CN107085398A - 一种基于stm32高速AD采样的巡线模块 - Google Patents

一种基于stm32高速AD采样的巡线模块 Download PDF

Info

Publication number
CN107085398A
CN107085398A CN201710386349.7A CN201710386349A CN107085398A CN 107085398 A CN107085398 A CN 107085398A CN 201710386349 A CN201710386349 A CN 201710386349A CN 107085398 A CN107085398 A CN 107085398A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
line walking
processing unit
mcu
main processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710386349.7A
Other languages
English (en)
Inventor
张东
胡海鹏
魏伟和
庄庭达
唐英杰
罗佩瑶
黄梓田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201710386349.7A priority Critical patent/CN107085398A/zh
Publication of CN107085398A publication Critical patent/CN107085398A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25257—Microcontroller

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于stm32高速AD采样的巡线模块；包括数据采集模块、电源及通信接口、MCU主控单元；所述MCU主控单元分别连接数据采集模块和电源及通信接口；所述数据采集模块包含红外检测模块和数据选择模块；所述红外检测模块由32对红外发射管及红外接收头组成。所述数据选择模块由8选1数据选择器74HC153及其驱动电路组成，用于实现32路光电信号的先后有序地输入到MCU主控单元。本巡线模块通过使用数据选择器大大减少了所需MCU的I/O的数量，方便了制板布线，也便于选用I/O较少的MCU，减少了开发成本，实现了巡线模块的自适应，高精度，响应迅速的功能要求。

Description

一种基于stm32高速AD采样的巡线模块
技术领域
本发明用于智能小车，清扫机器人等需延特定路线，并且其所走路线有明显标志的智能机器人的集成巡线模块，尤其涉及一种基于stm32高速AD采样的巡线模块。
背景技术
近年来智能机器人，智能硬件等高科技产品越来越多，各种场馆的服务机器人，家里的清扫机器人，巡逻机器人等，另外面对这种趋势，世界各地都有举行各种各样的科技竞赛，其中以Robotom最为出名。对这些机器人我们都需要对其所在的位置进行定位并规划其行走路线，而光电巡线方案以其稳定可靠，使用方便，性价比高等优点成为实现以上功能的主流方案之一。
现在市面上的巡线实现方案为应用数个光电传感器(单对红外对管检测到路面信息通过电压比较器转为数字信号)并将得到的信息传回主体设备的主控单元来产生控制信号来控制运动点击实现系统的巡线。该实现方案存在几个问题：
1、巡线精度不高。要提高巡线精度就要增加传感器的数量和密度，而上述光电传感器由于体积问题，不能满足其要求。
2、占用MCU大量I/O资源数量。每一条数据信号都需要占用一个I/O，要增加传感器数量就要增加MCU的I/O资源数量，这对MCU的选择增加了困难和价格。
3、占用主体设备MCU大量的处理能力。由于上述传感器只是简单的把光电管收集到的信号穿回来，其处理仍需主体设备MCU来处理，一方面影响了系统对系统其他工作的响应速度，另一方面也限制了对收集到的信号进行更深入的软件算法分析。
4、不能主动适应环境的影响。上述传感器通过预设电位器得到的参考电压来检测道路和中间的划线部分，而不容实时的来适应环境光线强弱的变化的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于stm32高速AD采样的巡线模块。巡线精度高，占用主体设备MCU资源少，跟随环境变化自适应稳定性能高。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于stm32高速AD采样的巡线模块，包括数据采集模块1、电源及通信接口2、MCU主控单元3；
所述MCU主控单元3分别连接数据采集模块1和电源及通信接口2。
所述数据采集模块1包含红外检测模块和数据选择模块；所述红外检测模块由32对红外发射管及红外接收头组成。
所述数据选择模块由8选1数据选择器74HC153及其驱动电路组成，用于实现32路光电信号的先后有序地输入到MCU主控单元3。
所述电源及通信接口2，留出了常用的下载和通信接口：
J-link接口用于下载程序；
Usart接口用于与PC通信，进行系统代码调试；
CAN接口用于与MCU主控单元3或外部单元进行通信。
所述红外发射管及红外接收头采用LED型。
所述MCU主控单元3以LM1117作为稳压芯片，以STM32F103C8T6作为主控处理单元。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
1)本发明通过使用数据选择器大大减少了所需MCU的I/O的数量，方便了制板布线，也便于选用I/O较少的MCU，减少了开发成本。
2)本发明能自动适应环境的变化。
3)本发明采用内置MCU主控单元，自动处理巡线所得的信息，便于更深入的软件算法分析与处理。不需要主体设备额外专门处理，减少了主体设备的MCU的运算载荷。模块化程度较高，可通过CAN接口快速接入应用与扩展应用。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明应用示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1、2所示。本发明公开了一种基于stm32高速AD采样的巡线模块，包括数据采集模块1、电源及通信接口2、MCU主控单元3；
所述MCU主控单元3分别连接数据采集模块1和电源及通信接口2。
所述数据采集模块1包含红外检测模块和数据选择模块；所述红外检测模块由32对红外发射管及红外接收头组成的红外传感器阵列。
所述数据选择模块由8选1数据选择器74HC153及其驱动电路组成，用于实现32路光电信号的先后有序地输入到MCU主控单元3。
数据选择模块由4片74HC153数据选择器组成。
所述电源及通信接口2，留出了常用的下载和通信接口：
J-link接口用于下载程序；
Usart接口用于与PC通信，进行系统代码调试；
CAN(芯片选SN65HVD232QDRQ1)接口用于与MCU主控单元3或外部单元进行通信。
所述红外发射管及红外接收头采用LED型。
所述MCU主控单元3以LM1117作为稳压芯片，以STM32F103C8T6作为主控处理单元。其外围电路包括了晶振电路，复位电路，模式选择电路，指示灯电路。
将CAN线和电源线合并在同一个接线端子中，便于外部设备利于快速接入应用及由于CAN为一种通信总线便于扩展其他设备。
对于MCU主控单元3，选用LM1117作为稳压芯片，输出3.3v电压给整个系统供电。以STM32F103C8T6作为主控处理单元。stm32f103c8t6芯片以较小的封装提供了多个通用I/O，还提供了包括can，usart，adc，ad，sw等多种外设，满足了该产品多功能的要求，且其价格较低，处理能力好，性价比高，因此选用该芯片作为中央处理单元。通过内置MCU主控单元，自动处理巡线所得的信息，不需要主体设备额外专门处理，模块化程度较高，利于快速接入应用。
本发明取消了传统的电压比较器，即保留了光电传感器的得到的模拟量，这也最大的保留了信号的可用程度，并通过数据选择器使32路信号依序接入MCU的AD引脚，读出其电压值，再通过算法比较改电压值得到路面的状况。
采用CAN接口用于与主体设备的通信，也便于应用数个该模块组成双排或多排模拟式光电传感器，可以得到车身纵轴线距离赛道中心线的偏移量，还可以得到中心线相对于车身纵轴线的斜率，从而得知当前状态下车身的姿态，进而进行转向控制。
巡线时，红外传感器阵列感应到地面黑线或黑带信息，MCU主控单元采集到这些数据，由内置的主体设备得出应有的运动控制量，然后在提供CAN通信模块将控制数据传递给主体设备，主体设备通过自身的CAN接收端口接收到巡线模块发送过来的控制数据后，由自身的控制单元下发给运动电机，从而实现依靠巡线模块的数据来改变智能小车的运动状态，或者该巡线模块直接通过CAN通信控制运动电机独立完成巡线工作，即快速准确地沿所给黑线或黑带运动。该两种控制方式可根据具体工程进行选择。
控制策略采用路径记忆控制，相对传统的PID控制，路径记忆算法的优势在于能够通过走过的道路对后面的路况进行预判，对于复杂的S弯道，可以实现类似CCD探测头达到的效果，选用小的转向角度通过这样可以大大缩短时间。
对于上述应用多排该巡线模块的用法，以双排为例:双排或多排巡线模拟式光电传感器，可以得到车身纵轴线距离赛道中心线的偏移量，还可以得到中心线相对于车身纵轴线的斜率，设前排传感器信号得到的转角为θ1，后排传感器信号得到的纵轴线斜率信息而得到的转角为θ2，最终的转向角度的确定公式为：
θ＝k1θ1+k2θ2
采用这样的控制策略，可以实现对车实际姿态的加权控制，大大提高过弯速度，减少由于探测精度问题带来的决策累积误差。另外，大前瞻与双排的双重组合，达到了对正常
弯道提前转弯，对于S弯道迟滞转向的特性。配合路径记忆控制能达到较好巡线效果。
再不同环境下，只要巡线前让巡线模块扫描一下路面，MCU主控单元就能通过AD检测都各个红外对管对于道路黑白线的相对电压值，并存入flash，并以这些值作为后续巡线的参考电压，这样代替了人手工调整电位器的繁琐，减少了工作时间，提高了校准的效率和精确地并以此达到对环境的自适应的目标。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于stm32高速AD采样的巡线模块，其特征在于，包括数据采集模块(1)、电源及通信接口(2)、MCU主控单元(3)；
所述MCU主控单元(3)分别连接数据采集模块(1)和电源及通信接口(2)。
2.根据权利要求1所述基于stm32高速AD采样的巡线模块，其特征在于：所述数据采集模块(1)包含红外检测模块和数据选择模块；所述红外检测模块由32对红外发射管及红外接收头组成。
3.根据权利要求2所述基于stm32高速AD采样的巡线模块，其特征在于：所述数据选择模块由8选1数据选择器74HC153及其驱动电路组成，用于实现32路光电信号的先后有序地输入到MCU主控单元(3)。
4.根据权利要求1所述基于stm32高速AD采样的巡线模块，其特征在于，所述电源及通信接口(2)，留出了常用的下载和通信接口：
J-link接口用于下载程序；
Usart接口用于与PC通信，进行系统代码调试；
CAN接口用于与MCU主控单元(3)或外部单元进行通信。
5.根据权利要求2所述基于stm32高速AD采样的巡线模块，其特征在于，所述红外发射管及红外接收头采用LED型。
6.根据权利要求2所述基于stm32高速AD采样的巡线模块，其特征在于，所述MCU主控单元(3)以LM1117作为稳压芯片，以STM32F103C8T6作为主控处理单元。
CN201710386349.7A 2017-05-26 2017-05-26 一种基于stm32高速AD采样的巡线模块 Pending CN107085398A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710386349.7A CN107085398A (zh) 2017-05-26 2017-05-26 一种基于stm32高速AD采样的巡线模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710386349.7A CN107085398A (zh) 2017-05-26 2017-05-26 一种基于stm32高速AD采样的巡线模块

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107085398A true CN107085398A (zh) 2017-08-22

Family

ID=59607812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710386349.7A Pending CN107085398A (zh) 2017-05-26 2017-05-26 一种基于stm32高速AD采样的巡线模块

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107085398A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113176535A (zh) * 2021-04-27 2021-07-27 北京航空航天大学 一种基于归一化算法的高精度全方位红外定位模块

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100364590B1 (ko) * 1999-11-09 2002-12-16 박용덕 마이크로 로봇 시스템
CN2645055Y (zh) * 2003-08-08 2004-09-29 金钟声 红外温度监控系统
CN101976075A (zh) * 2010-11-24 2011-02-16 重庆大学 基于语音控制的智能化自循迹小车控制系统
CN104090575A (zh) * 2014-07-11 2014-10-08 大连理工大学 一种自动巡线机器人控制系统及自动巡线机器人
CN105275558A (zh) * 2015-11-12 2016-01-27 舟山市三峰电气设备有限公司 多路巡检式柴油机尾气检测装置
CN106314328A (zh) * 2016-09-14 2017-01-11 华北水利水电大学 一种多功能智能仿真车
CN206892603U (zh) * 2017-05-26 2018-01-16 华南理工大学 一种基于stm32高速AD采样的巡线模块

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100364590B1 (ko) * 1999-11-09 2002-12-16 박용덕 마이크로 로봇 시스템
CN2645055Y (zh) * 2003-08-08 2004-09-29 金钟声 红外温度监控系统
CN101976075A (zh) * 2010-11-24 2011-02-16 重庆大学 基于语音控制的智能化自循迹小车控制系统
CN104090575A (zh) * 2014-07-11 2014-10-08 大连理工大学 一种自动巡线机器人控制系统及自动巡线机器人
CN105275558A (zh) * 2015-11-12 2016-01-27 舟山市三峰电气设备有限公司 多路巡检式柴油机尾气检测装置
CN106314328A (zh) * 2016-09-14 2017-01-11 华北水利水电大学 一种多功能智能仿真车
CN206892603U (zh) * 2017-05-26 2018-01-16 华南理工大学 一种基于stm32高速AD采样的巡线模块

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张喜红: "红外寻迹小车寻迹控制策略的改进", 《汉江大学学报》 *
王立权: "《机器人创新设计与制作》", 30 June 2007 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113176535A (zh) * 2021-04-27 2021-07-27 北京航空航天大学 一种基于归一化算法的高精度全方位红外定位模块

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103065131B (zh) 一种复杂场景下自动目标识别跟踪方法及系统
CN104751151B (zh) 一种实时多车道识别及跟踪方法
CN103198477B (zh) 一种采用苹果套袋机器人进行视觉定位的方法
CN103337153B (zh) 一种虚拟帆船运动仿真系统
US12085948B2 (en) Automatic generation method for robot return-to-base code
CN103472824A (zh) 一种基于摄像头的自动导航车的导航系统及方法
CN206892603U (zh) 一种基于stm32高速AD采样的巡线模块
CN107976921B (zh) 一种施肥装置及方法
CN107085398A (zh) 一种基于stm32高速AD采样的巡线模块
CN106730683A (zh) 基于TensorFlow的自动捡乒乓球机器人
CN114299604A (zh) 一种基于二维图像的手骨骼捕捉、手势判别方法
Zhang et al. Method for monitoring the cotton plant vigor based on the WSN technology
CN101593271A (zh) 卡牌游戏机中人物身份识别系统
CN201858967U (zh) 一种工业激光三角测量与高速图像存储系统
CN102735690A (zh) 基于机器视觉的智能型高速在线自动化检测方法及系统
CN213180133U (zh) 一种新型的田地作物监控管理无人车
CN201251511Y (zh) 汽车道路行驶工况跟踪仪
CN103365292A (zh) 基于视觉识别和多传感器数据融合的捡球方法
Cui et al. Road garbage cleaning device based on zigbee gateway and image recognition
CN105841712A (zh) 一种无人驾驶导游车
CN207115188U (zh) 一种智能小车
CN111093007A (zh) 双足机器人的行走控制方法及装置、存储介质、终端
CN109389702A (zh) 一种用于评价车道保持行驶水平的行驶参数的采集方法
CN210864419U (zh) 一种用于探险游竞赛的智能车
CN113126625A (zh) 一种基于自动循迹的机器人行走方法及行走装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170822