【基于單片機的智能送餐配送車設計與實現(xiàn)（論文）11000字】

基于單片機的智能送餐配送車設計與實現(xiàn)摘要隨著中國餐飲業(yè)的不斷發(fā)展，餐廳也逐漸趨于智能化，為了提高餐廳服務人員的工作效率，降低餐廳的勞動力成本，在本次項目中，設計了一款餐廳智能配送車，能夠實現(xiàn)尋跡、自主避障、紅外遙控、語音播報等功能。智能配送車以stm32為控制核心，通過紅外傳感器模塊實現(xiàn)了配送車尋跡功能，使用超聲波模塊實現(xiàn)了配送車自主避障的功能，同時，在智能配送車上還裝有語音模塊，使配送車能夠在不同情況下能夠發(fā)出語音提醒客人。通過紅外遙控模塊使餐廳工作人員能夠遠程控制智能配送車，完成菜品配送工作。在本次項目中，為餐廳規(guī)劃了四種路線，服務人員可以通過紅外遙控選定配送車的行駛路線。配送車送餐達到指定位置后，語音播報提醒客人取餐，客人取餐后點擊確認鍵后，配送車返回到出發(fā)點。完成了多個路徑規(guī)劃，實現(xiàn)智能配送車的多個送餐路徑。經(jīng)過多次測試，智能配送車能夠準確的到達規(guī)定的餐桌面前，并且電路簡單調試方便，實用性強，該配送車有效地降低了餐廳服務人員的工作壓力，保證了餐廳的工作效率以及安全性，實現(xiàn)了送餐的方便性和準確性。關鍵詞：stm32；智能配送車；遙控；目錄TOC\o"1-1"\h\u1775摘要 I294061緒論 1284131.1課題開發(fā)背景 1285901.2設計的目的和意義 2100161.3國內外研究現(xiàn)狀及水平 3189872總體設計方案 5253662.1設計任務 5142442.2智能配送車的設計方案 6111933硬件設計 7192433.1主控芯片 7181613.2電源與電機模塊 876133.3紅外遙控模塊 9291053.4避障模塊 11291053.5語音模塊 14291053.6循跡模塊 1422414軟件設計 15304574.1主程序設計 1534654.2配送車運動設計 17296654.3配送路徑設計 1865765調試 19227715.1硬件調試 1960245.2軟件調試 20315845.3綜合調試 20294406結束語 2223765參考文獻 2316037附錄 241緒論1.1課題開發(fā)背景隨著信息時代的快速發(fā)展，科學技術也迅速進步，其中最為突出的就是，智能化技術。智能化技術的開發(fā)越來越快，智能程度也越來越高，智能時代離人們越來越近，人們日常生活中會遇到各種智能儀器。智能儀器以迅猛發(fā)展的應用電子技術為研究背景，幾乎拓展到了我們生活的方方面面，涵蓋了計算機、電子、機械、人工智能等多個學科。同時，現(xiàn)階段的機器人技術的發(fā)展一日千里，其廣泛應用于探測、國防、生活等各個方面。先進的科學技術代表著一個國家綜合實力的雄厚，從某種方面上也可以認為，智能化機器人技術引導的是一個國家未來發(fā)展的方向，然而機器人技術正是建立在智能小車這個基礎之上的，只有將智能小車研究透徹才能夠更好的去認識機器人技術。隨著我國社會的快速發(fā)展，人們關注的重點也逐步轉移到了智能化技術。幾乎每一次全國和省電子大賽都會有智能車的話題，這說明國內所有的高校也都很重視這個項目的研究，正是因為智能車有很大的研究意義。餐廳是一個國家、一座城市不可缺少的一部分。在我國的三大產(chǎn)業(yè)中，餐飲業(yè)是我國第三產(chǎn)業(yè)中重要的支柱型產(chǎn)業(yè)，在國家產(chǎn)業(yè)格局不斷變革的背景下，餐飲業(yè)始終保持著旺盛的增長勁頭，取得了經(jīng)濟方面突飛猛進的發(fā)展。但是大部分年輕人不愿意從事勞動行業(yè)，導致勞動力成本的不斷提高以及工作壓力的增加。如果使用智能配送車代替部分服務員進行工作，不但能提高服務效率，保證了服務質量，還減少了服務人員的數(shù)量，更能建立出一個餐廳的特色，打造出餐廳的品牌，進而降低了勞動力成本緩解了服務人員的工作壓力。我國已經(jīng)出現(xiàn)了部分餐廳實現(xiàn)了由機器人或配送小車來進行服務。但是由于當前科技的限制，餐廳內各種問題層出不窮，原本想通過機器人或配送小車等高科技產(chǎn)品來降低運營成本，機器故障等各種問題使得餐廳運營成本比人工服務成本更高。由機器人來代替服務人員進行工作，是國家未來發(fā)展的必然趨勢，由于科技的限制，真正意義上的實現(xiàn)智能化餐廳還需要一定的時間。1.2設計的目的和意義選題目的：目前我國人口老齡化問題愈發(fā)嚴重，人口老齡化就意味著我國年輕人口勞動力的數(shù)量就會減少，大部分勞動力年齡偏大，從而導致勞動力成本的提高。隨著時代的不斷進步，人工智能技術出現(xiàn)在了大家面前，許多行業(yè)都采取了機器人代替人力工作。餐飲業(yè)為客人提供服務，通常形式是由服務員一人手持或手托舉餐盤或推動餐車為客人運送各種菜品。對于我國國內大部分餐飲行業(yè)來說，在就餐高峰期的時候都會不可避免地出現(xiàn)各種擁堵現(xiàn)象，很容易發(fā)生意外，甚至會有可能將菜品打翻，隨著我國社會的不斷發(fā)展以及科技的不斷進步，人們的生活水平以及收入也不斷提高，隨之而來的就是人們的消費水平以及消費觀念的不斷提高。據(jù)不完全統(tǒng)計，飲食在人們的日常消費支出中已經(jīng)占據(jù)三成，從而大大地促進了餐飲業(yè)的迅猛發(fā)展。單純的人工服務，已經(jīng)不再適合于當前生活中多元化的餐廳，許多餐廳與時代緊密結合，各種主題餐廳層不出窮。當今科技的不斷進步，時代的每一次變更，人們的生活方式以及生產(chǎn)方式也會隨之變化，智能化設備與人們的生活變得越來越密切。本次設計是一款餐廳智能配送車，通過遙控人工控制，沿固定路線循環(huán)行走，避免障礙防止打翻菜品。運送多種菜品供客人選擇。這款智能配送車能夠緩解餐飲業(yè)服務人員的勞動壓力，保障了餐飲業(yè)的正常工作效率，提高了餐飲業(yè)的智能化服務水平。選題意義：隨著信息時代的不斷發(fā)展，當今時代已經(jīng)進入了智能化的時代，智能化程度可以代表著一個國家先進的科技生產(chǎn)力，然而智能小車就是智能化其中的一部分也是基礎部分，在本次設計中，可以通過對于餐廳配送車的研究，不僅能夠極大地提高工作的效率、保障了工作的安全、降低了運營的成本、有助于行業(yè)的發(fā)展，還可以推動相關產(chǎn)業(yè)的技術發(fā)展。通過本次課題。讓我能夠更進一步的了解單片機在智能控制領域的發(fā)展前景。在大學四年的學習中，通過老師的教學，以及自身的學習，使得我對單片機方面有了一定的認識，也為研究與其相關的內容奠定了一定的基礎，而本次設計，也算是一次實戰(zhàn)，把理論知識運用到實踐當中，加深對單片機的認識，學會如何轉換思維，為以后設計其他相關內容奠定一定的基礎。1.3國內外研究現(xiàn)狀及水平如今，國內外已經(jīng)出現(xiàn)了很多餐廳配備了自主點餐系統(tǒng)，但是對于菜品的配送，大部分餐廳仍然還是餐廳服務人員人工配送，只有少數(shù)餐廳已經(jīng)配備上了餐廳智能配送車。國內智能配送機器人的最早出現(xiàn)是在2010年，山東濟南開出了一家供應自助火鍋的機器人餐廳，智能餐廳的實現(xiàn)是需要時間的，每一次的技術革新，都會為我們的生活帶了極大地便利。現(xiàn)在因為新冠肺炎疫情的影響，國內外很多餐廳長期關店沒有進行營業(yè)，正是因為疫情在人與人之間傳播速度很快，使得人們不會前往餐廳或者商場等人流量大的地方，餐廳智能配送車能夠有效地做到零接觸送餐，有效地避免了疫情的進一步擴散。近幾年來我國出現(xiàn)了一部分餐廳配備了送餐小車，目前國內只有少部分的餐廳使用了送餐小車，并且大部分送餐小車是有軌電車，有軌電車的使用有效地降低了勞動力成本，緩解了餐廳服務人員的工作壓力，但是浪費了餐廳的空間。有軌電車常見于小餐廳中，占地面積較小，同時客流量比較少，有效地為人們提供了良好的服務，但是有軌電車仍然存在一些弊端，不能夠同時給多個顧客配送菜品，后一輛小車必須等待前一輛小車送餐完畢才能夠繼續(xù)進行，所以有軌電車并不適用于大型餐廳。近些年來，在國內出現(xiàn)了各種“機器人餐廳”，店內有著做菜機器人，送餐機器人以及迎賓機器人，有些餐廳賺的口袋滿滿，但是也有一些機器人餐廳早早關門倒閉了。目前市面上的大部分餐廳機器人都是通過軌跡或傳感帶來行走，這種模式會大大的提高送餐機器人的效率，但是這其中卻有一個最麻煩的問題，當餐廳人流量大時，餐廳機器人在行走過程當中，只要有一個人站在它的前面，它就繞不過去了。除了產(chǎn)品功能上的缺陷以外，機器人餐廳最大的不足就是單價太貴了，一臺普通的智能送餐車可能需要一兩千，而一臺智能送餐機器人的價格就是配送車的好幾倍了。實現(xiàn)機器人餐廳最大的攔路虎就是產(chǎn)品造價太貴，修理以及維護太貴。在實際的使用中，餐廳智能配送車仍存在很多不足，用戶體驗不足，環(huán)境適應性不足。許多餐廳配送車都只能做一些簡單的操作，并且大多時候都是沿著軌道走，餐廳面積不大，用餐高峰期時，人多擁擠易占用軌道。另外，系統(tǒng)也很容易死機，智能配送車的零件老化造成使用過程中頻發(fā)故障，維修師傅還需要隨時待命進行維修。這個時候，餐廳的工作效率沒有提上去反而變成了累贅。正是因為我國的機器人技術還不夠成熟，智能配送車在實際的使用中仍有巨大的上升空間。中國人口的老齡化必然帶來的是中國各種行業(yè)成本的上升，智能化已經(jīng)成為我國現(xiàn)在發(fā)展的必然趨勢。餐廳的智能配送車給人們帶來了很好的服務，良好的服務證明了餐廳配送車順應了時代發(fā)展的潮流，迎合了人們對于科技的需要。并不是每一次時代發(fā)展的產(chǎn)物都是對人類有著幫助，高科技產(chǎn)品的發(fā)展是否符合時代的創(chuàng)新，最常用的一個檢驗標準就是能否給人帶來更好的服務，更好的應用于人。只有大眾認可的高科技電子產(chǎn)品才是最符合時代的創(chuàng)新產(chǎn)品。

2總體設計方案2.1設計任務設計思路：本次設計是基于stm32單片機進行研究設計。stm32模塊負責總體控制，將各個模塊功能整合到一起，使配送車能夠正常運行；通過紅外遙控可以控制配送車的工作，使工作人員能夠遠程控制配送車的具體行駛路線；避障模塊以及語音模塊負責配送車正常行駛過程中的避障以及提醒；電源和電機模塊負責配送車的電源供應以及動力驅動，保證配送車有足夠的電量以及充足的動氣。小車運行采用的是兩個直流電機，分別控制兩個前輪，可以通過對于轉速的控制來實現(xiàn)小車的移動。主要功能：通過紅外遙控選擇路線，配送車將按規(guī)定路線行駛，當配送車到達規(guī)定地點則停留片刻，并且通過語音模塊播報“顧客您好，您的菜品已送到，請取餐”等待顧客取餐，配送車先通過語音模塊播報“祝您用餐愉快”，隨后配送車原路返回出發(fā)點，方便下一次出餐。若行駛途中，配送車遇到障礙物，則配送車停止運動，語音模塊播報“正在送餐，請您讓一下路，謝謝”，若前方障礙消失，則配送車按原來規(guī)定路線繼續(xù)行駛。路線如圖。圖2.1路徑框圖2.2智能配送車的設計方案餐廳智能配送車采用模塊化的設計原則，配送車的總體設計方案如圖2.2所示，將該配送車分為六個模塊：stm32控制器、循跡模塊、語音模塊、電源與電機模塊、避障模塊和紅外遙控模塊。stm32控制器采用的是stm32f103芯片，該系列單片機芯片是意法半導體（ST）公司生產(chǎn)出品，其內核是Cortex-M3；它不僅具有操作系統(tǒng)架構高性能、低電壓以及低廉的系統(tǒng)占用功耗,同時仍然始終保持著操作系統(tǒng)架構高集成度和操作系統(tǒng)設計開發(fā)簡易的三大基本特點,是各類中小項目以及完整平臺解決方案的理想選擇。電源與電機模塊是兩節(jié)3.7伏的14500鋰電池以及兩個直流電機組成，給配送車提供了充足的電量以及足夠的電力驅動，可以通過控制轉速實現(xiàn)小車的移動；語音模塊可以在指定情況下發(fā)出相應的語音播報提示；避障模塊可以有效幫助小車規(guī)避障礙安全行駛，有效防止意外發(fā)生，保證了工作的安全性；紅外遙控模塊可以使工作人員通過遙控器來控制配送車的路徑。圖2.2設計框圖

3硬件設計3.1主控芯片3.1.1STM32F103相關功能介紹主控芯片是意法半導體（ST）公司出品的STM32F103芯片，該芯片內核為Cortex-M3，高性能，低成本，低功耗，提供了很高的代碼效率。性價比很高，能夠充分滿足小項目或者已經(jīng)初學者的需求。該系列微處理器工作頻率為72MHz，內置128K字節(jié)閃存和20K字節(jié)SRAM，具有豐富的通用I/O端口。如圖3.1所示。圖3.1stm32f103rct6原理圖3.1.2STM32F103RCT6引腳功能介紹（1）VBAT：VBAT給RTC相關備份管理區(qū)域之間供電,目的主要是在斷電時都能保證每個相關備份區(qū)域的所有數(shù)據(jù)存儲內容有效,，一般用于連接從內到外部的蓄電池。若不需要用到此功能，也可直接連接到VDD。（2）VREF+：可以通過直接進行連接VDDA，也可接外部提供參考源就是可以內接一個外部離子參考源，此時，需要接10nF陶瓷材料電容技術以及+1nF鉭電容；（3）PC13/PC14/PC15:它是一個內置的模擬啟發(fā)器，只能經(jīng)由一定數(shù)量的電流,驅動能力相對欠缺(不能用于點亮LED)，不能同時工作。進入系統(tǒng)待機工作模式發(fā)展之后，PA0-WKUP引腳上的上升沿，作為系統(tǒng)在進入等待工作狀態(tài)管理模式后自動喚醒時的一個必要條件。（4）USART：CTS/RTS/CK/TX/RX，只需要使用TX/RX引腳可以實現(xiàn)異步通信，CK引腳可以實現(xiàn)同步通信。（5）TIMER：TIM1~TIM8，其中，TIM1/TIM8為高級管理控制定時器，TIM2~TIM5為普通定時器，TIM6/TIM7為基本定時器。。TIM1/TIM8：BKIN是一種故障信號，用于關閉TIM1的輸出，ETR用于外部觸發(fā)輸入引腳，可用于脈沖計數(shù)，CH1至CH4用于4輸入捕獲/PWM輸出信號，CH1/CH1N/CH2/CH2N/CH3N用于三相電機控制信號，以N為反向信號。TIM2~TIM5：ETR引腳的功能分析同上，CH1~CH4引腳的功能也同上；TIM6~TIM7:沒有外部引腳，只有內部定時器功能。（6）I2S：I2S2/I2S3與SPI2/SPI3共用一個三個部分引腳，WS/NSS，CK/SCK，SD/MOSI，MCK與MISO不共用，I2S時序與SPI類似。（7）SDIO:對于一般應用，僅使用四條數(shù)據(jù)線(D0~D3)和CMD/CK，分別代表控制線/時鐘線。3.2電源與電機模塊智能化的配送機采用了兩個直流減速電機,可以由一個單片機的輸入來改變電機端的電平,即可對電機進行方向的正或反轉,從而直接實現(xiàn)電機的方向前進或后退。直流減速電機就是在直流電機的基礎上,再加上一個配套的齒輪式減速箱。齒輪式傳動減速箱的功能和作用就是,提供了較低的旋轉轉速,較大力矩,在動力方面提供了充足的保障。同時,齒輪箱不同的傳動減速比也能夠給齒輪提供各種不同的轉速與扭矩,提供多種選擇性方案,這就極大地增強了直流電機在我國工程與自動化領域中的應用。通常都是由專門的減速器制造工廠對其系統(tǒng)進行集成和設計完畢后就可以成套地提供貨物,為了方便客戶直接使用。減速電機進行廣泛應用于鋼鐵企業(yè)行業(yè)、機械設計行業(yè)等制造加工業(yè)。使用直流減速電機的兩個優(yōu)點是簡化了設計和節(jié)省了空間。在配送車的底板處安裝了5號兩節(jié)電池盒，采用的是兩節(jié)可充電的14500鋰電池。因為相比于其他類型電池而言，鋰電池具有重量輕、自放電少、放電性能優(yōu)越的三大優(yōu)點，因此在本次設計中，采用了鋰電池充當電源。3.3紅外遙控模塊在本次設計中,對于紅外遙控配送小車的控制主要由紅外遙控儀器來實現(xiàn)造作,紅外遙控儀器的應用是一項極其方便的技術,它們可以直接通過紅外遙控器,遠程控制智能配送車的各個部位。紅外遙控技術是一種用于無線、非接觸式自動控制的技術,該項技術已經(jīng)在我國發(fā)育成熟并且廣泛應用,這項遙控技術的主要特點就是信息傳遞可靠、功耗低、成本高、易于實現(xiàn)，在日常生活中已經(jīng)普遍應用。紅外遙控技術由于其具有抗干擾能力強等顯著優(yōu)點,紅外遙控被許多家用電子設備制造商特別是家用電器廣泛采用,并越來越多的應用于計算機和智能手機系統(tǒng)中,紅外遙控技術也被認為是目前最廣泛應用的一種無線通信和遙控技術手段,給現(xiàn)代社會和人們的日常生活帶來了極大的方便。3.3.1紅外遙控的基本原理紅外遙控主要分為兩個部分，分別是發(fā)射電路部分以及接收電路部分。發(fā)射電路主要原理是發(fā)射出一種已經(jīng)經(jīng)過調制的紅外光微波,紅外光的微波在室內空氣中通過光線傳播,傳至紅外光波接收電路;發(fā)射接收電路主要由紅外光接收二極管、三級連接管以及多晶硅紅外接收電池三大部分組成,它們把一個紅外光微波發(fā)射器所被調制發(fā)射的紅外光發(fā)射信號轉換成一個信號相應的紅外無線電發(fā)射信號,再通過傳輸發(fā)送到一個采用后置的紅外放大器，從而獲得發(fā)射電路的指令。隨后將指令發(fā)送給stm32模塊，使配送車做出相應的指令。發(fā)射控制電路通常由指令按鍵或者是操作杠、指令編碼系統(tǒng)、調制電路、驅動控制電路和發(fā)射控制電路五大主要的組成部分共同構造。例如,當一個用戶按下載波指令的控制按鍵或者者只是簡單地用一只手推動一個載波的操作桿時,指令信號的編碼調制系統(tǒng)就首先自動地產(chǎn)生所對應的載波指令信號編碼調制信號,隨后由載波驅動調制器的載波驅動調控電路將載波指令信號的編碼轉換器作為調制電路信號的載波轉換器功率,再由載波驅動調制電路對其信號進行載波功率放大后由載波發(fā)射調制電路將載波經(jīng)調節(jié)器制定的載波指令信號編碼調制信號。接收器的控制電路一般情況包括是由接收放大器控制電路、放大器轉換電路、調制放大器轉換電路、指令信號翻轉和轉換編譯器控制電路、驅動和執(zhí)行控制電路、執(zhí)行和驅動控制電路這些主要的部分共同設計組成,。功能與發(fā)射電路相對應。3.3.2紅外遙控模塊的工作原理按下了遙控器的某一個功能鍵,遙控器的紅外一體化發(fā)射電路將會自動地發(fā)出一連串經(jīng)過調制后的功能脈沖,隨后將功能脈沖信號送至接收電路,這個功能脈沖信號經(jīng)過紅外一體化模塊的接收后,在紅外一體化接受電路中進行轉化,最后將其輸出一個被解調后的數(shù)字脈沖,每個功能脈沖都是相應于不同的脈沖,故接受電路就有了能夠準確地辨認和判斷出不同的功能脈沖。識別到不同的按鍵。其發(fā)射以及接受原理圖如下圖所示。圖3.3.1.1紅外發(fā)射以及接收原理采用脈寬調制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合可以表示一個二進制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合進行表示通過二進制的“1”，其波形設計如圖分析所示。圖3.3.1.2波形圖由于信號發(fā)射控制電路所用的需要編碼產(chǎn)生的每個遙控器編碼組一般采用連續(xù)32位的模擬二進制信號編碼元數(shù)組,其中前16位編碼可以直接作為一個表上標有遙控用戶信號指示編碼信號的用戶識別器編碼,與其使用相應的信號接收控制電路相同,能夠對不同信號種類的遙控電器設備之間編碼進行準確區(qū)分,防止各個遙控機種的不同遙控器編碼互相之間轉換造成相互干擾。紅外接收頭能夠自行解調單片機所接受到的指令和信號,并且獲取到與指令發(fā)射代碼相對應的一個接收串行碼,隨后把指令送給單片機。3.4避障模塊本次項目中，考慮到餐廳環(huán)境比較復雜，人流量較多。實驗采用的是超聲波傳感器構成的避障模塊，相對于紅外傳感器，超聲波傳感器的優(yōu)點是不易受到環(huán)境影響，安裝簡易，價格便宜，可以快速感知物體的存在，能夠有效地防范各種障礙，提供了充分的安全性保障。3.4.1超聲波避障原理介紹本次實驗中采用的是HC-SR04超聲波測距模塊，它可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，測距精度最高可達3mm，該模塊超聲波音頻測距控制模塊由一個超聲波音頻信號采集發(fā)射器、接收器和控制器及設備連接裝置與超聲自動化檢測控制電路等三個部分共同組成。該模塊原理圖如下圖所示。圖3.4.1.1超聲波模塊原理圖利用超聲波測距模塊測距，可以有效檢測到前方是否存在障礙物以及障礙物的距離，隨后將數(shù)據(jù)實時反饋給單片機，再有單片機控制電機的轉向和轉速就可以實現(xiàn)避障功能。3.4.2超聲波避障模塊設計在本次項目中，為了簡化設計以及調試，智能配送車避障模塊的設計采用了一種簡單的解決辦法。配送車遇到障礙物之后先停車隨右轉向行駛，繞開障礙物后向前行駛，如果再次檢測到障礙物，將再次停車向后轉彎行，多次調整直至繞過障礙物，駛越過障礙物之后向左行駛回到原來行駛路線。這個避障的設計并不能保證對所有的障礙物布局情況都能夠做到有效的避障，但是對于大部分障礙物都能夠實現(xiàn)順利避障。障礙物的檢測距離以及配送車轉向時的速度以及時間等因素仍存在部分誤差。3.5語音模塊本次實驗采用的語音模塊是CN-TTS模塊，該模塊是一款高集成度的語音合成模塊，可實現(xiàn)中文、英文、數(shù)字的語音合成；并且支持用戶的命令詞或提示音的定制需求。該模塊支持中文GBK編碼集；支持大、小寫英文字母。該模塊采用的是UART通訊方式，UART串口支持9600bps，發(fā)什么報什么，簡單易用。同時，該模塊還支持狀態(tài)顯示，可以通過用戶的控制器能夠清楚地了解模塊是否正在合成播報，還是空閑狀態(tài)。在語音模塊中，一共設定了三種語音播報。第一種情況的語音播報是配送車在遇到障礙物的情況下，配送車停止運行，語音模塊發(fā)出“正在送餐，請您讓一下路，謝謝”；第二種情況是當配送車到達指定餐桌時，語音模塊會發(fā)出“顧客您好，您的菜品已送到，請取餐”；第三種情況是當顧客取餐后點擊配送車上確認按鍵，配送車將會發(fā)出語音“祝您用餐愉快”并且原路返回至出發(fā)點。3.6循跡模塊本項目中循跡模塊采用的是雙路循跡模塊，通過兩個ITR20001傳感器實時監(jiān)測路面狀況并且將所得數(shù)據(jù)傳輸給LM393，兩個傳感器分別置于小車底部前段。該傳感器具有受外界干擾程度較低、實用性較強以及成本較低的優(yōu)點。模塊處于小車底部，距離地面高度合適，可以達到很好的檢測效果。相對于使用一個傳感器，雙路循跡模塊更具有優(yōu)勢，能夠獲取更多的道路信息，更早的判斷出道路的走向，在一定程度上彌補了檢測精度低的缺點。雙路循跡電路原理圖如下。圖3.6.1雙路循跡電路原理圖該模塊的工作原理如下，紅外線發(fā)射管發(fā)出紅外線，檢測到黑色物體時，由于黑色對于光線的吸收率較高，所以大部分紅外線被吸收，光電接收管只能接受到很少的光線，此時光電接收管對外的等效阻值就會很大，比較器LM393的同向輸入端的電壓值就會高于反向輸入端的電壓，經(jīng)過比較就會輸出得到高電平。在初始狀態(tài)下，黑線應位于兩傳感器中間，此時兩個傳感器分別都檢測到黑線，當遙控器發(fā)出指令時，小車就會開始前進進行送餐。當小車從中間逐漸往左偏離軌道黑線時，即黑線在小車的右邊部分，此時只有右側的傳感器能夠檢測到黑線，配送車應該右移動直至左側傳感器重新檢測到黑線。若小車從中間逐漸向右逐漸偏軌道黑線時，此情況與上述情況相反，則配送車應該向左移動直至右側傳感器重新檢測到黑線。

4軟件設計本實驗是通過keil5軟件編寫完成的，在大學期間，我們進行了多次實驗課，都是通過應用keil5軟件完成一系列的實驗，對于該軟件的使用有著一定的了解。KeiluVision5是一款具有專業(yè)技術實用的c語言進行應用分析軟件設計開發(fā)企業(yè)管理信息系統(tǒng)，提供了軟件編譯器、編輯軟件包、安裝包及軟件調試包的跟蹤,主要功能是因它新增了安裝包包和管理器等軟件功能,支持LWIP，其SWD下載速度發(fā)展也是KEIL4的大概5倍。它主要采用一種便于瀏覽全新且靈活的窗體相關信息實時管理操作系統(tǒng),用戶在進行設計工作過程中完全可以隨意性地利用這個管理系統(tǒng),并且同時通過一或兩個臺式的窗體監(jiān)視器對其在設計工作流程中所有相關窗體信息可以實時進行查看。以此用戶可以在最短的時間內發(fā)現(xiàn)最多的錯誤問題。uVision5同時兼容以前的版本，以前的工作建設項目管理同樣我們可以在MDKv5上進行研究開發(fā)，MDKv5同時加強了針對Cortex-M微控制器開發(fā)的支持，并且還對于以前傳統(tǒng)的軟件開發(fā)操作模式和傳統(tǒng)用戶操作界面設計操作方法等都進行了重大升級,將其功能劃分分成為兩個部分，MDKCore和SoftwarePacks。4.1主程序設計根據(jù)設計的要求，主程序流程如下圖4.1所示，對配送車通電之后，首先初始化單片機，隨后根據(jù)紅外遙控按鍵是否按下，決定配送車的工作路線。隨后配送車進行工作，送餐完畢后顧客點擊確認鍵，小車返回出發(fā)點。如果遇到障礙物，配送車將進行相應的語音播報，若障礙物沒有消失配送車隨后開始避障。避障流程如下圖4.2所示。圖4.1主程序流程圖圖4.2避障流程圖

4.2配送車運動設計配送車運動流程如下圖4.2所示，配送車通電之后，首先，單片機初始化，隨后，待遙控發(fā)出指令。配送車紅外接收器接收到信號，配送車開始運動，車輛勻速直行，到達岔路口時，配送車拐彎，隨后到達餐桌處并且播報語音。等待顧客取餐后，小車隨后原路返回，最后返回出發(fā)點。在配送車行駛期間，若配送車前方出現(xiàn)障礙物，配送車停止運行，同時播報相應的語音內容，隨后開始自主避障，避障完成之后，配送車按原路線繼續(xù)行駛。行駛結束后，等待下一次指令。圖4.2運動流程程圖4.3配送路徑設計小車的配送路徑由紅外遙控決定，智能配送車通電以后，工作人員使用紅外遙控器選定小車工作路線，共有四種路線可以選擇分別由紅外遙控四個按鍵所控制。按下按鍵之后配送車紅外接收收到命令，隨后開始工作。流程如下圖4.3所示。圖4.3配送路徑流程圖

5調試5.1硬件調試硬件調試和軟件調試都是單片機應用過程當中不可忽視的部分，通過軟件調試，能夠直接發(fā)現(xiàn)硬件所存在的一系列問題和缺陷，因此，在開發(fā)和運用單片機的過程當中，需要充分的應用軟件設計和硬件設計的特點，從而完善餐廳智能配送車的功能特點。硬件調試，需要使用一些工具（例如萬用表），檢查各個部分的電路連接是否有問題，仔細比對電路圖，對比相應位置元器件的型號、查看安裝方式（例如正負極是否連接正確）等，排除元器件焊接錯誤等問題。其次，電路板上電之后再檢測各個焊接點、器件之間的電位是不是處于正常范圍。最后，就是進行聯(lián)機調試，主要查看I/O口、晶振電路、復位電路等是否有誤，如若有誤，可以及時改正。此處調試應在電路板上電之前進行，首先是對比電路圖，仔細對比元器件型號、正負極是否有錯誤，檢查無誤后，可使用萬用表等工具的，對電路進行檢測，在確定不存在短路、斷路、焊接不穩(wěn)導致接觸不良等問題后，就可以上電，看看整體電路是否有誤，各個器件、各個電位點是否有誤（電壓過高或者過低都會對后續(xù)的調試步驟產(chǎn)生影響），特別是單片機的各個輸出端口的電位，若發(fā)現(xiàn)有器件損壞，也應及時更換。在確認上述步驟的各個環(huán)節(jié)無誤之后，就可以把信號接口連接起來，開始準備進行軟件調試的環(huán)節(jié)。5.2軟件調試在硬件調試環(huán)節(jié)結束，確認無誤后，此時，我們就可以進入到軟件調試的環(huán)節(jié)。將接口接好，再進行后續(xù)調試。因為本次設計是分為一定的模塊進行設計的，所以，首先要調試好各個模塊的程序。在調試各個模塊子程序時，要注意的一點是，確保符合出、入口的條件以及狀態(tài)。當各個模塊子程序調試好之后，就可以進行程序總調試。但是，僅進行了程序的軟件調試，我們并不能使智能配送車到達我們需要的效果，各個模塊的程序以及具體語句能否如實的將配送車的功能展現(xiàn)出來才是關鍵。單純的進行硬件以及軟件調試，并不能發(fā)現(xiàn)所有的問題，各個模塊程序中的數(shù)據(jù)還需要經(jīng)過反復的實物調試，才能得到我們所需要的數(shù)據(jù)。智能配送車的各項運動數(shù)據(jù)參數(shù)我們需要在綜合調試中才能夠獲取。5.3綜合調試當硬件以及軟件調試結束之后，隨后就可以進行對于餐廳智能配送車的綜合調試，將各個模塊的程序分批多次燒錄至智能配送車的主控芯片。使用紅外遙控器，檢查配送車各項功能是否完整，對于配送車的每一項數(shù)據(jù)都要實時記錄下來，根據(jù)這些數(shù)據(jù)將配送車各個模塊的程序進一步地完善。當然，就算之前各個模塊子程序調試都通過了，但是在整體調試時，也還是會出現(xiàn)一些問題，比如程序正確但是配送車不能正常運行等。5.3.1模塊調試首先檢測超聲波測距傳感器的測量距離，將超聲波探頭朝向墻壁，使發(fā)出的超聲波能夠被接收器檢測到，測量超聲波測距的有效距離并且調試，經(jīng)過多次測量以及修正，本項目中超聲波測距傳感器測距距離為10cm。由于配送車是先停車隨后進行避障，所以該距離較為合適。其次是對于電機的調試，配送車通電后，電機正常運行，配送車向前移動，由于焊接以及電機轉軸等物理因素難以修正，配送車直線行駛會向左偏離直線。多次測量，改變單個電機的轉速，使得配送車能夠正確直線行駛。對于雙路循跡模塊調試，在地面上用黑色電膠帶設定好行駛路徑，啟動配送