《基于AprilTAG的物流搬運(yùn)小車整體設(shè)計(jì)》17000字（論文）

基于AprilTAG的物流搬運(yùn)小車整體設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u3174摘要 III72251前言 165521.1研究背景及意義 1179271.1.1研究背景 17771.1.2研究意義 2136401.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 346511.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀 3210721.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 4144391.3本課題的關(guān)鍵問(wèn)題及難點(diǎn) 5209272系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 795492.1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 711682.2物流小車傳感器模塊選型 7284002.3主控芯片選型 855092.4小車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10138542.5系統(tǒng)編程軟件選型 1117863系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 12279993.1物流搬運(yùn)小車電源電路設(shè)計(jì) 1272823.2物流搬運(yùn)小車傳感器電路設(shè)計(jì) 13248003.3物流搬運(yùn)小車通信接口電路設(shè)計(jì) 14300353.4物流搬運(yùn)小車功率驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 15201443.5物流搬運(yùn)小車整體電路設(shè)計(jì) 1627294系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 1866554.1物流搬運(yùn)小車整體功能流程設(shè)計(jì) 1840784.1.1物流搬運(yùn)小車整體功能流程 18146544.1.2物流搬運(yùn)小車整體功能優(yōu)缺點(diǎn) 18305044.2物流搬運(yùn)小車傳感器模塊軟件設(shè)計(jì) 19159504.3物流搬運(yùn)小車通信接口模塊軟件設(shè)計(jì) 2068744.3.1通信接口模塊軟件方案設(shè)計(jì) 2043924.3.2通信接口模塊軟件設(shè)計(jì) 20257574.4物流搬運(yùn)小車LCD顯示模塊軟件設(shè)計(jì) 22308684.5物流搬運(yùn)小車功率驅(qū)動(dòng)模塊軟件設(shè)計(jì) 22157064.5.1功率驅(qū)動(dòng)模塊軟件方案設(shè)計(jì) 22107444.5.2功率驅(qū)動(dòng)模塊軟件設(shè)計(jì) 24154834.6物流搬運(yùn)小車AprilTAG識(shí)別程序軟件設(shè)計(jì) 2582634.6.1對(duì)AprilTAG識(shí)別原理 25301014.6.2物流搬運(yùn)小車AprilTAG識(shí)別程序設(shè)計(jì) 26152395系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程 28785.1物流搬運(yùn)小車傳感器模塊與K210通信接口模塊調(diào)試 28301035.2stm32通信接口模塊、LCD顯示模塊、功率驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)試 29298396總結(jié)與展望 3177076.1總結(jié) 3195486.2展望 3230296參考文獻(xiàn) 34摘要本文對(duì)基于AprilTAG的物流搬運(yùn)小車系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，物流搬運(yùn)小車的系統(tǒng)采用STM32F103系列的單片機(jī)來(lái)作為本系統(tǒng)的控制核心，以PYAI-K210開(kāi)發(fā)板作為本系統(tǒng)的機(jī)器視覺(jué)模塊進(jìn)行傳感器的檢測(cè)及AprilTAG標(biāo)記的識(shí)別，實(shí)時(shí)地通過(guò)攝像頭檢測(cè)將AprilTAG標(biāo)記的識(shí)別結(jié)果發(fā)送給stm32單片機(jī)，并通過(guò)串口中斷的方式進(jìn)行PWM信號(hào)輸出，來(lái)控制物流搬運(yùn)小車進(jìn)行搬運(yùn)工作。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，將AprilTAG、PYAI-K210、stm32單片機(jī)相互結(jié)合是可行的，能夠很好地實(shí)現(xiàn)小車的物流搬運(yùn)工作。關(guān)鍵詞：PYAI-K210；AprilTAG；STM32F103；物流搬運(yùn)小車1前言1.1研究背景及意義1.1.1研究背景伴隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物這種行為逐漸地被人們?nèi)ソ邮?，網(wǎng)購(gòu)開(kāi)始變成一種很普遍的購(gòu)物方式，隨之而來(lái)的就是物流業(yè)的快速發(fā)展。這個(gè)行業(yè)具有著莫大的潛力和發(fā)展的空間，當(dāng)然伴隨而來(lái)的是巨大的挑戰(zhàn)。截止到現(xiàn)在為止現(xiàn)代化的物流業(yè)發(fā)展?fàn)顩r已經(jīng)能夠成為一個(gè)國(guó)家用來(lái)判斷綜合國(guó)力的一個(gè)重要判定標(biāo)準(zhǔn)，物流業(yè)正在逐漸地開(kāi)始受到了各個(gè)國(guó)家的關(guān)注和重視。中國(guó)的物流業(yè)開(kāi)始發(fā)展的時(shí)間比較晚，但是在近幾年網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物開(kāi)始普遍的推動(dòng)下，中國(guó)的物流業(yè)也開(kāi)始了以較快的速度開(kāi)始發(fā)展，物流企業(yè)也逐漸增多。同時(shí)國(guó)內(nèi)物流企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)開(kāi)始變大，行業(yè)的集中度提高，物流業(yè)在面臨著國(guó)際方面嚴(yán)峻情境以及國(guó)內(nèi)疫情影響等多種壓力下，依然能夠做到服務(wù)的能力提高，同時(shí)排名靠前的物流企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力也依然提升。時(shí)間截止到2021年的年末，整個(gè)物流企業(yè)中的占A級(jí)企業(yè)已經(jīng)達(dá)到了近8000家，其中前50強(qiáng)的物流企業(yè)收入的總和已經(jīng)高達(dá)1.4萬(wàn)億元。在物流行業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)，客戶的標(biāo)準(zhǔn)和要求也在伴隨著行業(yè)的發(fā)展而逐漸提高，客戶希望能夠更快的在網(wǎng)購(gòu)?fù)曛笫盏骄W(wǎng)購(gòu)貨物，這個(gè)現(xiàn)象無(wú)疑成了各個(gè)物流公司之間的一個(gè)主要的競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)。一個(gè)商品在從客戶這邊下單后，到商品交付到客戶的手上，這中間經(jīng)過(guò)的一系列物流過(guò)程中，商品的分揀配送無(wú)疑成為了一個(gè)重中之重的環(huán)節(jié)。一個(gè)物流企業(yè)其物流的分揀配送效率和物流的吞吐量可以說(shuō)是評(píng)判一個(gè)物流企業(yè)是優(yōu)是劣的一個(gè)很重要的判定標(biāo)準(zhǔn)。在客戶向平臺(tái)下單到交付這物流過(guò)程中，倉(cāng)儲(chǔ)物流成為了整個(gè)過(guò)程中最基本的環(huán)節(jié)。隨著人們對(duì)物流時(shí)間要求的提高和人們?nèi)諠u增長(zhǎng)的網(wǎng)購(gòu)消費(fèi)觀念，迫使著物流企業(yè)做出升級(jí)和改進(jìn)，在倉(cāng)儲(chǔ)中如果還是依靠著人工的分揀和各種運(yùn)輸車來(lái)進(jìn)行出庫(kù)入庫(kù)的操作，那么這個(gè)企業(yè)就已經(jīng)很難達(dá)到現(xiàn)代社會(huì)對(duì)物流企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求了，而且這種倉(cāng)儲(chǔ)模式也伴隨著倉(cāng)庫(kù)的人工勞動(dòng)力成本高，貨物的信息處理可能會(huì)出錯(cuò)，貨物的信息處理效率低，貨物分揀效率低下等諸多問(wèn)題。因此研究出分揀配送效率更高的倉(cāng)儲(chǔ)模式已經(jīng)是十分必要的。作為一個(gè)現(xiàn)代化的倉(cāng)儲(chǔ)模式，它應(yīng)該不僅能夠完成一個(gè)傳統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)模式需要完成各種功能的管理，而且還需要對(duì)自身的倉(cāng)儲(chǔ)分配效率和倉(cāng)儲(chǔ)空間利用率進(jìn)行提升，去降低其各個(gè)板塊的成本，更大程度的去貼近現(xiàn)在的市場(chǎng)要求。去減少對(duì)人工勞動(dòng)力的依靠，更應(yīng)該去依靠機(jī)器去完成那些繁瑣的貨物分揀，用機(jī)器去實(shí)現(xiàn)貨物的存取，貨物的搬運(yùn)功能，實(shí)現(xiàn)功能的自動(dòng)化、智能化，提高貨物流通的效率，然后間接去滿足客戶想要更快收到貨物的這個(gè)需求。為此針對(duì)于現(xiàn)代化的倉(cāng)儲(chǔ)物流搬運(yùn)小車越來(lái)越受到各個(gè)物流企業(yè)的關(guān)注，物流搬運(yùn)小車一般是運(yùn)用于貨物在物流倉(cāng)庫(kù)的分揀搬運(yùn)，和傳統(tǒng)的人工分揀，傳送帶、叉車、升降機(jī)等搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)行搬運(yùn)相比，物流搬運(yùn)小車集成了更高的自動(dòng)化和智能化，目前已經(jīng)作為智能化搬運(yùn)機(jī)械的主要發(fā)展方向。本文的基于AprilTAG的物流搬運(yùn)小車也將以此為研究背景進(jìn)行展開(kāi)。1.1.2研究意義基于AprilTAG的物流搬運(yùn)小車和傳統(tǒng)的貨物搬運(yùn)設(shè)備相比，更具有靈活性以及高自動(dòng)化高智能化，能夠通過(guò)檢測(cè)AprilTAG標(biāo)識(shí)進(jìn)行路線選擇，大大減少人工分揀、貨物搬運(yùn)的時(shí)間和成本，而且小車無(wú)需人員操控，讓整個(gè)物流倉(cāng)儲(chǔ)邁向自動(dòng)化。基于AprilTAG的物流搬運(yùn)小車以微控制器為核心，通過(guò)攝像頭進(jìn)行識(shí)別AprilTAG進(jìn)行線路選擇的無(wú)人工引導(dǎo)自動(dòng)搬運(yùn)小車，可以自動(dòng)地進(jìn)行轉(zhuǎn)彎、停止，然后裝卸貨物。在它工作的過(guò)程中完成了自動(dòng)導(dǎo)向，按照指示的地址停止，運(yùn)輸貨物的功能。基于AprilTAG的物流搬運(yùn)小車具有出錯(cuò)率極低，工作處理效率高，小車結(jié)構(gòu)緊湊體積小，可控制性強(qiáng)，安全性高等一系列特點(diǎn)。而且物流搬運(yùn)小車可以歸類于機(jī)器人，它能夠完全的適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境，強(qiáng)于人工而且比人工效率更高，最重要的是機(jī)器人出錯(cuò)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)地低于人工的出錯(cuò)率，甚至可以說(shuō)是不會(huì)出錯(cuò)。據(jù)統(tǒng)計(jì)人工的分揀的出錯(cuò)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于機(jī)器人，這對(duì)于物流企業(yè)和電商們都是不能夠接受的。由此可見(jiàn)，著重發(fā)展物流搬運(yùn)小車已經(jīng)成為物流企業(yè)之間的關(guān)注點(diǎn)，各個(gè)物流企業(yè)想要在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，就要在現(xiàn)有的物流小車的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)它們的不足，并針對(duì)這個(gè)不足去做出改善，做出創(chuàng)新。也只有這樣才能夠擁有真正的核心技術(shù)，打破國(guó)外的物流機(jī)器人物流小車的壟斷，搶占整個(gè)物流行業(yè)的先機(jī)，提高自己的競(jìng)爭(zhēng)力。目前在一些物流龍頭企業(yè)中，已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用一些無(wú)人駕駛的物流搬運(yùn)小車，去完成貨物的智能分揀和配送，它既提高了整個(gè)物流倉(cāng)庫(kù)的出貨發(fā)貨的效率，也提高了同行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力，降低了人工成本。因此對(duì)于發(fā)展基于AprilTAG的物流搬運(yùn)小車的研究具有非常重要的實(shí)際意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀世界上第一臺(tái)能夠進(jìn)行自動(dòng)引導(dǎo)的搬運(yùn)小車是由美國(guó)的Barrett公司研發(fā)而出，它的出現(xiàn)顯著提升了貨物搬運(yùn)的效率，也奠定了貨物搬運(yùn)的自動(dòng)化趨勢(shì)。在前幾年，隨著網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物的普及，作為發(fā)達(dá)國(guó)家的美國(guó)第一次將自動(dòng)搬運(yùn)小車放入到倉(cāng)儲(chǔ)物流這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，物流搬運(yùn)小車的進(jìn)入為物流企業(yè)的貨物配送效率獲得了極大的提升，同時(shí)也提高了訂單的數(shù)量。而在當(dāng)下，倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的自動(dòng)引導(dǎo)搬運(yùn)小車的發(fā)展，就如同雨后春筍一般。但是要說(shuō)發(fā)展的最快的，那就要說(shuō)早在2012年就開(kāi)始布置自己的自動(dòng)化物流系統(tǒng)的亞馬遜公司了。在亞馬遜的各個(gè)倉(cāng)庫(kù)里，最重要的工作無(wú)疑就是分揀貨物。就是將已經(jīng)包裝完畢的貨物根據(jù)它們收貨地址的不同，放入開(kāi)往不同地方的貨車中。而這些物流搬運(yùn)小車，所能起到的作用就是這個(gè)。工人要做的工作就是站在原地，將這些已經(jīng)包裝完畢的貨物放在這些物流小車的上面，工作也就做完了。亞馬遜公司不僅為這些物流小車配置了云端路線管控系統(tǒng)，而且為它們配置了專屬的盲道。在云端路線管控系統(tǒng)中，小車們會(huì)被調(diào)度，在安排它們每次任務(wù)的路線的同時(shí)，還會(huì)對(duì)它們的路線，小車自身的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，當(dāng)發(fā)生意外可以做出應(yīng)急預(yù)案，來(lái)確保整個(gè)系統(tǒng)可以流暢地進(jìn)行。圖1.1亞馬遜盲道機(jī)器小車如上圖，在配置盲道中，亞馬遜在其倉(cāng)庫(kù)的地板上貼了許多的AprilTAG，這些AprilTAG就是物流小車的盲道，每當(dāng)有一個(gè)小車到達(dá)了貼有AprilTAG的位置，就會(huì)在它車底下面的攝像頭進(jìn)行掃描，這個(gè)AprilTAG會(huì)告訴這個(gè)物流小車接下來(lái)是往前走還是左右轉(zhuǎn)向，然后小車會(huì)繼續(xù)按照指示命令前進(jìn)，直到掃描到AprilTAG告訴它已經(jīng)到達(dá)終點(diǎn)為止。亞馬遜公司表示，要想在電子商務(wù)這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)有所成就，就必須要有高效率的倉(cāng)庫(kù)。接近于永不停止地在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)取下分揀各種貨物，把它們封裝起來(lái)，然后配送給每一個(gè)客戶，亞馬遜是第一個(gè)挑戰(zhàn)這個(gè)思想的公司，當(dāng)然很明顯它成功了。伴隨著現(xiàn)在電子商務(wù)做的越來(lái)越大，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始注重到物流這個(gè)行業(yè)，現(xiàn)在幾乎整個(gè)物流行業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)都開(kāi)始變得自動(dòng)化起來(lái)。盡管越來(lái)越多的倉(cāng)庫(kù)分揀貨物依賴于機(jī)器設(shè)備，不過(guò)亞馬遜表示他們引入機(jī)器人引入物流搬運(yùn)小車初衷并不是為了取代工人。相反，隨著倉(cāng)庫(kù)內(nèi)機(jī)器設(shè)備的普及，會(huì)有更多新的崗位被創(chuàng)造，倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)化不僅沒(méi)有替代掉那些工人，相反的還幫助了一些工人獲得了更高的工資。亞馬遜公司在今年將兩款新的機(jī)器人Ernie和Bert加入倉(cāng)庫(kù)的使用，其中Bert是一款自主移動(dòng)的機(jī)器小車，通過(guò)亞馬遜公司的感知導(dǎo)航技術(shù)，使小車可以在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)自主移動(dòng)并且可以進(jìn)行貨物的搬運(yùn)，而且在下圖中可以看到Bert也會(huì)通過(guò)識(shí)別AprilTAG來(lái)進(jìn)行定位和路線分析讓Bert在倉(cāng)庫(kù)中的自由移動(dòng)，這意味著倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的工人不會(huì)受到任何空間上的限制，讓在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)任何位置的Bert前來(lái)搬運(yùn)貨物。目前它還只能搬運(yùn)一些比較輕的貨物，亞馬遜將會(huì)在未來(lái)讓它支持更重的貨物搬運(yùn)。圖1.2亞馬遜Bert機(jī)器小車1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀中國(guó)自從進(jìn)入機(jī)器時(shí)代以來(lái)，機(jī)器已經(jīng)逐漸開(kāi)始替代人工的那些繁瑣、重體力勞動(dòng)的工作，這已經(jīng)成為了一種趨勢(shì)。特別是伴隨著5G時(shí)代的到來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和人力成本的提高，越來(lái)越多的物流倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)向自動(dòng)化智能化靠攏發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)有許多電商和物流公司配置了自動(dòng)化的倉(cāng)庫(kù)，來(lái)應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)日益劇增的物流壓力。比如京東物流在位于北京的智慧物流倉(cāng)庫(kù)，地狼倉(cāng)。就是通過(guò)物流搬運(yùn)小車、機(jī)器人自動(dòng)化的改造，將物流效率整整提升了八倍。在消費(fèi)者商品結(jié)算的那一刻開(kāi)始算起，貨物就非常快速地進(jìn)行完了揀貨、封裝、分揀和裝車這四個(gè)環(huán)節(jié)，令人驚訝的是整個(gè)過(guò)程計(jì)時(shí)不到一個(gè)小時(shí)。在下圖中可以看出，京東物流搬運(yùn)小車也是通過(guò)識(shí)別AprilTAG來(lái)進(jìn)行線路規(guī)劃，最終完成貨物的分揀工作。圖1.3京東物流搬運(yùn)小車又如申通在天津轉(zhuǎn)運(yùn)中心，在申通的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)采用了AGVS物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，每天都會(huì)有大約300臺(tái)物流搬運(yùn)小車在同時(shí)運(yùn)行工作。在同等工作量下，申通物流將人力進(jìn)行了大幅度縮減，原來(lái)沒(méi)有智能搬運(yùn)設(shè)備的人工團(tuán)隊(duì)由150人縮減到搭配物流搬運(yùn)小車的僅有30人，大大減少了人工的成本資源。我們國(guó)家雖然對(duì)智能物流行業(yè)內(nèi)的物流搬運(yùn)小車工業(yè)需求較大，但是在實(shí)際的倉(cāng)儲(chǔ)工業(yè)中對(duì)小車的性能要求并不是很高，仍有許多倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化程度不是很高，部分物流企業(yè)對(duì)倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化智能化的轉(zhuǎn)變有些消極，在我國(guó)內(nèi)的物流搬運(yùn)小車應(yīng)用方面依然不是很廣泛，這種狀況需要科研人員和國(guó)家共同努力，去研發(fā)出具有更好的性能、更高的性價(jià)比的物流搬運(yùn)小車，以此來(lái)適應(yīng)現(xiàn)代化的工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。1.3本課題的關(guān)鍵問(wèn)題及難點(diǎn)（1）針對(duì)物流搬運(yùn)小車設(shè)計(jì)其電源電路、傳感器電路、通信接口電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、和相應(yīng)的保護(hù)功能電路，并設(shè)計(jì)物流搬運(yùn)小車的PCB圖。（2）PYAI-K210開(kāi)發(fā)板對(duì)AprilTAG進(jìn)行掃描識(shí)別，并通過(guò)串口發(fā)送出識(shí)別的結(jié)果。（3）PYAI-K210開(kāi)發(fā)板和stm32最小系統(tǒng)板之間進(jìn)行串口通信，stm32最小系統(tǒng)板能夠接受到識(shí)別AprilTAG的結(jié)果并能夠通過(guò)LCD屏顯示出來(lái)（4）stm32最小系統(tǒng)板根據(jù)接收到的AprilTAG的結(jié)果，發(fā)出不同的PWM信號(hào)，從而來(lái)控制小車的電機(jī)，進(jìn)而控制小車的前進(jìn)、停止、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。2系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)采用了STM32F103C8T6作為物流搬運(yùn)小車系統(tǒng)的主控芯片，然后為該系統(tǒng)搭配電源模塊、功率驅(qū)動(dòng)模塊、LCD顯示模塊、傳感器模塊與通信接口模塊控制物流搬運(yùn)小車移動(dòng)，如圖2.1所示。本次系統(tǒng)共用到了PYAI-K210開(kāi)發(fā)板和stm32最小系統(tǒng)板及其開(kāi)發(fā)板。其中傳感器模塊負(fù)責(zé)去檢測(cè)識(shí)別AprilTAG，通信接口模塊負(fù)責(zé)將識(shí)別結(jié)果通過(guò)串口發(fā)送給stm32最小系統(tǒng)板。電源模塊負(fù)責(zé)去為PYAI-K210開(kāi)發(fā)板和stm32最小系統(tǒng)板及其開(kāi)發(fā)板供電。LCD顯示模塊負(fù)責(zé)去顯示傳感器模塊所識(shí)別的結(jié)果。功率驅(qū)動(dòng)模塊負(fù)責(zé)接收stm32最小系統(tǒng)板所發(fā)出的PWM信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片控制電機(jī)運(yùn)作。圖2.1基于AprilTAG物流搬運(yùn)小車的系統(tǒng)框圖2.2物流小車傳感器模塊選型物流小車傳感器模塊主要的任務(wù)是檢測(cè)與識(shí)別AprilTAG，在本系統(tǒng)中對(duì)于傳感器模塊的選型有兩種選擇：星瞳科技的Openmv和01studio的PYAI-K210。Openmv可以看作是一個(gè)能夠進(jìn)行編程的攝像頭，并且在這個(gè)攝像頭內(nèi)部配置了一些圖像處理算法，上手簡(jiǎn)單易學(xué)。其攝像頭小巧、功耗低、成本低，Openmv的I/O引腳輸出電壓都是3.3V，而且能夠耐受5V的電壓。其攝像頭模塊可以拆卸下來(lái)，并且能夠允許很多不同的感光元件來(lái)進(jìn)行連接。它除了可以進(jìn)行AprilTAG檢測(cè)識(shí)別之外，還可以進(jìn)行人臉檢測(cè)，顏色追蹤，二維碼條形碼的識(shí)別。PYAI-K210則是由01studio所研發(fā)，基于嘉南科技設(shè)計(jì)的芯片K210，它內(nèi)部采用了RISC-V處理器的架構(gòu)，及機(jī)器視覺(jué)、機(jī)器聽(tīng)覺(jué)于一體，可以廣泛地應(yīng)用于許多場(chǎng)景中，擁有自主的IP內(nèi)核，其可編程能力強(qiáng)，PYAI-K210擁有雙核64位的處理器，內(nèi)部配置了許多硬件加速的單元如KPU、FPU等，并且其KPU可以運(yùn)行現(xiàn)有的各種AI算法模型和自己訓(xùn)練的各種算法模型，而且支持各種機(jī)器視覺(jué)的功能。雖然Openmv的圖像比PYAI-K210清楚，且支持的視頻格式多于PYAI-K210，可以說(shuō)如果是單純的攝像，Openmv那一定是個(gè)非常不錯(cuò)的選擇。但是本次選擇PYAI-K210的主要原因是其算力強(qiáng)，甚至高于了樹(shù)莓派和JetsonNano，而且其價(jià)格更加實(shí)惠，性價(jià)比更高。雖然兩者都沒(méi)有GPU的單元，但是PYAI-K210有一塊KPU來(lái)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元加速，在低功耗的情況下其內(nèi)部的KPU也能夠完成卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算，并且能夠時(shí)時(shí)刻刻地去獲得被檢測(cè)目標(biāo)的大小、坐標(biāo)等等的各種信息?？偟膩?lái)說(shuō)如果把Openmv比作是轎車的話，那么PYAI-K210可以說(shuō)是跑車了，其集高性能和高性價(jià)比于一體，所以本次系統(tǒng)的傳感器模塊選擇PYAI-K210開(kāi)發(fā)板。2.3主控芯片選型本系統(tǒng)選擇了STM32F103C8T6作為主控芯片，其最小系統(tǒng)板如圖2.2所示，該最小系統(tǒng)板負(fù)責(zé)接收串口發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理，然后生成PWM信號(hào)。對(duì)于本系統(tǒng)有三種主控芯片選型方案：AT89C51、ATmega16、STM32F103C8T6。圖2.2STM32最小系統(tǒng)板作為應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)8位單片機(jī)AT89C51，它擁有近乎非常完善的總線專用寄存器，面向控制的指令系統(tǒng)。單片機(jī)內(nèi)部擁有一個(gè)可擦可編程只讀存儲(chǔ)器和EEPROM技術(shù)相互結(jié)合產(chǎn)生的閃爍存儲(chǔ)器，既擁有前者那樣可編程的強(qiáng)大控制力，又擁有后者那樣電可擦除的高操作性能，與此同時(shí)還能夠快速的訪問(wèn)。因?yàn)檫@些特點(diǎn)使得這個(gè)單片機(jī)擁有了非常高的可靠性、實(shí)用性，并且讓它在同類的芯片中因價(jià)格和性能脫穎而出。該單片機(jī)和51單片機(jī)的信息指令系統(tǒng)能夠相互兼容，并且內(nèi)部的EEPROM允許能夠反復(fù)不斷地進(jìn)行在線編輯通過(guò)它的程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。AT89C51芯片其自身的優(yōu)越性更加展現(xiàn)在對(duì)于一般EEPROM的字節(jié)寫入時(shí)間與字節(jié)擦除時(shí)間都是10毫秒，就實(shí)時(shí)系統(tǒng)而言，這是不可能在短時(shí)間內(nèi)完成的任務(wù)而本芯片的EEPROM卻可以很短的時(shí)間完成，并且其抗干擾能力強(qiáng)，能夠容易地進(jìn)行過(guò)靜放電、群脈沖等測(cè)試。但是它的AD、EEPROM等功能需要依靠外設(shè)擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣既增加了硬件的負(fù)擔(dān)力也加大了軟件的負(fù)擔(dān)力。雖說(shuō)其I/O引腳使用起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單方便，但是它最大的軟肋高電平時(shí)無(wú)輸出能力也成為一個(gè)很大的缺陷。AT89C51單片機(jī)自身運(yùn)行速度并不快，特別是在數(shù)據(jù)指針?lè)矫?，如果能夠得到改進(jìn)增強(qiáng)，也許能夠給編程帶來(lái)方便。其單片機(jī)保護(hù)能力很差容易燒毀芯片。作為高性能、高速度、低功耗的8位單片機(jī)ATmega16，它省去了關(guān)于累加器A的結(jié)構(gòu)，而通過(guò)其R16-31寄存器來(lái)代替了累加器A的功能。在ATmega16中，并沒(méi)有上者所說(shuō)的51單片機(jī)運(yùn)行速度過(guò)慢的雙數(shù)據(jù)指針，ATmega16是通過(guò)16位寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)指針的一系列相關(guān)功能，并且內(nèi)部配置了三個(gè)16位寄存器來(lái)代替，相當(dāng)于擁有了三組數(shù)據(jù)指針。在實(shí)現(xiàn)這些功能的同時(shí)還能夠做后增量或者先減量操作，而在上者51單片機(jī)中，所有的邏輯運(yùn)算都需要放在累加器A中來(lái)進(jìn)行處理運(yùn)算，而ATmega16卻可以在隨意兩個(gè)寄存器之間任意進(jìn)行，完全節(jié)省掉了在累加器A中的反復(fù)折騰，憑借這些就可以在上者AT89C51單片機(jī)中領(lǐng)先而出。ATmega16單片機(jī)擁有著大部分為單周期以字為單位的指令，它可以在執(zhí)行本指令的功能的同時(shí)去完成即將到來(lái)的指令的讀取動(dòng)作。但是在ATmega16單片機(jī)的32個(gè)通用寄存器中，擁有了16個(gè)不能夠直接進(jìn)行立即數(shù)操作的通用寄存器，因此它的通用性上就不如所有寄存器都可以直接和立即數(shù)進(jìn)行操作的51單片那樣，所以其通用性比較差。其優(yōu)點(diǎn)使得ATmega16在市場(chǎng)上一直在進(jìn)行增長(zhǎng)，但占有率還是不如51單片機(jī)。綜合前兩者考慮，本系統(tǒng)選擇了第三個(gè)選擇stm32系列的單片機(jī)，stm32系列單片機(jī)作為著性價(jià)比超級(jí)高的單片機(jī)占有著市場(chǎng)，憑借著強(qiáng)大的功能和性價(jià)比，讓大多數(shù)系列的單片機(jī)都不能夠達(dá)到。本系統(tǒng)選擇了stm32系列中的增強(qiáng)型芯片STM32F103C8T6，從其核心單片機(jī)結(jié)構(gòu)來(lái)看，它擁有著可以達(dá)到512KB的內(nèi)設(shè)RAM和32字節(jié)的存儲(chǔ)器，兼具著嵌入式Flash和64K的SRAM，能夠及其方便地在系統(tǒng)中存儲(chǔ)各種程序數(shù)據(jù)。憑借著芯片中自帶的A/D轉(zhuǎn)換功能，采用RS485通信方式與各個(gè)模塊連接通信，直接輸入采集各種的模擬量和開(kāi)關(guān)量。在片內(nèi)外設(shè)方面，stm32的外設(shè)豐富且功能強(qiáng)大，相比而言AT89C51單片機(jī)卻只有兩個(gè)定時(shí)器和兩個(gè)外部中斷，但是stm32有很多定時(shí)器，且每個(gè)定時(shí)器的功能都是十分的強(qiáng)大，比如自帶PWM模式、輸入捕獲、編碼器模式等等的功能，通過(guò)內(nèi)部定時(shí)器甚至可以配置多到16個(gè)外部中斷，另外它還支持IIC、DMA、以太網(wǎng)等外設(shè)，而對(duì)于51系列單片機(jī)來(lái)講對(duì)于這些外設(shè)功能的實(shí)現(xiàn)只能通過(guò)CPU指令控制引腳的高低電平變化來(lái)進(jìn)行模擬，多任務(wù)模式非常的占用CPU內(nèi)部資源，并不適合去完成多任務(wù)高實(shí)時(shí)性的控制工作。無(wú)論是從處理速度還是外圍設(shè)備或者是價(jià)格上，stm32系列的單片機(jī)都具有著很大的優(yōu)勢(shì)，并且其抗干擾能力不會(huì)比前兩者差，綜合起來(lái)說(shuō)，就是速度快，外設(shè)強(qiáng)大，價(jià)格實(shí)惠。要說(shuō)缺點(diǎn)的話，可能就是它暫時(shí)還沒(méi)有內(nèi)部集成EEPROM，但可以使用其嵌入式Flash的IAP功能去代替EEPROM的功能，并且可靠性高。2.4小車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小車的車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是選擇了一種差速驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)模式，利用兩個(gè)相互獨(dú)立的電機(jī)來(lái)對(duì)小車的啟動(dòng)停止和方向進(jìn)行控制。在小車的前方位置設(shè)置了一個(gè)萬(wàn)向輪來(lái)使小車保持平衡并能夠自由的轉(zhuǎn)向，從這樣的結(jié)構(gòu)來(lái)看，本次物流搬運(yùn)小車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，控制起來(lái)相對(duì)方便，只需要控制兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度就可以控制小車進(jìn)行左右轉(zhuǎn)向。車體結(jié)構(gòu)如下圖2.3。圖2.3小車的車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖2.5系統(tǒng)編程軟件選型小車的傳感器模塊負(fù)責(zé)調(diào)用攝像頭進(jìn)行AprilTAG的掃描識(shí)別，PYAI-K210開(kāi)發(fā)板的通信接口模塊負(fù)責(zé)將識(shí)別的結(jié)果通過(guò)串口傳送給stm32最小系統(tǒng)板，其中這兩個(gè)模塊的編程我選擇了MaixPy，它能夠?qū)icropython下載到K210開(kāi)發(fā)板上，MaixPy不但能夠支持單片機(jī)的常規(guī)操作，而且軟件集成了硬件加速的AI機(jī)器視覺(jué)算法以及麥克風(fēng)陣列等一系列相關(guān)的算法。小車剩余模塊的編寫全是用了Keil4軟件進(jìn)行編寫，作為在單片機(jī)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的編程軟件中非常優(yōu)秀的存在，它能夠?qū)⑼ㄟ^(guò)C語(yǔ)言編寫的程序代碼通過(guò)編譯器轉(zhuǎn)化為機(jī)器碼，生成hex文件通過(guò)燒錄寫入單片機(jī)中。不管是別的MCS-51架構(gòu)的單片機(jī)，還是ARM體系它都能夠進(jìn)行編輯編譯和仿真。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1物流搬運(yùn)小車電源電路設(shè)計(jì)任何的電子系統(tǒng)都需要供電，就像我們?nèi)硕夹枰燥堃粯?，這是必須的，在本次物流搬運(yùn)小車的電源模塊的設(shè)計(jì)中，我采用了5V直流供電，將電源接入到了各個(gè)芯片的對(duì)應(yīng)引腳。本次物流搬運(yùn)小車的電源模塊如下圖3.1所示。圖3.1物流搬運(yùn)小車電源模塊電路圖本小車電源模塊的電源供電口采用USB接口，可以看到原理圖中USB1的第一個(gè)引腳就是5V的電源腳，所以本小車采用USB線供電。當(dāng)電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)后，如果電源的指示燈DP1會(huì)亮起來(lái)，那么就表示該物流搬運(yùn)小車的電源模塊電路正常。其中本物流搬運(yùn)小車通過(guò)5V直流電供電，但是本次物流搬運(yùn)小車設(shè)計(jì)中選用stm32最小系統(tǒng)板，該最小系統(tǒng)板的最高電壓為3.3V，這里就用到了最小系統(tǒng)板中的穩(wěn)壓芯片AMSS1117系列3.3V，如圖2.4所示。將5V的直流電源轉(zhuǎn)為3.3V的直流電源，在這里也作為了對(duì)小車主控芯片的保護(hù)電路。圖3.2stm32最小系統(tǒng)板穩(wěn)壓模塊電路圖3.2物流搬運(yùn)小車傳感器電路設(shè)計(jì)在各種各樣的信息資源中，圖像可以說(shuō)是非常直觀，并且可以說(shuō)是信息含量非常豐富，而圖像作為機(jī)器視覺(jué)的核心部分被廣泛地應(yīng)用在了各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，如安防、探測(cè)等。而在本次物流搬運(yùn)小車設(shè)計(jì)中，將選用OV2640攝像頭模塊作為小車的傳感器模塊去掃描識(shí)別AprilTAG。按照?qǐng)D像傳感器的材料可以把攝像頭分為兩類：CCD和CMOS。在目前CCD類型的攝像頭被廣泛地應(yīng)用在數(shù)碼相機(jī)上，它采用了非常特殊的一種半導(dǎo)體材料，并且通過(guò)按照矩陣排列的大量且相互獨(dú)立的光敏元件組合而成。這類攝像頭所拍攝的圖像大多是對(duì)比度高且動(dòng)態(tài)性好，但是其供電的電壓高，一般都是需要工作電壓在12V。在我們小車的運(yùn)行中，電機(jī)在停止和啟動(dòng)時(shí)能夠產(chǎn)生很大的沖擊電流，如果采用這種類型攝像頭可能會(huì)對(duì)12V的升壓模塊造成損傷。而且該類型的攝像頭耗電會(huì)比較嚴(yán)重，可能會(huì)導(dǎo)致我們小車所掃描的AprilTAG圖像不穩(wěn)定。CMOS類型的攝像頭采用的也是一種能夠感受光線變化的半導(dǎo)體，該類型攝像頭的成像主要是通過(guò)CMOS的帶正負(fù)電的晶體來(lái)實(shí)現(xiàn)。該類型的攝像頭結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單體積小，圖像的穩(wěn)定性很高，只要用一個(gè)單電源3V或者5V供電即可，其耗電比CCD類型低，但是CMOS類型的攝像頭的動(dòng)態(tài)性能卻不如CCD類型攝像頭。在物流搬運(yùn)小車的運(yùn)行中，攝像頭所拍攝的圖像可能會(huì)因小車的運(yùn)動(dòng)變得模糊，為了保證我們物流搬運(yùn)小車的穩(wěn)定性，我選擇了穩(wěn)定性較好的CMOS類型的攝像頭模塊OV2640。作為本次物流搬運(yùn)小車傳感器模塊的OV2640攝像頭模塊，它是一顆UXGA的圖像傳感器，最高幀可以達(dá)到15幀每秒。該攝像頭模塊支持許多自動(dòng)控制的功能，并且支持圖像壓縮，前段采用了采光窗口，是一個(gè)高靈敏度、低電壓的攝像頭模塊，非常適合嵌入式應(yīng)用與開(kāi)發(fā)，其原理圖如下圖3.3所示。圖3.3物流搬運(yùn)小車傳感器模塊電路圖本次物流搬運(yùn)小車傳感器模塊的PCB圖如下圖3.4所示。圖3.4物流搬運(yùn)小車傳感器模塊PCB圖3.3物流搬運(yùn)小車通信接口電路設(shè)計(jì)本次物流搬運(yùn)小車的通信接口的實(shí)現(xiàn)采用串口通信的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。串口是一個(gè)很常用的通信接口，有許多的產(chǎn)品和模塊都使用了串口通信來(lái)進(jìn)行收取和發(fā)送指令、傳輸數(shù)據(jù)，這樣做的目的是為了讓用戶不需要去了解底層的實(shí)現(xiàn)原來(lái)，就可以很輕松的去使用串口通信的功能。本次設(shè)計(jì)是讓PYAI-K210開(kāi)發(fā)板和stm32最小系統(tǒng)板進(jìn)行串口通信，其中PYAI-K210開(kāi)發(fā)板的串口我選擇了IO6,I07串口引腳，其串口引腳如下圖3.5所示。圖3.5PYAI-K210開(kāi)發(fā)板串口引腳圖本次設(shè)計(jì)通過(guò)串口來(lái)實(shí)現(xiàn)PYAI-K210開(kāi)發(fā)板和stm32實(shí)現(xiàn)通信，其電路接線圖如下圖3.6所示。圖3.6物流搬運(yùn)小車串口通信接線圖3.4物流搬運(yùn)小車功率驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)在本次物流搬運(yùn)小車的功率驅(qū)動(dòng)電路中如果直接采用芯片GPIO的管腳去控制物流搬運(yùn)小車的電機(jī)，可能會(huì)導(dǎo)致我們物流搬運(yùn)小車驅(qū)動(dòng)不起來(lái)甚至可能會(huì)導(dǎo)致芯片燒毀。為此本次設(shè)計(jì)選擇搭建一個(gè)外部的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)物流搬運(yùn)小車的電機(jī)，驅(qū)動(dòng)芯片選擇TC1508S，TC1508S驅(qū)動(dòng)芯片擁有一個(gè)雙通道的直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，既可以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，也可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。該驅(qū)動(dòng)芯片擁有寬電壓的工作范圍，能夠驅(qū)動(dòng)前進(jìn)、剎車等功能，擁有著很低的工作電流與待機(jī)電流。本次物流搬運(yùn)小車的功率驅(qū)動(dòng)電路如下圖3.4所示。圖3.7物流搬運(yùn)小車功率驅(qū)動(dòng)電路圖由上圖可以看出，該芯片的輸入信號(hào)是從INA、INB獲得，然后芯片的輸出信號(hào)通過(guò)J81這個(gè)端子引出。輸入信號(hào)的獲取則是從stm32的P1.6和P2.0管腳獲得。信號(hào)的輸出則是輸出給了物流搬運(yùn)小車的電機(jī)，本次設(shè)計(jì)中物流搬運(yùn)小車的電機(jī)我選用了直流電機(jī)，它是一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，能夠?qū)⒅绷麟娔苻D(zhuǎn)化為機(jī)械能。直流電機(jī)其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是由定子和轉(zhuǎn)子組成。其中定子在物流搬運(yùn)小車直流電機(jī)工作的時(shí)候是靜止的，它的功能是負(fù)責(zé)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)。而轉(zhuǎn)子在物流搬運(yùn)小車工作時(shí)負(fù)責(zé)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3.5物流搬運(yùn)小車整體電路設(shè)計(jì)本次物流搬運(yùn)小車整體電路圖如下圖3.8所示。圖3.8物流搬運(yùn)小車整體電路圖如上圖物流搬運(yùn)小車的基本工作原理為：首先物流搬運(yùn)小車通過(guò)USB1接口獲得5V的電源供電，當(dāng)DP1亮起說(shuō)明我們的物流搬運(yùn)小車獲得了供電，然后STM32F103C8T6芯片通過(guò)它的VCC管腳獲電，通過(guò)芯片的P3.0和P3.1管腳的RXD和TXD接收到來(lái)自PYAI-K210開(kāi)發(fā)板攝像頭模塊傳來(lái)的AprilTAG識(shí)別結(jié)果，然后通過(guò)芯片的P0.0、P0.1、P2.7、P2.6、P2.5管腳接連LCD9648顯示屏，顯示傳來(lái)的AprilTAG識(shí)別結(jié)果。芯片根據(jù)AprilTAG識(shí)別結(jié)果不同，來(lái)生成不同的PWM信號(hào)，通過(guò)P1.6和P2.0管腳發(fā)送給了驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)芯片在輸出給電機(jī)。物流搬運(yùn)小車的PCB圖如下圖3.9所示。圖3.9物流搬運(yùn)小車PCB圖4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1物流搬運(yùn)小車整體功能流程設(shè)計(jì)4.1.1物流搬運(yùn)小車整體功能流程本次物流搬運(yùn)小車其整體功能流程圖如下圖4.1所示。圖4.1物流搬運(yùn)小車整體功能流程圖本物流搬運(yùn)小車在上電初始化后，調(diào)用攝像頭模塊對(duì)AprilTAG進(jìn)行檢測(cè)，如果沒(méi)有檢測(cè)到AprilTAG，攝像頭會(huì)繼續(xù)檢測(cè)，如果檢測(cè)到了會(huì)對(duì)AprilTAG進(jìn)行識(shí)別并將識(shí)別的結(jié)果發(fā)送至串行終端，并且會(huì)通過(guò)串口通信的方式發(fā)送給我們的物流搬運(yùn)小車的主控芯片，讓主控芯片做出對(duì)應(yīng)的處理，在對(duì)獲得的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行LCD屏幕顯示的同時(shí)，主控芯片發(fā)送PWM信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片到達(dá)電機(jī)，從而小車做出對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。4.1.2物流搬運(yùn)小車整體功能優(yōu)缺點(diǎn)本次物流搬運(yùn)小車的設(shè)計(jì)，是基于AprilTAG識(shí)別的，屬于機(jī)器視覺(jué)，比那些基于磁導(dǎo)航的物流搬運(yùn)小車定位更為精確，這樣的導(dǎo)航方式使得本次設(shè)計(jì)的物流搬運(yùn)小車具有結(jié)構(gòu)小巧靈活，對(duì)物流搬運(yùn)小車鋪設(shè)路徑以及改變物流搬運(yùn)小車的路徑比較方便等特點(diǎn)，而且在物流搬運(yùn)小車運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)聲光沒(méi)有干擾，不會(huì)影響到別的依靠聲光而工作的倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人。本次基于AprilTAG的物流搬運(yùn)小車，對(duì)于其路徑的問(wèn)題可能需要定期的維護(hù)，防止AprilTAG被磨壞，而且可能會(huì)對(duì)倉(cāng)庫(kù)的場(chǎng)地平整程度有很高的要求，如果場(chǎng)地不平整，AprilTAG可能不會(huì)被容易地檢測(cè)出來(lái)，從而導(dǎo)致小車的路徑出錯(cuò)。4.2物流搬運(yùn)小車傳感器模塊軟件設(shè)計(jì)本物流搬運(yùn)小車的傳感器模塊的軟件設(shè)計(jì)主要是打開(kāi)調(diào)試攝像頭，其流程圖如下圖4.2所示。圖4.2物流搬運(yùn)小車傳感器模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖通過(guò)import導(dǎo)入攝像頭對(duì)象sensor，通過(guò)調(diào)用攝像頭對(duì)象sensor的reset方法將攝像頭進(jìn)行初始化配置，通過(guò)調(diào)用set_pixformat方法對(duì)攝像頭進(jìn)行設(shè)置像素格式，在設(shè)置像素格式這個(gè)方法內(nèi)，可以設(shè)置成GRAYSCAL灰度圖像和RGB565彩色圖像，彩色圖像的處理速度要比灰色圖像慢。然后通過(guò)調(diào)用set_framesize方法設(shè)置每幀的大小，在本程序中設(shè)置為QQVGA模式即160*120圖像尺寸。再之后是設(shè)置skip_frames方法讓攝像頭在等待時(shí)間后變得穩(wěn)定。用相機(jī)拍攝一張照片的方法是snapshot，通過(guò)它返回image對(duì)象，然后可讓LCD屏顯示。4.3物流搬運(yùn)小車通信接口模塊軟件設(shè)計(jì)4.3.1通信接口模塊軟件方案設(shè)計(jì)在stm32最小系統(tǒng)板這部分，單片機(jī)接收數(shù)據(jù)的方式有中斷和查詢兩種方式，所謂的查詢方式就是在物流搬運(yùn)小車的程序主循環(huán)當(dāng)中，不斷地去循環(huán)檢查標(biāo)志位、去接收數(shù)據(jù)，如果標(biāo)志位檢測(cè)為1就說(shuō)明我們接收到了串口數(shù)據(jù)，然后再去對(duì)串口接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這樣做的好處是在編程上比較簡(jiǎn)單，并且物流搬運(yùn)小車主程序不會(huì)被中斷，當(dāng)我們需要接收串口數(shù)據(jù)的時(shí)候再去接收查詢，不需要接收數(shù)據(jù)的時(shí)候甚至可以不去管它，但是查詢方式有一個(gè)很致命的缺點(diǎn)，就是失去了實(shí)時(shí)性。因?yàn)樵谖覀兊木幊坍?dāng)中，查詢程序只能作為整個(gè)主程序其中的一小部分，我們還會(huì)有其他的程序功能需要處理實(shí)現(xiàn)，假設(shè)我們?cè)谧鲆粋€(gè)項(xiàng)目的時(shí)候，串口接收到的數(shù)據(jù)必須要求馬上去處理，這種時(shí)候如果是等待主函數(shù)查詢到串口的標(biāo)志位，那么時(shí)間上可能已經(jīng)過(guò)去了很久，而本次物流搬運(yùn)小車系統(tǒng)中，必須解決對(duì)實(shí)時(shí)性及時(shí)處理的要求，所以在stm32最小系統(tǒng)板的通信接口模塊軟件設(shè)計(jì)中我選用了串口中斷的方式去接收PYAI-K210開(kāi)發(fā)板發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。4.3.2通信接口模塊軟件設(shè)計(jì)物流搬運(yùn)小車的通信接口模塊分為PYAI-K210開(kāi)發(fā)板和stm32最小系統(tǒng)板，其中PYAI-K210開(kāi)發(fā)板通信接口模塊的軟件流程圖如下圖4.3所示。圖4.3PYAI-K210開(kāi)發(fā)板通信接口模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖在PYAI-K210開(kāi)發(fā)板的通信接口模塊軟件設(shè)計(jì)中，首先通過(guò)import導(dǎo)入串口模塊，然后配置串口的引腳IO6和IO7，之后調(diào)用machine.UART方法創(chuàng)建了UART對(duì)象，配置了其串口編號(hào)、波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位、串口接收超時(shí)的時(shí)間和串口接收緩沖的大小。然后調(diào)用UART.read方法可以讀取串口中緩沖的數(shù)據(jù)，調(diào)用UART.write可以通過(guò)串口發(fā)送數(shù)據(jù)。stm32最小系統(tǒng)板的通信接口模塊的軟件流程圖如下圖4.4所示。圖4.4stm32最小系統(tǒng)板通信接口模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖在stm32最小系統(tǒng)板的通信接口模塊軟件設(shè)計(jì)中首先進(jìn)行了其端口、系統(tǒng)時(shí)鐘的初始化，之后配置了中斷模式，最后對(duì)其串口進(jìn)行了配置和初始化，設(shè)置了其波特率，數(shù)據(jù)格式的字長(zhǎng)，配置其停止位、校驗(yàn)位，然后對(duì)其初始化，選用ENABLE開(kāi)啟串口中斷。在main函數(shù)里調(diào)用了這四個(gè)初始化配置，當(dāng)檢測(cè)到指定的USART發(fā)來(lái)數(shù)據(jù)時(shí)，程序就會(huì)發(fā)生串口中斷，去執(zhí)行串口中斷的服務(wù)程序，檢測(cè)標(biāo)志位并去接收PYAI-K210開(kāi)發(fā)板發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。使用這種方式進(jìn)行處理，每次串口在收到數(shù)據(jù)之后，都會(huì)自動(dòng)地中斷主函數(shù)中的程序，直接跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)的程序，執(zhí)行接收后，再跳回到主函數(shù)內(nèi)容中。這種使用中斷的方式，能夠保證串口在收到數(shù)據(jù)的一瞬間，馬上跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序，來(lái)做及時(shí)的處理，不會(huì)有任何時(shí)間上的耽擱，對(duì)我們本次物流搬運(yùn)小車的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是非常合適的。而在物流搬運(yùn)小車系統(tǒng)的中斷服務(wù)函數(shù)當(dāng)中，加入了一條判斷語(yǔ)句，if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!=RESET)，在這條判斷語(yǔ)句中加入了一個(gè)函數(shù)USART_GetITStatus，它的功能是檢查指定的USART中斷是否發(fā)生，在這里函數(shù)里我們處理的是USART_IT_RXNE接收中斷，因?yàn)橛泻芏喾N方式都能夠發(fā)生中斷進(jìn)入中斷服務(wù)函數(shù)，比如發(fā)送中斷、溢出錯(cuò)誤中斷等等，所以必須確保我們處理到的中斷是接收中斷才可以。所以在中斷服務(wù)函數(shù)中，只有我們的串口接收到數(shù)據(jù)，才會(huì)進(jìn)入到中斷服務(wù)函數(shù)。如果我們需要接收多個(gè)數(shù)據(jù)，可以創(chuàng)建一個(gè)數(shù)組用來(lái)接收多個(gè)數(shù)據(jù)信息。4.4物流搬運(yùn)小車LCD顯示模塊軟件設(shè)計(jì)本次物流搬運(yùn)小車的LCD顯示模塊選用了LCD9648液晶屏，其軟件設(shè)計(jì)流程圖如下圖4.5所示。圖4.5物流搬運(yùn)小車LCD顯示模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖在程序的開(kāi)始時(shí)導(dǎo)入了LCD9648模塊即LCD9648.h文件，在LCD9648.h文件中我們共用到了三個(gè)被定義好的函數(shù)，初始化函數(shù)、界面清空函數(shù)、顯示數(shù)字函數(shù)。在本次物流搬運(yùn)小車的設(shè)計(jì)中，我根據(jù)小車獲取到的AprilTAG結(jié)果不同，總共設(shè)置了5個(gè)檔位，其中在0號(hào)檔位的時(shí)候是小車的初始檔位，在該檔位下表示小車已經(jīng)啟動(dòng)，準(zhǔn)備工作。在1號(hào)檔位的時(shí)候表示是剎車擋位，當(dāng)小車在工作的時(shí)候掃描獲得了1號(hào)檔位就要進(jìn)行剎車停止，等待工人們給小車裝貨或者卸貨。在2號(hào)檔位的時(shí)候表示是小車的直線運(yùn)行擋位，小車會(huì)沿著直線一直行走直到掃描獲得別的檔位。在3號(hào)檔位的時(shí)候是小車的左轉(zhuǎn)檔位，當(dāng)小車掃描到3號(hào)檔位的信息時(shí)候，會(huì)進(jìn)行左轉(zhuǎn)向，如果小車在直線行駛而顯示3號(hào)檔位則表示小車剛經(jīng)過(guò)左轉(zhuǎn)而運(yùn)行過(guò)來(lái)，也便于工人們判斷小車來(lái)時(shí)的方向。同理在4號(hào)檔位的時(shí)候是右轉(zhuǎn)檔位，小車在掃描到信息后會(huì)進(jìn)行右轉(zhuǎn)向。而程序中LCD主要的功能就是去顯示小車的這五個(gè)檔位。4.5物流搬運(yùn)小車功率驅(qū)動(dòng)模塊軟件設(shè)計(jì)4.5.1功率驅(qū)動(dòng)模塊軟件方案設(shè)計(jì)本次物流搬運(yùn)小車通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片去控制小車的電機(jī)運(yùn)作，在控制方法上有兩種選擇，首先第一種控制方法是在程序中調(diào)用延時(shí)函數(shù)來(lái)控制物流搬運(yùn)小車的電機(jī)運(yùn)作，程序調(diào)用延時(shí)函數(shù)產(chǎn)生一段時(shí)間高電平，再調(diào)用延時(shí)函數(shù)產(chǎn)生一段時(shí)間互補(bǔ)的低電平，即通過(guò)在一段時(shí)間內(nèi)延時(shí)高低電平時(shí)間來(lái)模擬PWM輸出。因?yàn)檎{(diào)用延時(shí)函數(shù)所采用的是stm32單片機(jī)內(nèi)部自帶的滴答定時(shí)器，所以精度方面會(huì)很高，能夠達(dá)到控制物流搬運(yùn)小車電機(jī)的精度要求。但是如果本次物流搬運(yùn)小車的系統(tǒng)選擇調(diào)用延時(shí)函數(shù)來(lái)控制小車的電機(jī)工作，會(huì)導(dǎo)致STM32F103C8T6該芯片的工作效率低，因?yàn)樵谥餮h(huán)中調(diào)用延時(shí)函數(shù)是需要占用芯片的工作時(shí)間，我們利用stm32最小系統(tǒng)板控制物流搬運(yùn)小車電機(jī)的時(shí)候，就不能實(shí)時(shí)性很高地去處理其他工作。所以在本次物流搬運(yùn)小車的系統(tǒng)中我并沒(méi)有選擇延時(shí)函數(shù)來(lái)控制電機(jī)，而是采用了第二種控制方法，選用stm32單片機(jī)內(nèi)部配置的專用PWM脈寬調(diào)制器，通過(guò)PWM脈寬調(diào)制器來(lái)產(chǎn)生能夠控制物流搬運(yùn)小車電機(jī)工作的高低電平。本系統(tǒng)中選用PWM來(lái)控制電機(jī)，物流搬運(yùn)小車的芯片就不需要參與物流搬運(yùn)小車電機(jī)的控制工作，物流搬運(yùn)小車的芯片可以去控制其他的任務(wù)，在很大的程度上提高了本次物流搬運(yùn)小車的系統(tǒng)內(nèi)部工作效率。PWM即脈沖寬度調(diào)制，它可以簡(jiǎn)單的稱作為脈寬調(diào)制，也就是我們常說(shuō)的占空比。它是利用單片機(jī)的數(shù)字輸出部分也就是高低電平的輸出，來(lái)對(duì)模擬電路來(lái)進(jìn)行有效控制的一種很有效的方式，這也是PWM最為核心的應(yīng)用，其應(yīng)用廣泛，在測(cè)量、通信和功率控制等領(lǐng)域應(yīng)用頗多。在本次物流搬運(yùn)小車的系統(tǒng)中利用PWM信號(hào)來(lái)控制小車電機(jī)進(jìn)行運(yùn)作，實(shí)際上就是利用高低電平所占用的時(shí)間長(zhǎng)度來(lái)決定物流搬運(yùn)小車電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的快慢，其本質(zhì)上是一種模擬控制。PWM的特性是每個(gè)PWM的周期它的長(zhǎng)度固定不變的，PWM多個(gè)周期不斷地輸出就產(chǎn)生了PWM的頻率。也就是說(shuō)，在脈寬調(diào)制中其頻率是固定不變的，唯一變化的是PWM信號(hào)中高電平和低電平時(shí)間長(zhǎng)短的關(guān)系。高電平的長(zhǎng)度短一點(diǎn)其對(duì)應(yīng)的低電平就要長(zhǎng)一點(diǎn)，所以PWM所需要調(diào)制的最本質(zhì)最核心的東西就是高低電平比例的變化，通過(guò)不同的高低電平比例，來(lái)達(dá)到不同的控制效果，這也就是PWM脈寬調(diào)制的最基本原理。在單片機(jī)的內(nèi)部，本身是沒(méi)有時(shí)間這個(gè)概念的，其內(nèi)部時(shí)間的產(chǎn)生本質(zhì)是通過(guò)計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，定時(shí)器實(shí)際上就是以一個(gè)時(shí)鐘周期為單位，以單片機(jī)其主頻晶振的頻率為基準(zhǔn)。每過(guò)一個(gè)時(shí)鐘周期單片機(jī)就會(huì)計(jì)一位，計(jì)數(shù)器可以從0開(kāi)始累加，也可以從設(shè)定的值開(kāi)始遞減，每隔一個(gè)機(jī)械周期即一個(gè)主晶振頻率的周期，計(jì)數(shù)器就會(huì)加一或者減一，當(dāng)加到或者減到頭的時(shí)候，產(chǎn)生溢出信號(hào)，將計(jì)數(shù)器清零重新開(kāi)始。在stm32中脈寬調(diào)制就是由定時(shí)器產(chǎn)生，其包括了一個(gè)高級(jí)定時(shí)器TIM1，外加三個(gè)普通的定時(shí)器TIM2、3、4。其中TIM2、3、4它們?nèi)齻€(gè)定時(shí)器是通用的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)器，其三個(gè)可以同步運(yùn)行，且它們?nèi)齻€(gè)每個(gè)都擁有一個(gè)16位的預(yù)分頻器和16位的自動(dòng)加載遞加或者遞減的計(jì)數(shù)器，擁有四個(gè)相互獨(dú)立的可以用于PWM輸出的通道，也就是說(shuō)這三個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)器可以實(shí)現(xiàn)這四個(gè)功能其中就有我們需要的PWM。在本次物流搬運(yùn)小車的系統(tǒng)中，我選用了TIM3、4兩個(gè)定時(shí)器來(lái)控制小車的兩個(gè)電機(jī)。4.5.2功率驅(qū)動(dòng)模塊軟件設(shè)計(jì)本次物流搬運(yùn)小車功率驅(qū)動(dòng)模塊的軟件設(shè)計(jì)流程圖如下圖4.6所示。如圖在物流搬運(yùn)小車功率驅(qū)動(dòng)模塊的軟件設(shè)計(jì)程序中，在程序開(kāi)始的時(shí)候?qū)肓薖WM.h文件，這是使用PWM功能來(lái)控制電機(jī)的相關(guān)驅(qū)動(dòng)。在主程序里面調(diào)用了TIM3_CH1_PWM_Init與TIM4_CH2_PWM_Init這兩個(gè)函數(shù)，這兩個(gè)函數(shù)就是定時(shí)器的初始化函數(shù)，它們負(fù)責(zé)初始化定時(shí)器三的通道1和定時(shí)器四的通道2。這兩個(gè)函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)，其第一個(gè)參數(shù)是定時(shí)器的溢出值A(chǔ)RR，當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)到與ARR相等的數(shù)值時(shí)，定時(shí)器會(huì)產(chǎn)生溢出的信號(hào)，并清零。其第二個(gè)參數(shù)是分頻系數(shù)，它的功能是對(duì)定時(shí)器的時(shí)鐘來(lái)源進(jìn)行分頻，如定時(shí)器所使用的定時(shí)器使用的時(shí)鐘是72MHz，則可通過(guò)第二個(gè)參數(shù)對(duì)時(shí)鐘頻率進(jìn)行分頻，分頻之后所輸入的時(shí)鐘頻率變小，定時(shí)器的計(jì)數(shù)時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)，相當(dāng)于計(jì)時(shí)時(shí)間變慢，這樣能夠達(dá)到更長(zhǎng)時(shí)間的計(jì)時(shí)效果，通過(guò)加大分頻系數(shù)，可以達(dá)到更長(zhǎng)時(shí)間的定時(shí)效果。然后調(diào)用TIM_SetCompare這個(gè)函數(shù)對(duì)定時(shí)器的CCR值進(jìn)行設(shè)置，CCR即PWM占空比，其共有兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是定時(shí)器的名字，選擇需要設(shè)置的定時(shí)器。其二個(gè)參數(shù)是CCR值，也就是對(duì)其高低電平比例進(jìn)行設(shè)置，在本代碼中ARR值為499，當(dāng)我們CCR值設(shè)置為499時(shí)，全為低電平，小車停止。在小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中為了防止其速度過(guò)快而帶來(lái)的各種安全隱患，所以設(shè)置了其運(yùn)動(dòng)時(shí)CCR值為300。在主程序中對(duì)兩個(gè)定時(shí)器3、4進(jìn)行初始化，設(shè)置了其CCR初始值為499也就是小車處于第0號(hào)檔位，停止等待的階段。之后如果接收到了來(lái)自PYAI-K210開(kāi)發(fā)板傳來(lái)的數(shù)據(jù)，那么就會(huì)進(jìn)入串口中斷函數(shù)，當(dāng)接收到2號(hào)檔位的信息時(shí)，定時(shí)器3、4的CCR值全部設(shè)置為300，讓它不至于過(guò)快的進(jìn)行直線行駛。當(dāng)接收到1號(hào)檔位的信息時(shí)，兩個(gè)定時(shí)器的CC值變?yōu)?99，進(jìn)行剎車操作，等待工人對(duì)物流搬運(yùn)小車進(jìn)行裝卸貨物。當(dāng)接收到3號(hào)4號(hào)檔位的信息時(shí)，就會(huì)讓其中一個(gè)定時(shí)器的CCR值為300，另一個(gè)CCR值為499，并且延時(shí)一小段時(shí)間，這段時(shí)間就是小車進(jìn)行轉(zhuǎn)向的時(shí)間，過(guò)了這段時(shí)間之后再次讓兩個(gè)定時(shí)器CCR值變?yōu)?00，讓小車再轉(zhuǎn)向后繼續(xù)前進(jìn)。圖4.6物流搬運(yùn)小車功率驅(qū)動(dòng)模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖4.6物流搬運(yùn)小車AprilTAG識(shí)別程序軟件設(shè)計(jì)4.6.1對(duì)AprilTAG識(shí)別原理AprilTAG是一種基準(zhǔn)標(biāo)志，它與二維碼非常的相似，但是與二維碼的復(fù)雜程度比起來(lái)還是簡(jiǎn)單了不少，并且能夠滿足實(shí)時(shí)性的要求，AprilTAG標(biāo)記在機(jī)器視覺(jué)這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)要比二維碼更有用處，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)AprilTAG計(jì)算出位置、方向等許多信息來(lái)完成各種任務(wù)。通過(guò)識(shí)別AprilTAG可以獲得大致兩種信息：其id信息與其3d位置，而在本次物流搬運(yùn)小車的設(shè)計(jì)中，我們選擇將AprilTAG貼在地面上，以便小車上鏡頭朝下的攝像頭可以檢測(cè)識(shí)別的瞬間進(jìn)行線路的調(diào)整，所以在本次AprilTAG的識(shí)別程序中，我只針對(duì)了AprilTAG的id進(jìn)行了識(shí)別，這樣既可以模擬物流小車在倉(cāng)庫(kù)情境下的工作情況，也會(huì)讓小車在針對(duì)AprilTAG識(shí)別結(jié)果做出反應(yīng)的代碼中變得不那么復(fù)雜。AprilTAG有許多的種類，在本次設(shè)計(jì)中選用MaixPy自帶的AprilTAG生成器所推薦的TAG36H11這個(gè)種類。AprilTAG的識(shí)別過(guò)程流程圖如下圖4.7所示。圖4.7AprilTAG識(shí)別過(guò)程流程圖AprilTAG的識(shí)別過(guò)程大致可以分為三個(gè)步驟。第一個(gè)步驟是尋找一個(gè)圖像，并檢測(cè)出這個(gè)圖像的邊緣。而第二步則就是根據(jù)檢測(cè)出來(lái)的這個(gè)圖像的邊緣進(jìn)行算法篩選，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)運(yùn)用一種叫邊緣結(jié)構(gòu)分析的算法，用該算法首先會(huì)對(duì)獲得的邊緣進(jìn)行剔除，剔除的主要是那些不是直線邊緣的圖像，然后在直線的邊緣進(jìn)行與其相接的邊緣檢測(cè)，直到最后能夠獲得一個(gè)四邊形的形狀。最后一步則是解碼的過(guò)程，通過(guò)解碼對(duì)檢測(cè)到的四邊形內(nèi)的白色方塊進(jìn)行分類，通過(guò)算法將其分為正例色塊與負(fù)例色塊，將這兩個(gè)色塊設(shè)定為1和0，就得到了AprilTAG的編碼，通過(guò)這個(gè)編碼與AprilTAG編碼庫(kù)內(nèi)的編碼進(jìn)行快速匹配，如果正確則會(huì)輸出其各種信息，錯(cuò)誤的話則就返回第一步繼續(xù)尋找圖像進(jìn)行檢測(cè)。4.6.2物流搬運(yùn)小車AprilTAG識(shí)別程序設(shè)計(jì)物流搬運(yùn)小車AprilTAG識(shí)別程序軟件設(shè)計(jì)流程圖如下圖4.8所示。圖4.8AprilTAG識(shí)別軟件設(shè)計(jì)流程圖如上圖在AprilTAG識(shí)別程序中，導(dǎo)入了之前的攝像頭和串口模塊，并對(duì)攝像頭和串口進(jìn)行了初始化和配置，我們從攝像頭所拍攝的圖像中調(diào)用sensor.snapshot這個(gè)方法來(lái)獲得一個(gè)image對(duì)象，調(diào)用find_apriltags這個(gè)方法，考慮到性能的問(wèn)題，這里將攝像頭幀的大小調(diào)整為160，120，同樣的識(shí)別AprilTAG的區(qū)域就變成了0，0，160，120，而這個(gè)方法的功能就是查找該區(qū)域內(nèi)的所有AprilTAG并返回一個(gè)image.apriltags對(duì)象列表，之后程序使用一個(gè)for循環(huán)，去遍歷這個(gè)列表，獲得里面AprilTAG的id值，并根據(jù)其id值的不同輸出不同的數(shù)。在這里我一共生成了10張AprilTAG，對(duì)應(yīng)的id值就是從0到9，如果識(shí)別到0，那么就通過(guò)串口發(fā)送字符串0，同理識(shí)別1就是發(fā)送1，當(dāng)是偶數(shù)且不是0時(shí)發(fā)送2，當(dāng)是奇數(shù)且不是1時(shí)發(fā)送3。在小車的檔位程序中，我設(shè)置其檔位是這里所發(fā)送的數(shù)再加1，比如識(shí)別到了0，那么就是小車的1號(hào)檔位，也就是小車剎車停車的檔位。5系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程5.1物流搬運(yùn)小車傳感器模塊與K210通信接口模塊調(diào)試本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中物流搬運(yùn)小車傳感器與K210通信接口模塊調(diào)試整合了傳感器模塊攝像頭的代碼與通信接口模塊的代碼和AprilTAG識(shí)別部分的代碼，在調(diào)試中需要識(shí)別AprilTAG并在輸出串行終端，并在串口調(diào)試工具中能夠接受成功，說(shuō)明在PYAI-K210這個(gè)開(kāi)發(fā)板上物流搬運(yùn)小車的所需要的所有模塊以成功實(shí)現(xiàn)。當(dāng)用id號(hào)為0和3的AprilTAG讓PYAI-K210開(kāi)發(fā)板去檢測(cè)時(shí)其結(jié)果如圖5.2所示。圖5.1AprilTAG的id為0和3時(shí)測(cè)試圖在通訊接口模塊的測(cè)試中，我先用PYAI-K210開(kāi)發(fā)板與電腦上位機(jī)進(jìn)行串口通信進(jìn)行測(cè)試，我選用了STC-ISP軟件中的串口助手來(lái)作為測(cè)試工具，并用USB轉(zhuǎn)TTL工具連接PYAI-K210開(kāi)發(fā)板進(jìn)行模擬測(cè)試，其接線圖如下圖5.3所示。圖5.2USB轉(zhuǎn)TTL接線圖打開(kāi)串口助手，選擇串口號(hào)，并設(shè)置其波特率9600，進(jìn)行PYAI-K210開(kāi)發(fā)板發(fā)送數(shù)據(jù)，電腦串口助手接收區(qū)測(cè)試結(jié)果如下圖5.4所示。圖5.3PYAI-K210開(kāi)發(fā)板通信接口模塊測(cè)試圖由以上測(cè)試結(jié)果得知，PYAI-K210攝像頭模塊、通信接口模塊、AprilTAG識(shí)別程序的功能及三個(gè)模塊的整合調(diào)試成功。5.2stm32通信接口模塊、LCD顯示模塊、功率驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)試由于stm32最小系統(tǒng)板可以通過(guò)USB線進(jìn)行串口數(shù)據(jù)的傳輸，此模塊的通信接口模塊的調(diào)試就基于USB線進(jìn)行，其開(kāi)發(fā)板原理圖如圖5.4所示。圖5.4st