软件分析沥青搅拌站控制系统的设计与实现
发布时间:2015-09-09
摘要:我国公路交通建设规模的不断扩大带动了交通建筑机械行业的发展。公路的建设需要高品质的沥青混合料,而沥青搅拌设备是加工沥青混合料的关键步骤,那么沥青搅拌机不仅要满足现代公路建设对沥青混合料的要求,而且要考虑搅拌设备......
基于高性能IO模块的仿生机器人控制系统设计与实现
发布时间:2023-02-04
摘 要:仿生机器人由于其高度的灵活性和适应性,在各种复杂的场景中得到越来越多的适用性。仿生机器人的研究也越来越多的得到科研人员的重视,如今仿生机器人逐步改变人们生活的方方面面。现阶段仿生机器人虽然外形各不相同,但其控制......
基于单片机家用智能安防系统的设计
发布时间:2022-11-16
【摘 要】随着经济和科技的发展,人们对于家庭安全越发的关注。是否存在一个系统能够随时监控家庭情况并报告给主人?智能安防系统是通过红外传感器、一氧化碳传感器、烟雾传感器和温度传感器对一氧化碳浓度、烟雾浓度和温度进行监测,......
智能变电站辅助控制系统简述
发布时间:2023-01-11
智能变电站辅助控制系统是以高可靠的智能设备为基础,综合采用动力环境、图像监测、消防、照明以及监测、预警和控制等技术手段,为变电站的可靠稳定运行提供技术保障从而解决了变电站安全运营的“在控”、“可控”等问题,满足了智能......
简谈RFID智能汽车防盗系统设计
发布时间:2023-02-27
1引言 随着社会的不断发展,现在的大多数人家中都已经备用汽车,随之而来的人们所关心的是汽车的安全以及汽车的防盗,基于现代人们的需求,于是基于RFID的汽车系统的设计逐渐成为人们所关注的话题。汽车防盗系统中的身份的识别用到的......
基于VB的分布式监控系统通信设计
发布时间:2022-11-25
基于VB的分布式监控系统通信设计 基于VB的分布式监控系统通信设计 信息技术论文 更新:2006-4-8 阅读: 基于VB的分布式监控系统通信设计 基于VB的分布式监控系统通信设计 郭爱文 (武汉大学动力工程系自动化专......
基于DSP感应电机变频调速控制系统设计
发布时间:2023-02-04
基于DSP感应电机变频调速控制系统设计 关键词:变频调速;DSPTMS320LF2407A;正弦脉宽调制; Based on DSP asynchronous machine frequency conversion ve......
基于物联网的智能学生宿舍系统的设计
发布时间:2023-07-07
摘 要:本文是在物联网技术基础上,以学生宿舍为研究对象,建立一个对学生宿舍环境实现控制与管理的智能化系统。系统采用ARM S3C6410 作为核心控制处理器,嵌入式Linux系统为智能学生宿舍总中心控制系统,以ZigBee近距离无线传输协议......
消防自动控制系统在建筑智能化设计中的优化研究
发布时间:2022-09-30
摘要:随着时代的快速发展和国内外科学技术的进步,使得建筑的智能化建设得到了快速的发展。但是在我国智能建筑发展起步比较晚,设计及施工的过程中都存在着一定的问题,其中最为重要的就包含消防安全问题。所以本文就对智能建筑中的......
基于单片机的智能汽车驾驶安全辅助系统的建设
发布时间:2023-03-16
1简介随着经济的快结束语本作品针对当前驾驶员驾驶汽车的一些安全隐患来特意开发的一套驾驶安全辅助系统,可以实时监测车内的CO、CO2的含量、驾驶员是否酒驾、是否遗留贵重物品在车内等,并通过语音以及手环等模块实时提醒驾驶员,让驾驶员更加安心驾驶,在一定程度上可以减少交通事故的发生。2系统总体结构2.1系统总体结构本系统由单片机中控模块结束语本作品针对当前驾驶员驾驶汽车的一些安全隐患来特意开发的一套驾驶.........
论基于51单片机控制的智能LED灯
发布时间:2023-05-22
前言 随着社会的发展人们对生活质量的要求越来越高,照明在能耗中所占的比例日益增加,照明也早已成为我们生活的不可或缺的一部分。在当今社会中,比较普遍使用的有通过声音、触摸、光感等来控制的照明灯具。然而这些都有一定的局限性......
智能家居视频监控系统
发布时间:2023-03-26
摘要:以探讨物联网时期,智能家居视频监控系统的实际应用为目的,首先简单描述视频监控系统的功能和组成,并对智能家居视频监控系统的工作原理做简要介绍;然后通过理论与实践相结合进行分析,着重阐述智能家居视频监控系统的结构组成及功能特点;最后通过分析视频监控系统的发展历程及现实需求,总结得出智能家居视频监控的远程化、网络化和智能化将是今后发展方向。关键词:智能家居;视频监控;智能化;网络化中图分类号:TP.........
基于RFID物联网技术的智能物流系统设计
发布时间:2023-02-11
基于RFID物联网技术的智能物流系统设计随着科学技术的不断快速发展,以及网络经济的逐步兴起,物流服务行业得以飞速发展。由于物流产品的多样化和品种复杂化,传统的人工加条形码的工作方式工作效率低、人力成本高,已经不能满足现代物流的基本要求。所以,RFID物联网技术的设计对于提升企业运营效率具有非常重要的现实意义。2物流系统与RFID物联网技术物流系统是指以完成物流服务为目的的,在一定的时间和空间内,由.........
基于压铸机的PLC 控制系统(一)
发布时间:2022-11-19
摘要 根据工业现场的需要和可编程控制器(PLC)自身特点,本设计为基于压铸机的PLC 控制系统。在这个设计中,本设计采用西门子公司PLC S7-300系列可编程控制器为例。结合了书籍和资料,说明了PLC的工作原理、软件使用方法、PLC的硬件系统......
基于物联网技术的日光温室黄瓜智能灌溉控制系统研究
发布时间:2015-09-10
关键词:物联网;日光温室;黄瓜;智能灌溉控制 Key words: internet of things; greenhouse; cucumber; intelligent irrigation control 近年来,天津市设施种植业发展迅速,节能日光温室面积已近2万hm2,随着温室的升级改造......
基于HT66F50单片机的声控小车的设计
发布时间:2013-12-19
基于HT66F50单片机的声控小车的设计 自从苹果发布最新的Iphone4S之后,它所带的Siri语音助手便一直被人们津津乐道,Siri开启了新的人际交互界面,与传统的触摸屏/按键人机交互模式相比,它使用起来更加方便,比如说在黑暗的环境下,人......
基于ZigBee的蔬菜大棚环境监控系统设计
发布时间:2015-09-11
摘 要: 根据现代农业种植智能化的需要,设计一种基于ZigBee技术的蔬菜大棚环境监控系统。通过对传感器节点、协调器节点、路由器节点和终端控制器的硬件和软件设计,结合ZigBee传感技术实现了对棚内空气土壤温湿度、CO2浓度和光照强度......
基于物联网的蔬菜大棚监控系统设计
发布时间:2023-05-15
一、研究背景及意义大棚蔬菜对生长环境的要求很高,大棚内的温度、湿度、光照、CO2浓度等条件都不同程度地影响着蔬菜的生长,管理好蔬菜大棚是一项异常繁琐的工作,农户除了要有一定的种植技术,还需要随时了解大棚内的环境状况。当农户种植反季节蔬菜时,更需要全天候照看大棚蔬菜,由此造成人力资源的浪费,农户普遍收益不高。如何在降低投资的基础上,减少人力成本,完成蔬菜大棚的增值创收成为当前农户的迫切需求.物联网(.........
关于智能建筑工程楼宇自控系统设计存在问题研究
发布时间:2015-09-09
【摘 要】近年来,随着建筑业的发展,楼宇自动化系统是现在智能大厦应用越来越广泛的了。建筑智能化已成为21世纪我国建筑业发展的主流。建设楼宇自控系统的目标在于为使用者提供舒适、可靠、安全的办公、生活环境,对建筑内的各种机电......
汽车零部件自动清洗机PLC控制系统的设计
发布时间:2023-03-12
【论文摘要】介绍了自动清洗机的总体构造,工况要求,讲述了该系统的硬件实现,程序设计思路。说明了如何利用PLC功能达到清洗机的自动定位,自动过行程保护等的自动化过程,列出部分重要程序。 1.引言自动清洗机是本公司各生产线上重要......
基于PLC的堆料机监控系统的设计与实现
发布时间:2022-12-10
摘要:随着港口设备自动化程度的提高,精确控制和有效监控成为设备稳定运行和维护的有效措施。本文介绍了基于PLC5和RSVIEW32组态软件的堆料机监控系统的设计方案、系统组成、控制方式与通讯网络,阐述了此监控系统的特点和发展前景。 关......
智能建筑的VRV空调系统控制方式分析
发布时间:2023-01-16
摘 要:对规模较小的VRV空调系统,采用现场遥控器方式是比较合适的。对于规模较大的系统,采用集中管理方式更合理,对于采用楼宇自控系统的建筑,应优先考虑采用专用网关联网方式,不仅能满足控制管理要求,而且可以充分利用楼内弱电......
基于单片机的仓库测温湿度控制系统设计方案
发布时间:2023-03-12
防霉、防腐、防潮、防爆是仓库日常工作的重要内容,是衡量仓库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行,首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。本系统主要以ATmega16单片机......
基于PLC的卧式锂带挤压机控制系统设计与应用
发布时间:2023-05-07
【摘 要】介绍了卧式锂带挤压机的控制构思和工作机理,提出基于PLC的卧式锂带挤压机控制方案,采用三菱FX2N-48MR可编程控制器对锂带挤压机控制功能的实现,编制了梯形图程序。实践表明,该方法运行可靠,达到了锂带挤压的工艺要求。 ......