地面電力巡檢機器人系統(tǒng)設計

地面電力巡檢機器人系統(tǒng)設計[10],??一個設??備可以??有它的??細胞‘篩選’,使那些Q(C)低的細胞不被用來存儲數(shù)據(jù)。1.3主要研究內容1.閱讀相關文獻確定了設計功能和軟件硬件的選擇方案2.硬件部分采用STM32單片機3.采用C語言完成軟件設計4.將系統(tǒng)進行調試運行并成功實現(xiàn)5.實現(xiàn)的成果為實物該系統(tǒng)應完成的主要功能有:藍牙通信，手機端上位機上位機：1.控制下位機系統(tǒng)移動；2.接收下位機數(shù)據(jù)，并顯示；3.接收到警告信號的提示；下位機：1.系統(tǒng)可收到上位機指令進行移動：前進/后退/右轉/左轉；2.系統(tǒng)可實時監(jiān)測前方障礙物狀況，顯示，然后發(fā)送到上位機；3.系統(tǒng)可隨時監(jiān)測電壓狀況，顯示，并上傳至上位機；4.系統(tǒng)若監(jiān)測發(fā)現(xiàn)電壓有異常，蜂鳴器長響，同時發(fā)送上位機警告信號；5.巡檢機器人具備自主導航的能力，能夠在電力巡檢區(qū)域內自主移動。第2章系統(tǒng)總體結構2.1設計方案本課題是一種地面電力巡檢機器人系統(tǒng)設??計，該??套系統(tǒng)??主要由??交流電??監(jiān)測模??塊、單??片機S??TM3??2、藍??牙通信??模塊、??蜂鳴器??、超聲??波傳感??器模塊??、OL??ED等??部分組??成；采??用ST??M32??單片機??技術將??交流電??監(jiān)測模??塊和超??聲波傳??感器模塊采??集到的??參數(shù)通??過藍牙??通信模??塊發(fā)送??到上位??機，在??上位機??上實時??監(jiān)測前??方障礙??物狀況??監(jiān)測電??壓狀況??顯示，??并發(fā)送??上位機??系統(tǒng)監(jiān)??測到電??壓異常??，蜂鳴??器長響并發(fā)送上位機警告信號。圖2-1結構框圖2.2功能需求分析2.2.1技術路線：1.硬件部分選用單片機STM32F103c8t6、超聲波傳感器模塊、陀機、交流電監(jiān)測模塊、蜂鳴器、藍牙、OLED。

2.軟件平臺程序用keil5;

3.畫原理圖用AD;

4.編程語言用C語言。2.2.2預期結果：作品展示，完成一個地面電力巡檢機器人系統(tǒng)，并且該設計能實現(xiàn)的功能如下：藍牙通信，手機端上位機上位機：1.控制下位機系統(tǒng)移動；2.接收下位機數(shù)據(jù)，并顯示；3.接受警告信號提示；下位機：1.系統(tǒng)可實時接收上位機指令并進行移動：前進/后退/右轉/左轉；2.系統(tǒng)可實時監(jiān)測前方障礙物狀況，顯示，同時發(fā)送至上位機；3.系統(tǒng)可隨時監(jiān)測電壓狀況，顯示，同時發(fā)送至上位機；4.系統(tǒng)若監(jiān)測到電壓有異常，蜂鳴器長響，同時發(fā)送至上位機警告信號。2.3單片機型號選擇8051單片機的處理能力相對較低。它通常具有較低的時鐘頻率和有限的存儲容量，限制了它在處理復雜任務和大規(guī)模應用中的表現(xiàn)。8051單片機的存儲容量有限，包括內部RAM和ROM。這可能限制了復雜程序的編寫和存儲，尤其是在需要處理大量數(shù)據(jù)或具有大型代碼庫的應用中。相對于現(xiàn)代的嵌入式系統(tǒng)，8051單片機缺乏一些現(xiàn)代化功能和接口。例如，缺乏內置的通信接口（如USB、以太網）和現(xiàn)代的外設控制器（如觸摸屏控制器、高分辨率顯示器控制器等）。8051單片機的指令集相對較小，編程模型相對簡單。這可能導致在編寫復雜算法或執(zhí)行高級功能時，編程變得更加困難和繁瑣。圖2-4STM32F103C8T6原理圖STM32系列單片機是??一款高??性能，??功能強??大??的系????列單??片????機。該????系??列單????片機??常????被用于????要??求低????成本??、????高性能????和??低功????耗的??嵌????入式應????用??程序????，其??在????功耗和????集??成方????面也??展????現(xiàn)出良????好??的性????能。??由????于其便????捷??的工????具和??簡????單的結????構??并且????結合??了????強大的????功??能性????，在??業(yè)????界很受??歡迎。??本實驗??采用的最小系統(tǒng)如圖2-4。主控制芯片則選擇STM32F103C8T6，它是由意法半導體集團??基于S??TM3??2系列??ARM??Co??rte??x-M??內核開??發(fā)的一??款具有??64K??B的程??序存儲??器的3??2位微??控制器??。其工??作時需??要2V??~3.??6V的??電壓和-40℃~85℃環(huán)境溫度。表2-41STM32STM32表示ARMCortex-M內核的32位微控制器2FF代表芯片子系列3103103代表增強型系列4CR這一項代表引腳數(shù)，其中T代表36腳，C代表48腳R代表64腳，V代表100腳，Z代表144腳，I代表176腳58B這一項則代表內嵌Flash容量，這其中6代表了32K字節(jié)Flash，8代表了64K字節(jié)Flash，C代表了256K字節(jié)Flash，D代表了384字節(jié)Flash，E代表了512K字節(jié)Flash，G代表了1M字節(jié)Flash6TT這一項代表封裝，其中H代表BGA封裝，T代表LQFP封裝，U代表VFQFPN封裝766這一項代表工作溫度范圍，其中6代表-40——85℃，7代表-40——105℃2.4測距傳感器選擇測距傳感器是一種用于測量物體與傳感器之間距離的設備。常見的測距傳感器包括超聲波傳感器、紅外線傳感器、激光傳感器和雷達傳感器等。下面是對這些傳感器進行簡要介紹：超聲波傳感器：超聲波傳感器通過發(fā)送超聲波脈沖并接收其回波來測量物體與傳感器之間的距離。它利用聲波在空氣中傳播的時間來計算距離。超聲波傳感器通常具有較大的測距范圍，可以達到幾米甚至更遠。它們的成本相對較低，適用于許多應用，如避障、測距和位置檢測等。紅外線傳感器：紅外線傳感器使用紅外線光束來測量物體與傳感器之間的距離。它們通常包括一個紅外發(fā)射器和一個紅外接收器。測量是通過計算光束發(fā)射和接收之間的時間差來完成的。紅外線傳感器在近距離測量方面表現(xiàn)良好，但在長距離測量上可能受到環(huán)境因素（如光照強度和反射率）的影響。激光傳感器：激光傳感器使用激光束測量物體與傳感器之間的距離。它們通過測量激光束的反射時間或相位差來計算距離。激光傳感器通常具有較高的精度和較小的測量誤差，適用于要求較高精度測量的應用，如機器人導航、三維建模和工業(yè)自動化等。雷達傳感器：雷達傳感器使用無線電波來測量物體與傳感器之間的距離。它們發(fā)射射頻脈沖并接收其回波來計算距離。雷達傳感器通常具有較大的測距范圍和高抗干擾能力，適用于遠距離測量和環(huán)境復雜的場景，如航空導航、交通監(jiān)控和氣象預報等。根據(jù)需求，選擇超聲波傳感器進行距離測量是一個不錯的選擇。超聲波傳感器具有較大的測距范圍、低成本和廣泛的應用領域。它們適用于許多場景，如避障機器人、智能車輛、安防系統(tǒng)和工業(yè)自動化等。超聲波傳感器可以提供可靠的距離測量，且對于目標物體的形狀、顏色和表面特性的影響較小。2.5通信模塊選擇通信模塊是用于設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸和通信的關鍵組件。下面是對幾種常見的通信模塊進行簡要介紹和比較，以便選擇藍牙模塊。藍牙模塊：藍牙模塊是一種短距離無線通信技術，可用于設備之間的數(shù)據(jù)傳輸和通信。藍牙模塊具有低功耗、成本低、易于使用和廣泛的設備兼容性等優(yōu)點。它們適用于消費電子產品（如無線耳機、智能手機、音箱等）和物聯(lián)網應用（如傳感器網絡、智能家居等）。Wi-Fi模塊：Wi-Fi模塊是一種用于無線局域網（WLAN）通信的模塊。它們通過Wi-Fi協(xié)議進行高速數(shù)據(jù)傳輸，并適用于需要較大帶寬和較長通信距離的應用。Wi-Fi模塊通常用于智能家居、工業(yè)自動化和物聯(lián)網應用等。Zigbee模塊：Zigbee模塊是一種低功耗、低數(shù)據(jù)傳輸速率的無線通信模塊。它們適用于低功耗設備之間的短距離通信，如智能傳感器網絡、家庭自動化和工業(yè)控制等。LoRa模塊：LoRa（長距離）模塊是一種適用于遠距離通信的低功耗無線模塊。它們具有廣域網（WAN）覆蓋范圍，適用于物聯(lián)網、農業(yè)監(jiān)測、智能城市和環(huán)境監(jiān)測等需要長距離通信的應用。選擇藍牙模塊作為通信模塊的優(yōu)點在于它具有低功耗、成本低廉、易于使用和廣泛的設備兼容性。藍牙模塊廣泛應用于消費電子產品和物聯(lián)網應用，可以與大多數(shù)現(xiàn)代設備無縫連接。如果您的應用場景是短距離通信，并且需要與其他設備快速配對和連接，藍牙模塊是一個理想的選擇。2.6顯示模塊選擇顯示模塊是用于在設備上顯示圖像和文本的關鍵組件。下面是對幾種常見的顯示模塊進行簡要介紹和比較，以便選擇OLED顯示屏。LCD顯示屏：LCD（液晶顯示器）是一種廣泛應用于各種設備中的顯示技術。它們使用液晶材料通過電場控制光的傳播來顯示圖像。LCD顯示屏具有較低的功耗、較高的分辨率和較大的尺寸范圍。它們適用于大型顯示需求，如電視、電腦顯示器和智能手機等。OLED顯示屏：OLED（有機發(fā)光二極管）是一種高對比度、高亮度和快速響應的顯示技術。OLED顯示屏由一系列有機薄膜層組成，當通電時，這些薄膜層會發(fā)光。OLED顯示屏具有更好的顏色飽和度、更深的黑色和更快的刷新率。它們適用于小型設備，如智能手表、便攜式設備和虛擬現(xiàn)實頭顯等。E-ink顯示屏：E-ink（電子墨水）是一種低功耗、高對比度的顯示技術。E-ink顯示屏通過在微膠囊中懸浮黑色和白色顆粒來顯示圖像，而不需要后臺光源。E-ink顯示屏類似于紙張，具有較好的室外可視性和長時間不需電力維持圖像。它們適用于電子書閱讀器和電子標簽等需要低功耗和易讀性的應用。選擇OLED顯示屏作為顯示模塊的優(yōu)點在于它們具有高對比度、高亮度、快速響應和較好的顏色飽和度。OLED顯示屏適用于小型設備，并且可以呈現(xiàn)生動、清晰的圖像。如果您的應用場景需要小尺寸、高質量的顯示效果，OLED顯示屏是一個理想的選擇。第3章系統(tǒng)的硬件部分設計3.1系統(tǒng)總體設計本設計采用STM32單片機技術將交流電??監(jiān)測模??塊和超??聲波傳??感器模??塊采集??到的參??數(shù)通過??藍牙通??信模塊??發(fā)送到??上位機??，在上??位機上??實時監(jiān)??測前方??障礙物??狀況監(jiān)??測電壓??狀況顯??示，并??發(fā)送上??位機系??統(tǒng)監(jiān)測??到電壓??異常，??蜂鳴器??長響并發(fā)送上位機警告信號。該系統(tǒng)應完成的主要功能有:藍牙通信，手機端上位機上位機：1.控制下位機系統(tǒng)移動；2.接收下位機數(shù)據(jù)，并顯示；3.接收警告信號的提示；下位機：1.系統(tǒng)可以實時接收到上位機的指令并進行移動：前進/后退/右轉/左轉；2.系統(tǒng)可實時監(jiān)測前方障礙物狀況，顯示，同時發(fā)送至上位機；3.系統(tǒng)可以實時監(jiān)測電壓的狀況，顯示，同時發(fā)送至上位機；4.系統(tǒng)若監(jiān)測發(fā)現(xiàn)電壓有異常，蜂鳴器長響，同時發(fā)送至上位機警告信號。總體原理圖如下所示：圖3-1總體原理圖圖3-2單片機最小系統(tǒng)原理圖3.2系統(tǒng)的主要功能模塊設計3.2.1超聲波傳感器模塊設計圖3-2-1超聲波傳感器模塊原理圖超聲波測距原理：超聲波收發(fā)模塊可以自己產生40kHz的方波，同時經放大電??路驅動??超聲波??發(fā)射探??頭發(fā)射??超聲波??，發(fā)射??出去的??超聲波??經障礙??物反射??后由超??聲波接??收探頭??接收。??經接收??電路的??檢波放??大，積??分整形??，在E??CHO??引腳上??產生方??波脈沖??，該脈??沖寬度??與被測??距離成線性關系。具體過程如圖3-2-2所示。圖3-2-2US-100超聲波收發(fā)模塊工作時序圖上圖表明：只要在Trig/TX管腳處輸入10us以上的高電平??，則系統(tǒng)??便可發(fā)??出8個??40K??HZ的??超聲波??脈沖，??然后檢??測回波??信號，??當檢測??到回波??信號后??，模塊??還要進??行溫度??值的測??量，然??后根據(jù)??當前溫??度對測??距結果??進行校??正，將??校正后??得到的結果通過Echo/RX管腳進行輸出。在此模式下，模塊會將距離值轉化為340m/s時間值的??2倍，??通過E??cho??端輸出??一個高??電平，??可根據(jù)??此高電??平的持??續(xù)時間用??來計算距離值。距離值為：（高電平時間*340m/s）/2注：由于距離值經過了溫度校正，此時不需要再根據(jù)環(huán)境的溫度對超聲波聲速進行校正，也就是說不管溫度是多少，聲速都選擇340m/s即可。利用US-100超聲波收發(fā)模塊測量距離??時，單??片機只??需要輸??出觸發(fā)??信號，??并監(jiān)視??回響引??腳，通??過定時??器計算??回響信??號寬度??，并換??算成距??離即可??。該模??塊簡化??了發(fā)送??和接收的模擬電路，工作穩(wěn)定可靠。3.2.2電機驅動模塊設計圖3-2-2電機驅動模塊原理圖本設計使用L298N電機專用驅動芯片來帶動兩個12V的直流電動機。直流電機是由定子與轉子兩大部分構??成。直??流電機??運行時??靜止不??動的部??分稱為??定子，??定子的??主要作??用是產??生磁場??，由機??座、主??極、??換向極??、端蓋??、軸承??和電刷??裝置等??組成。????運行時??轉動的??部分稱????為轉子??，其主??要作用??是產生??????和感??應電動??勢，是??直流??電??機進行??能量轉??換的樞??紐，通??常又稱??為電樞??，由電??樞鐵心、轉軸??、換向器等組成。其中L298N是產自ST公司，比較常見的則是??15腳??Mul??tiw??att??封裝的??L29??8N，??內部包??含4通??道邏輯??驅動電??路?？??以驅動??兩個直??流電機??或驅動??兩個二??相電機??，也可??單獨驅??動一個??四相電??機，輸??出電壓??最高可??達50??V。直??接通過??電源來??調節(jié)輸??出電壓??，直接??通過單??片機的??IO端??口提供??信號，??使得電??路簡單??，使用??更方便??。L2??98N??可接受??標準的??TTL??邏輯電??平信號??VSS??，VS??S通常??接4.??5~7??V的電??壓。4??腳VS??接電壓??源，V??S可接??電壓范??圍VI??H為2??.5~??46V??。L2??98N??芯片輸??出電流可以達到2.5A，可以驅動電感負載。L298N是內部有兩個H橋的高電壓大電??流全橋??式驅動??芯片，??可以用??來驅動??直流電??動機、??步進電??動機。??使用標??準邏輯??電平信??號控制??，直接??連接單??片機管??腳，具??有兩個??使能控??制端，??使能端??在不受??輸入信??號影響??的情況??下不允??許器件??工作。??L29??8N有??邏??輯電源??輸入端??，可以使內??部邏輯電路部分可以在低電壓下工作。3.2.3藍牙模塊設計圖3-2-3藍牙模塊原理圖HC-05是秉火科技推出的藍牙串口??模塊，??它采用??藍牙??2.0??協(xié)議??，可與??任何版??本的藍??牙兼容??通訊，??包括與??具有藍??牙功能??的電腦??、藍牙??主機、??手機、??PDA??、PS??P等??終端配??對，可??實現(xiàn)串??口透傳??功能。??驅動H??C-0??5模塊??時只需??要使用??TTL??電平標??準的串??口即可??(5V??/3.??3V??電壓均??可)，??它支持的??波特率??范圍為4800~1382400，很適合用于單片機系統(tǒng)擴展藍牙特性。HC-05嵌入式藍牙串口通訊模塊??(下文??簡稱模??塊)??具有兩??種工作??模式:??命令響??應工作??模式和??自動連??接工作??模式，??在自動??連接工??作模式??下模塊??又可分??為主??(Ma??ste??r)??、從??(Sl??ave??)和??回環(huán)(??Loo??pba??ck)??三種工??作角色??。當模??塊處于??自動連??接工作??模式時??，將自??動根據(jù)??事先設??定的??方式連??接的數(shù)??據(jù)傳輸??:當模??塊處于??命令響??應工作??模式時??能執(zhí)行??下述所??有A??T命??令，用??戶可??向模塊??發(fā)送各??種A??T指??令，為??模塊設??定控制??參數(shù)或??發(fā)布控??制命令??。通過??控制模??塊外部??引腳(??PIO??11)??輸入??電平，??可以實??現(xiàn)模塊工作狀態(tài)的動態(tài)轉換。3.3.4顯示模塊設計圖3-2-4顯示模塊原理圖OLED，它是有機發(fā)光二極管。OLED因為同時具備??自發(fā)光??，不需要??背光源??、厚度薄、??對比??度高??、視角??廣、反??應速度??快、可??用于撓??性面??板、使??用溫度??范圍廣??、構造??及制程??較簡單??等優(yōu)異??之特性??，被公認為新一代平板顯示器應用技術。LCD屏幕需要背光,而OLED則不需要背光,因為它是自發(fā)光的。??這樣同??樣的顯??示OL??ED效??果要來??得好一??些。以??目前的??技術，??OLE??D的尺??寸還難??以大型??化，但??是分辨??率確可??以做到??很高。??這里我??們使用??的則是中??景園電子的0.96寸OLED顯示屏，此屏有以下特點：1）0.96寸的OLED有黃藍，白，藍三種顏色可供選擇；其中黃藍色是屏上1/4部分為黃色光，下3/4為藍色；固定區(qū)域顯示固定顏色，顏色和顯示區(qū)域無法更改；白光是純白，即黑底白字；藍色則為純藍色，即黑底藍字。2）分辨率為128*643）多種接口方式；OLED裸屏接口總數(shù)包括：6800、8080兩種并行接口、3線或4線串行SPI接口、IIC接口（只要2根線就能控制OLED），這五種接口是通過屏上的BS0~BS2來配置的。3.2.5蜂鳴器模塊設計圖3-2-5蜂鳴器模塊原理圖蜂鳴器是一種小功率的發(fā)聲元件,采用直流??電壓供??電,被??廣泛應??用于各??種各樣??的無線??產品中??作發(fā)聲??器件。??蜂鳴器??主要分??類有壓??電式蜂??鳴器、??電磁式??蜂鳴器??,各個??又有有??源和無??源之分??。電磁??式蜂鳴??器的工??作原理??是電磁??感應原??理,即??通電導??體周圍??會有磁??場產生??，用一??個固定??的永久??磁鐵與??通電導??體產生??磁力推??動固定??在線圈??上的鼓??膜。蜂??鳴器的??工作電??流一般??較大，??而單片??機的I??/0口??輸出的??電流較??小，所??以單片??機不能??直接驅??動,本??文中采??用由三??極管構??成的放??大電路??來驅動??蜂鳴器??發(fā)音，??選用的??三極管??型號是??PNP??三極管??C9??012??,而且??本設計??選用的??蜂鳴器屬于有源蜂鳴器。3.2.6交流電檢測模塊設計地面電力巡檢機器人中的交流電檢測模塊主要用于檢測電力線路中的交流電信號。以下是硬件電路設計，用于檢測交流電的存在。首先，我們將空心線圈繞制在一個磁性芯片上，并將線圈的兩端連接到整流橋的輸入端。接下來，整流橋的輸出端連接到濾波電容，以平滑整流后的電壓。將濾波電容的一端連接到地線，另一端連接到微控制器的輸入引腳。微控制器通過讀取輸入引腳的電平來檢測電壓的存在。根據(jù)需要，我們可以使用LED指示燈或繼電器來指示交流電的存在。這個電路的工作原理如下：當交流電源連接到線圈時，它會在線圈中產生交變磁場。這個交變磁場通過電感耦合作用傳遞到線圈中，導致在線圈兩端產生交流電信號。接著，整流橋將交流信號轉換為直流信號，并通過濾波電容平滑輸出。平滑后的電壓通過連接到微控制器的輸入引腳，微控制器可以讀取該引腳的電平狀態(tài)。如果電平為高（或低，具體取決于電路設計和微控制器的輸入配置），則表示檢測到交流電的存在。最后，根據(jù)需要，我們可以使用LED指示燈或繼電器來顯示或響應交流電的檢測結果。通過這樣的硬件電路設計，地面電力巡檢機器人可以有效地檢測電力線路中的交流電信號，并做出相應的響應。

第4章系統(tǒng)的軟件設計4.1軟件主流程圖當全部系統(tǒng)軟件通電時，整個系統(tǒng)以單片機為核心，通過交流電檢測模塊實時監(jiān)測當前電壓狀況；通過超聲波傳感器模塊檢測前方是否有障礙物，實現(xiàn)避障功能；通過藍牙模塊將采集到的信息傳送到上位機。圖4-14.2超聲波傳感器模塊的軟件設計接通電源后，超聲波傳感器收發(fā)模塊能自己產生40kHz的方波，同時經放大電路驅動超聲波發(fā)射探頭發(fā)射出超聲波，發(fā)射出去后的超聲波經過障礙物反射后再由超聲波接收探頭接收。圖4-2超聲波傳感器模塊設計流程圖4.3藍牙模塊的軟件設計藍牙模塊接收手??機發(fā)送??的信號??，將信??號通過??串口發(fā)??送給單??片機，??單片機??接收到??信號后??，執(zhí)行??相應的??操作。??如果要??向模塊??發(fā)送指??令，通??常是采??用按鍵??的方式??，可以??使用掃??描按鍵??，也可??以使用??外部中??斷，按??下按鍵??就執(zhí)行??發(fā)送指??令的程??序，比??如通過??按鍵來??切換模??塊主從??模式，??修改密??碼，修??改波特??率，修??改名稱等等。涉及到單片??機的一些部分??主要是??串口與??定時器??，串口??用來向??模塊發(fā)??送指令??或者接??收來自??外部的??信號，??定時器??主要用??來產生??定時中??斷，用??來界定??兩幀數(shù)??據(jù)，比??如約定??接收的??相鄰兩??個字節(jié)??時間間??隔超過??5ms??，則認??定為是??兩幀數(shù)??據(jù)，這??個間隔是自定義的。串口部分是整??個最重??要的一??部分，??大致要??完成一??下事情??：初始??化串口??，設置??好串口??的通信??波特率??，開啟??串口中??斷，編??寫串口??中斷函??數(shù)。在??串口中??斷函數(shù)??里面把??接收的??數(shù)據(jù)存??入一個??數(shù)組當??中。編??寫串口??發(fā)送函??數(shù)，用??來向模??塊發(fā)送??指令。??STM??32有??現(xiàn)成函??數(shù)可以??調用，??51單??片機要??自己去??編寫單??字節(jié)的??發(fā)送函??數(shù)和字??符串發(fā)??送函數(shù)??。初始??化定時??器，設??置好定??時時間??，使能??中斷，??在中斷??函數(shù)里面關閉定時器。圖4-3藍牙模塊設計流程圖4.4顯示模塊的軟件設計在本設計中需要顯示前方障礙物狀況及電壓狀況，系統(tǒng)通過顯示模塊顯示數(shù)據(jù)。圖4-4顯示模塊流程圖

第5章系統(tǒng)測試5.1系統(tǒng)實物圖圖5-1系統(tǒng)完整實物圖該系統(tǒng)的實物設計如圖5-1所示，單片機作為主控單元，接通電源后，通過超聲波傳感器檢測前方是否有障礙，并將檢測到距離在顯示屏中顯示出來，通過按鍵模塊來開啟系統(tǒng)并且調節(jié)小車速度，電源電壓可實時通過顯示屏觀察。5.2測試原理圖5-2-1如圖5-2-1為顯示模塊，可實時顯示當前的電壓和距離，JL代表和前方障礙物的距離，DY表示電源電壓。當電壓值小于設定閾值時，蜂鳴器模塊發(fā)出警報。圖5-2-2如圖5-2-2，LED燈表示系統(tǒng)是否啟動，按鍵模塊用來打開系統(tǒng)和調節(jié)小車速度。第一個LED等模擬系統(tǒng)是否啟動，第二個及第三個LED燈表示速度快慢。按鍵模塊中，第一個按鍵為系統(tǒng)開啟或關閉按鍵，第二個及第三個按鍵為調節(jié)速度按鍵。圖5-2-3如圖5-2-3為超聲波傳感器，它用來檢測前方是否存在障礙物，同時測量與前方障礙物的距離。圖5-2-4如圖5-2-4位藍牙模塊，用來實現(xiàn)下位機與上位機通信。圖5-2-5如圖5-2-5為上位機端，用來控制小車，0為停止，1位前進，2位后退，3位左轉，4為右轉。圖5-2-6如圖5-2-6，打開編輯模式，點擊按鈕，進行按鈕相關信息編輯。圖5-2-7如圖5-2-7，可在上位機端實時監(jiān)測采集模塊采集的信息，顯示距離和電壓等信息。

第6章總結與展望6.1總結系統(tǒng)軟件的調試并不是一帆風順，在調試過程出現(xiàn)過一些錯誤。但是在老師的指導下，我發(fā)現(xiàn)了問題，同時糾正了其中的一些錯誤的地方。設計方案當中的一些問題和解決的辦法主要包含了下面一些方面。(1)在功率模塊的模擬仿真中，發(fā)現(xiàn)了調試輸出值總是無法到達設計規(guī)定。查驗了基本原理的錯誤后，發(fā)現(xiàn)電路板焊接時出現(xiàn)了一些技術問題，于是重新焊接。(2)使用仿真軟件，發(fā)現(xiàn)了錯誤代碼。并進行調整，發(fā)現(xiàn)了在啟動程序流程時，單片機并沒有進行正常復位，在程序的流程中添加了復位程序的流程后才獲得了準確的結果。(3)在模擬仿真中，總是提醒存在邏輯錯誤。盡管這不影響效果的輸出，但是在印刷制版過程中難免會危害電源電路。然后通過調研發(fā)現(xiàn)，在數(shù)據(jù)信息發(fā)送錯誤代碼時，沒有分辨出忙碌情況。然后在制定中添加了忙碌情況分辨后，系統(tǒng)軟件工作一切正常，數(shù)據(jù)信息口也沒提醒存在邏輯錯誤。6.2展望設計以電力巡檢機器人為研究對象，在具體分析電力巡檢時遇到的問題后，明確提出了一種地面電力巡檢機器人系統(tǒng)。全部設計的首要工作中如下所示。(1)根據(jù)查看相關資料，了解了電力巡檢系統(tǒng)的相關信息，并在這個基礎上明確提出了以檢測機器人避障和監(jiān)測電壓狀態(tài)為首要目的的地面電力巡檢機器人系統(tǒng)。(2)對于上一部分提到的問題，明確的提出運用超聲波傳感器去收集數(shù)據(jù)，利用單片機設計操縱所有體系的設計計劃方案。(3)硬件配置的電源電路使用STM32為主板芯片。雖然模擬仿真表明，該設計可以達到智能電力巡檢技術的要求，但是系統(tǒng)軟件仍存在一些問題和優(yōu)化的地方，需要在以后的探討中進行健全。(1)設計的操作系統(tǒng)包括了藍牙通信模塊。在具體運用中，可在一定距離內完成通信，滿足當代測控技術的發(fā)展趨勢的要求。(2)本設計中沒有操縱誤差實行的優(yōu)化算法。在具體運用中，應引入優(yōu)化算法操作，如模糊算法、神經網絡控制算法等。根據(jù)引入這種優(yōu)化算法，可以進一步提高實行的高效率。

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附錄電路圖源程序#include"main.h"#include"OLED.h"#include"adc.h"http://串口1藍牙程序代碼/*串口接收識別的藍牙串口指令格式（十六進制）：300D0A--0310D0A--1320D0A--2330D0A--3340D0A--4APP發(fā)送時，定義以上十六進制編碼*///Port#defineBluetooth_PortGPIOA//Pin#defineBluetooth_RXD_PinGPIO_Pin_9#defineBluetooth_TXD_PinGPIO_Pin_10uint8_tBluetooth_Receive_Buffer[200];//接收緩存數(shù)組uint16_tBluetooth_Buffer_Address=0;//接收狀態(tài)標記uint8_tData_Array[100];//存儲數(shù)據(jù)緩存voidBluetooth_Config(uint32_tbaud){ GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; USART_InitTypeDefUSART_InitStructure; NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=Bluetooth_RXD_Pin; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(Bluetooth_Port,&GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=Bluetooth_TXD_Pin; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(Bluetooth_Port,&GPIO_InitStructure); USART_InitStructure.USART_BaudRate=baud; USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b; USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1; USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No; USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx; USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None; USART_Init(USART1,&USART_InitStructure); USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,ENABLE); USART_Cmd(USART1,ENABLE); NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART1_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=3; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}voidUSART1_IRQHandler(void)//串口1藍牙接收{ uint8_tReceive_Data; if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!=RESET) { Receive_Data=USART_ReceiveData(USART1); if((Bluetooth_Buffer_Address&0x8000)==0)//接收未完成 { if((Bluetooth_Buffer_Address&0x4000)!=0)//接收到\r { if(Receive_Data!=0x0a)//如果不是\n，說明接收錯誤 Bluetooth_Buffer_Address=0;//清零重新開始接收 else Bluetooth_Buffer_Address|=0x8000;//最高位置1 } else//還未接收到\r { if(Receive_Data==0x0d)//如果接收到\r Bluetooth_Buffer_Address|=0x4000;//次高位置1 else//表示數(shù)據(jù)未接收完，將數(shù)據(jù)緩存到數(shù)組 { Bluetooth_Receive_Buffer[Bluetooth_Buffer_Address&0x3fff]=Receive_Data; Bluetooth_Buffer_Address++; } } } }}voidBluetooth_Send_Character(charcharacter){ USART_SendData(USART1,character); while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);}voidBluetooth_Send_String(char*string){ uint16_ti,length; length=strlen(string); for(i=0;i<length;i++) { USART_SendData(USART1,*string); string++; while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET); }}u8car_zhiling=0;#include"beep.h"u16XX=0;u16sd_value=0;u32JL=0;intmain(){floattemp; int16_tadcx;int16_tadcx1;int16_tadcx2; chari=0; NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); RCC_Config();//時鐘初始化 SystemInit();//初始化系統(tǒng)時鐘為72MHZ KEY_Init(); TIM3_PWM_Init(); CGQ_Init(); LED_Init(); LED1=LED2=LED3=1; delay_init(); //延時函數(shù)初始化 Bluetooth_Config(9600); xx=0;yy=1;zz=0; Hcsr04Init(); OLED_Init();OLED_Clear(); BEEP_Init(); Adc_Init(); //ADC while(1) { key_SMG(); //速度選擇 if(yy==1){sd_value=750;LED2=1;LED3=0;} else if(yy==2){sd_value=780;LED2=0;LED3=1;} else if(yy==3){sd_value=820;LED2=0;LED3=0;} JL=(uint32_t)Hcsr04GetLength(); JL=JL%1000; OLED_ShowString(0,0,"JL:",16);OLED_ShowNum(24,0,JL%1000/100,1,16);OLED_ShowString(32,0,".",16);OLED_ShowNum(40,0,JL%100/10,1,16);OLED_ShowNum(48,0,JL%10,1,16);OLED_ShowString(56,0,"M",16); //電量電壓采集 adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_8,10);//??ADC??,??8,??10MS???????? temp=(float)adcx*(3.3/4096); temp=temp*1000; adcx1=(int)temp*3; adcx1=adcx1%10000;adcx1=adcx1/100-24; OLED_ShowString(0,2,"DY:",16);OLED_ShowNum(24,2,adcx1/10,1,16);OLED_ShowString(32,2,".",16);OLED_ShowNum(40,2,adcx1%10,1,16);OLED_ShowString(48,2,"V",16); if(adcx1%100<70) { BEEP=0; Bluetooth_Send_String("DYlow!"); } elseBEEP=1; XX++; if(XX>20){ XX=0; Data_Array[0]='J'; Data_Array[1]='L'; Data_Array[2]=':'; Data_Array[3]=JL%1000/100+0x30; Data_Array[4]='.'; Data_Array[5]=JL%100/10+0x30; Data_Array[6]=JL%10+0x30; Data_Array[7]=''; Data_Array[8]='D'; Data_Array[9]='Y'; Data_Array[10]=':'; Data_Array[11]=adcx1%100/10+0x30; Data_Array[12]='.'; Data_Array[13]=adcx1%10+0x30;