CN109857120A

CN109857120A - 一种基于碘钟反应和stm32的智能小车行进方法及其系统

Info

Publication number: CN109857120A
Application number: CN201910192257.4A
Authority: CN
Inventors: 余皓; 丁茂峰; 袁家瑜; 许锋强; 黄文康; 陈艺荣
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2019-06-07
Anticipated expiration: 2039-03-14
Also published as: CN109857120B

Abstract

本发明公开了一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进方法及其系统，该系统包括电池模块、碘钟反应模块、颜色检测模块、STM32单片机、电机驱动模块、电机1、电机2、电机3、电机4。其中，所述的小车的电机驱动模块由碘钟反应模块和颜色检测模块共同控制，碘钟反应模块通过混合不同浓度的亚硫酸氢钠‑淀粉混合液和碘酸钾溶液控制碘钟反应模块颜色变化发生时间，进而控制小车的启动和停止。本发明利用化学反应外部变化作为控制小车启动、停止的命令，有望提高现有自动驾驶技术的适应性和保障性，具有广阔的应用前景。

Description

一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进方法及其系统

技术领域

本发明涉及物理化学、智能控制技术领域，尤其涉及一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进方法及其系统。

背景技术

近些年来随着人工智能、传感器检测等核心技术的不断发展和突破，自动驾驶汽车开始逐渐走向大众，对自动驾驶技术的研究也越来越多。目前，应用于大型机动车自动驾驶的系统都存在或多或少的不足，如VOLVO发动机自动启动/停止系统要求车每次自动停止后的车辆速度必须首先达到5km/h，博世启动/停止系统的启动和停止较慢，异步电动机软启动/软停止系统耗电量大，结构复杂。现有的自动行进系统通过传感器测量方法来计算汽车行驶距离的时候，存在测量误差累积，无法很好应用于智能小车中。

有时候，工业界希望小车行驶一段距离后就停下来，在一些GPS信号弱的地方也能精确控制小车停止。例如，自动驾驶汽车在行进足够远的距离的时候，是需要停下来休息的，即使坐在继续前进的车子内是安全的。另外在一些GPS信号弱，而且道路特征不明显的地方，例如沙漠或者水下，精确地控制汽车停止是有必要的。但目前市场上的智能小车仍依赖GPS系统来达到定位导航的目的，无法很好满足这一需求。

为了方便控制小车在沙漠、草原等特征单一的环境下的行驶，提高现有自动驾驶系统的适应性和保障性，亟待提出一种以碘钟反应和STM32为基础构建系统，既精确又高效控制小车停止，对自动驾驶技术的发展有明显帮助。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进方法及其系统。

根据公开的实施例，本发明的第一方面公开了一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进方法，所述智能小车行进方法包括以下步骤：

S1、碘钟反应模块通过混合不同浓度的亚硫酸氢钠-淀粉混合液和碘酸钾溶液控制碘钟反应模块颜色变化发生时间；

S2、光源阵列发射平行光束透过碘钟反应模块，颜色检测模块接收透过碘钟反应模块的光信号，将光信号转换成电信号并传递给STM32单片机；

S3、所述STM32单片机接收颜色检测模块传递的电信号，然后根据所述电信号，通过I/O口输出四路控制信号；

S4、所述四路控制信号输入到电机驱动模块，所述电机驱动模块输出四路PWM信号控制电机转动。

进一步地，所述步骤S1包括以下步骤：

S101、加热淀粉溶液至沸腾，冷却到常温与亚硫酸氢钠一起配制形成亚硫酸氢钠-淀粉混合液，按照100ml亚硫酸氢钠-淀粉混合液需加入0.5ml稳定剂的比例，定容前迅速加入稳定剂，形成亚硫酸氢钠-淀粉混合液；

S102、所述碘钟反应模块接收亚硫酸氢钠-淀粉混合液与碘酸钾溶液，所述亚硫酸氢钠-淀粉混合液与所述碘酸钾溶液的摩尔浓度比大于等于3，形成反应体系。

进一步地，所述步骤S2包括以下步骤：

S201、光源阵列发射白色的平行光束，该平行光束穿过碘钟反应模块，进而形成颜色信号；

S202、所述颜色检测模块通过颜色传感器识别所述颜色信号；

S203、当碘钟反应模块中溶液为无色透明时，颜色传感器识别到白光，从而输出电信号“0”；当碘钟反应模块中溶液为蓝色时，颜色传感器识别到蓝光，从而输出电信号“1”。

进一步地，所述步骤S3包括以下步骤：

S301、所述STM32单片机通过I/O口不间断地检测来自颜色检测模块输出的电信号；

S302、当STM32单片机检测到电信号“0”时，通过I/O口输出四路控制信号，使得电机运行转动；

S303、当STM32单片机检测到电信号“1”时，通过I/O口输出四路控制信号，使得电机停止转动。

根据公开的实施例，本发明的第二方面公开了一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进系统，其特征在于，所述智能小车行进系统包括光源阵列、电池模块、碘钟反应模块、颜色检测模块、STM32单片机、电机驱动模块、以及电机1、电机2、电机3、电机4；

所述电池模块分别与光源阵列、颜色检测模块、STM32单片机、电机驱动模块相连并提供工作电压；所述颜色检测模块、STM32单片机、电机驱动模块、以及电机1、电机2、电机3、电机4依次连接；

所述光源阵列、碘钟反应模块、颜色检测模块依次平行设置，所述光源阵列发射平行光束照射碘钟反应模块，颜色检测模块接收透过碘钟反应模块的光信号，将光信号转换成电信号并传递给STM32单片机，所述STM32单片机根据接收的电信号输出四路控制信号到电机驱动模块，所述电机驱动模块输出四路PWM信号控制电机1、电机2、电机3、电机4转动。

进一步地，所述碘钟反应模块包括：亚硫酸氢钠-淀粉混合液、碘酸钾溶液，所述亚硫酸氢钠-淀粉混合液还包括淀粉、亚硫酸氢钠、稳定剂，所述稳定剂用于减缓亚硫酸氢钠被氧化，所述淀粉用于反应颜色指示剂。

进一步地，所述光源阵列为LED阵列，使用白色LED。

进一步地，所述碘钟反应模块使用无色透明的反应容器。

进一步地，所述颜色检测模块与所述STM32单片机通过一个I/O口进行通信；所述STM32单片机与所述电机驱动模块通过四个I/O口进行通信。

进一步地，所述电机1、电机2、电机3、电机4与电机驱动模块进行并联连接，并且由电机驱动模块供电。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1)、本发明确保辅助启停系统不会受到摄像头、雷达测量的影响，进一步完善了自动驾驶技术，提高现有自动驾驶系统技术地适应性和保障性，在沙漠，草原等地面特征单一的地区作用尤为明显。

2)、本发明可以使小车在指定距离内停止，并且克服了通过传感器测量方法来计算汽车行驶距离的时候，而产生的测量误差累积，提高了控制的精准度。

附图说明

图1是本发明中公开的基于碘钟反应和STM32的智能小车行进系统的组成框架图；

图2是本发明中电机驱动模块发送不同占空比的脉冲波形示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例公开了一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进方法，该智能小车行进方法包括以下步骤：

其中，亚硫酸氢钠-淀粉混合液的浓度以及碘酸钾溶液的浓度不构成对本发明技术方案的限制，其它浓度亦可以作为本发明技术方案的替换技术手段。

在具体实施方式中，该步骤S1包括以下步骤：

S102、碘钟反应模块接收亚硫酸氢钠-淀粉混合液与碘酸钾溶液，该亚硫酸氢钠-淀粉混合液与所述碘酸钾溶液的摩尔浓度比大于等于3，形成反应体系。

其中，光源阵列采用LED阵列，该LED阵列不构成对本发明技术方案的限制，其它可发出白光的照明工具亦可以作为本发明技术方案的替换技术手段。

在具体实施方式中，该步骤S2包括以下步骤：

S201、LED阵列发射白色的平行光束，该平行光束穿过碘钟反应模块，进而形成颜色信号；

S202、该颜色信号抵达颜色检测模块，颜色检测模块通过颜色传感器识别所述颜色信号；

S3、STM32单片机接收颜色检测模块传递的电信号，然后根据该电信号，通过I/O口输出四路控制信号；

在具体实施方式中，该步骤S3包括以下步骤：

S301、STM32单片机通过I/O口不间断地检测来自颜色检测模块输出的电信号；

S4、该四路控制信号输入到电机驱动模块，电机驱动模块输出四路PWM信号控制电机转动。

如附图2所示，本实施例中，电机驱动模块输出的四路PWM信号独立控制电机1、电机2、电机3、电机4。

实施例二

如图1所示，本实施例公开一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进系统，智能小车行进系统涉及对小车的电机控制。该智能小车行进系统包括光源阵列、电池模块、碘钟反应模块、颜色检测模块、STM32单片机、电机驱动模块、以及电机1、电机2、电机3、电机4。

其中，电池模块分别与光源阵列、颜色检测模块、STM32单片机、电机驱动模块相连并提供工作电压；颜色检测模块、STM32单片机、电机驱动模块、以及电机1、电机2、电机3、电机4依次连接。

光源阵列、碘钟反应模块、颜色检测模块依次平行设置，光源阵列发射平行光束照射碘钟反应模块，颜色检测模块接收透过碘钟反应模块的光信号，将光信号转换成电信号并传递给STM32单片机，STM32单片机根据接收的电信号输出四路控制信号到电机驱动模块，电机驱动模块输出四路PWM信号控制电机1、电机2、电机3、电机4转动。

其中，碘钟反应模块包括：亚硫酸氢钠-淀粉混合液、碘酸钾溶液。该亚硫酸氢钠-淀粉混合液还包括淀粉、亚硫酸氢钠、稳定剂，稳定剂用于减缓亚硫酸氢钠被氧化，淀粉用于反应颜色指示剂。

其中，LED阵列使用白色LED，碘钟反应模块使用无色透明的反应容器。

本实施例中，颜色检测模块与STM32单片机通过一个I/O口进行通信；STM32单片机与电机驱动模块通过四个I/O口进行通信；电机1、电机2、电机3和电机4与电机驱动模块并联连接，并且由电机驱动模块供电。

如图2所示，电机驱动模块输出四路不同的脉冲波形，控制电机1、电机2、电机3、电机4的运转速度。

综上所述，该智能小车行进系统中的电机驱动模块由碘钟反应模块和颜色检测模块共同控制，碘钟反应模块通过混合不同浓度的亚硫酸氢钠-淀粉混合液和碘酸钾溶液控制碘钟反应模块颜色变化发生时间，进而控制智能小车的启动和停止。本发明利用化学反应外部变化作为控制小车启动、停止的命令，有望提高现有自动驾驶技术的适应性和保障性，具有广阔的应用前景。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的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

1.一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进方法，其特征在于，所述智能小车行进方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

S202、所述颜色检测模块通过颜色传感器识别所述颜色信号；

4.根据权利要求1所述的一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：

5.一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进系统，其特征在于，所述智能小车行进系统包括光源阵列、电池模块、碘钟反应模块、颜色检测模块、STM32单片机、电机驱动模块、以及电机1、电机2、电机3、电机4；

6.根据权利要求5所述的一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进系统，其特征在于，所述碘钟反应模块包括：亚硫酸氢钠-淀粉混合液、碘酸钾溶液，所述亚硫酸氢钠-淀粉混合液还包括淀粉、亚硫酸氢钠、稳定剂，所述稳定剂用于减缓亚硫酸氢钠被氧化，所述淀粉用于反应颜色指示剂。

7.根据权利要求5所述的一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进系统，其特征在于，所述光源阵列为LED阵列，使用白色LED。

8.根据权利要求5所述的一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进系统，其特征在于，所述碘钟反应模块使用无色透明的反应容器。

9.根据权利要求5所述的一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进系统，其特征在于，所述颜色检测模块与所述STM32单片机通过一个I/O口进行通信；所述STM32单片机与所述电机驱动模块通过四个I/O口进行通信。

10.根据权利要求5所述的一种基于碘钟反应和STM32的智能小车行进系统，其特征在于，所述电机1、电机2、电机3、电机4与电机驱动模块进行并联连接，并且由电机驱动模块供电。