II無人駕駛快遞投遞小車結構設計摘要隨著時代的前進，科技也隨之進步。如今，越來越多的科技產物讓人們的生活更加的便捷，物流與快遞行業(yè)的出現(xiàn)給人們帶來了極大的便利，網上下單，送貨上門，足不出戶即可擁有一切。但人力派送的方式對于日益增加的快遞來說卻是心有余而力不足，在一些購物節(jié)時快遞員對于海量快遞來說更是杯水車薪。無人駕駛快遞投遞小車正是為了解決這一問題而被提出。無人駕駛快遞投遞小車可以大大緩解快遞堆積的狀況，甚至可以取快遞員而代之。同時，此設計還可為城市人力資源的緊張?zhí)峁﹨⒖?，擁有著廣泛的應用前景與研究價值。本文主要對無人駕駛快遞投遞小車的路徑控制進行研究與設計。采用stm32系列單片機為設計主體，通過在單片機上增設各類模塊來為無人駕駛快遞車增加不同的功能。行駛驅動模塊與循跡模塊保證小車可以在規(guī)定的路徑上安穩(wěn)運行，紅外傳感器避障模塊可以讓小車根據路況信息進行對障礙的躲避以及回歸軌跡繼續(xù)行駛。關鍵詞：無人駕駛；路徑控制；stm32單片機；紅外傳感器目錄TOC\o"1-2"\h\u8086摘要 I26085插圖清單： -1-17951引言 -2-14765第1章緒論 -3-314251.1無人駕駛的背景與研究現(xiàn)狀 -3-69081.2無人駕駛快遞投遞車的研究意義 -5-112231.3無人駕駛快遞投遞車的研究內容 -5-4303第2章無人駕駛快遞車總體方案 -7-58222.1快遞車的研究方向 -7-133372.2快遞車的部件 -8-95982.3快遞車整體模型 -14-123212.4小結 -15-564第3章軟件設計 -16-191243.1快遞車的行駛 -16-140763.2快遞車的起停 -20-232913.3小結 -21-17902第4章程序調試與實物運行 -22-30634.1程序調試 -22-169314.2實物運行 -26-286614.3小結 -30-31212結論與展望 -31-18789參考文獻 -33-13328附錄A：快遞車整體電路圖 -34-22234附錄C：外文文獻及翻譯 -36-7496附錄D：參考文獻題錄 -49-30732附錄E：主程序 -50-插圖清單：TOC\f\t"11,1"\h28234圖1-1無人駕駛汽車分級 -3-1504圖1-2谷歌無人駕駛汽車 -4-26206圖1-3蘇寧無人駕駛快遞車 -5-19603圖2-1快遞車功能流程圖 -7-19098圖2-2快遞車配送快遞功能圖 -8-10115圖2-3快遞車硬件系統(tǒng)框圖 -8-4347圖2-4舵機 -9-1133圖2-5舵機模塊電路圖 -10-18739圖2-6萬向輪 -10-20862圖2-7循跡紅外傳感器a） -11-22779圖2-7循跡紅外傳感器b） -11-13529圖2-8循跡紅外傳感器電路圖a） -12-4079圖2-8循跡紅外傳感器電路圖b） -12-8591圖2-8循跡紅外傳感器電路圖c） -12-30518圖2-9障礙物檢測傳感器 -13-15644圖2-10障礙物檢測傳感器電路圖 -13-9097圖2-11電源輸入模塊電路圖 -14-25049圖2-12快遞車a） -14-17493圖2-12快遞車b） -15-11789圖3-1舵機控制流程圖 -16-16652圖3-2PWM信號示意圖 -16-19591圖3-3光敏電阻電路圖 -18-32228圖3-4舵機驅動流程圖 -18-19159圖4-1Target選項卡 -22-27531圖4-2Debug選項卡 -23-12978圖4-3程序仿真界面 -24-25000圖4-4Debug功能條 -24-1787圖4-5UseJ-LINK/J-TRACECortex -24-531圖4-6Settings -25-2692圖4-7FlashDownload -25-4914圖4-8正常行駛 -26-9620圖4-9左轉a) -27-29150圖4-9左轉b) -27-10398圖4-10定點停止 -28-32692圖4-11檢測到障礙物 -29-24031圖4-12左轉進入輔路 -29-

引言在當前時代，人們的生活逐漸便利化，這是科技發(fā)展帶來的進步，但是，我們不能夠滿足現(xiàn)狀，對未來生活的向往是科技發(fā)展的動力。無人駕駛這個概念在很早以前就被人們提出，在時間的流逝中，概念也逐漸成為了現(xiàn)實，但這個技術目前主要還是應用在汽車領域，故而除此之外很難得到這方面的便利。本篇文章就是利用無人駕駛這個技術來給快遞行業(yè)增加一種新型派送方式，或者說改進。快遞目前可以說是遍布全國，人們每天都會有所接觸，所以以此為載體能夠讓人們更加直觀的了解無人駕駛這一技術，同時也能把這種技術普遍的應用起來，讓更多的人享受這種技術帶來的便利。以本人目前的知識水平來說，對于無人駕駛的了解還處于表面階段，所以在設計實驗方面會有一些不足，希望能夠得到指正。緒論無人駕駛的背景與研究現(xiàn)狀無人駕駛快遞投遞車的研究背景2012年以來，中國電商和網購兩者相輔相成迅猛發(fā)展，物流行業(yè)也隨之拓展了市場。但是，網購數(shù)量是十年前的十倍，但派送方法依然是人工派件。依靠現(xiàn)有的方法無法快速地將快遞派送完成是最大地問題，為了解決短時間內，隨著在線購買的進一步擴大，消費者的快遞數(shù)量的急劇增加，被迫面臨運輸周期大幅變長的問題，人們需要找到新的運輸方法?，F(xiàn)在，快遞派送時間與用戶收件時間的矛盾，快遞快速化導致的交通事故，春節(jié)期間人手不足等，這些都是物流行業(yè)快速發(fā)展的攔路虎。無人駕駛的研究現(xiàn)狀西方國家在很早以前就開始研究起了無人駕駛技術。就現(xiàn)在各國的發(fā)展水平來說，美國與德國的相關技術是比較強的，在可行和實用方面也是比較完善的。美國是已知的在這方面研究最早，技術水平最高的國家之一，同時無人駕駛技術分級（圖1-1）的概念也是由美國NHTSA和SAE分別提出的，兩者并沒有什么太大的差別，所以一直在被各個國家參考使用。在上個世紀80年代，為了研究出一種可以在學校中低速行駛的無人車，美國提出了alv計劃。作為全球知名學府，卡耐基梅隆大學為了跟上時代的步伐，從上世紀80年代也開始研究無人駕駛汽車技術，并且后來展示出了顯著的成果。然而，由于其技術界限和復雜的預期目標，在1990年左右，所有的國家都逐步把他們的研究工作重點從技術上轉移到了對高速公路民用汽車進行相對性的輔助項目上。圖1-1無人駕駛汽車分級1995年，一輛被叫做navlab2v的無人駕駛汽車在卡耐基梅隆大學誕生，在這之后，他更是完成了他的“成人禮”——完成了從美國東部到西部的“徒步旅行”。這輛車以五十到六十公里的時速，近乎全程自動駕駛的狀態(tài)跑完了五千公里的旅途。這次實驗中，汽車的自動駕駛只體現(xiàn)在對方向的控制上，而在行駛速度方面沒有涉及，車上跟隨的試駕員控制著油門和擋位，盡管如此，本次實驗依舊向世界展示了自動駕駛的未來。2000年,豐田汽車公司正式發(fā)布了一款新型無人駕駛的公交車。這種公交汽車使用了一種公交自動駕駛系統(tǒng)，而這套自動控制系統(tǒng)則是根據公交車在道路上的誘導、汽車車隊的行駛、追尾預警以及汽車在運行中的安全性管理等各個部分共同聯(lián)合進行運轉而設計和制定。豐田公司使用永久性磁石與磁氣傳感器兩部分可以保證公交車的導航功能，其中磁石安裝在道路中間，磁氣傳感器則安裝在車的底盤前部，兩者搭配控制車輛行駛方向。2005年，斯坦福大學的研究人員改裝了一部大眾多功能車來參加美國“大挑戰(zhàn)”障礙賽。在賽程中它穿越荒無人煙的沙漠、穿越無光的隧道、穿越滿是爛泥的河床和險峻的山路，克服了重重困難之后，這輛車完成了長達7小時30分鐘的挑戰(zhàn)，并且首先沖過終點線，成為了這次比賽的冠軍。2011年，內華達政府與谷歌達成協(xié)議，允許他們的無人駕駛汽車在路上行駛。谷歌由此成為美國首個能夠經營無人駕駛汽車的公司。谷歌可以說是研究無人駕駛汽車技術公司的代表。作為第一家開發(fā)無線技術的公司，Google公司首先對汽車的起停進行了研究，隨后研制出了一款能夠自動化無人駕駛汽車（圖1-2），這款車能夠實現(xiàn)自啟以及停車。圖1-2谷歌無人駕駛汽車2013年,英國政府批下了150萬英鎊，用來在倫敦北面一個小鎮(zhèn)路上進行對無人駕駛汽車的測試。那些叫做"豆莢"的無人駕駛車以19km/h的速度正常地在路面上行走。它們行駛在一條特制的道路上把乘客帶到米爾頓凱恩斯的所有地方。英國的官員們計劃在2015年把有司機監(jiān)管的20部“豆莢”投放運營，并在兩年后投放運行百輛“豆莢”。一項價值3660萬人民幣的安全無人駕駛計劃在2013年底于密歇根大學啟動。此次項目主要是對于無人駕駛汽車進行研究。在美國的汽車工業(yè)以及政府的支持和共同努力下,密歇根大學將于2021年交付一批已經能夠連接網絡的無人駕駛汽車給安娜堡市。國內對于無人駕駛汽車的研究比西方要晚一些。在上世紀80年代初，位于湖南省的國防科技大學順應時代發(fā)展的趨勢，對無人駕駛汽車進行了分析與設想，然后決定開始投入研究。1989年，國防科技大學研發(fā)出了一款智能車，本著實踐是檢驗真理的唯一標準思想，中國第一輛智能車問世了。這輛車長度約為一米，寬度約為零點六米，重量達到了一百七十五千克。這是一輛三輪車，前面有一個輪子用作導向，后面有兩個輪子用作驅動。1992年，我國對于無人駕駛汽車研究實現(xiàn)了零的突破，第一輛無人駕駛汽車成功問世，這是歷史性時刻。研究人員改進了一輛我們國家自己生產的面包車，并給它配備了一個最新研究出來的自動駕駛系統(tǒng)。這個系統(tǒng)是由計算機、檢測傳感器以及液壓控制系統(tǒng)三個部分組成，它在面包車的手動駕駛的基礎上添加了新研制的自動駕駛功能。2007年，我國的紅旗旗艦無人駕駛汽車做了一個測試，結果表明它的整體技術性能于指標均已達到世界先進水平，而這輛車正是由國防科技大學與中國一汽集團通力合作，共同研制出來的，這次紅旗測試的成功意味著我國的無人駕駛汽車技術又向前邁出了一大步。2018年8月,唯品會成功地研發(fā)了一款智能配送快遞無人車,在沒有任何人幫助的情況下就已經可以輕松自主地完成配送任務，就等同于配送人員正常一趟派遣的工作量。2019年8月17日,蘇寧5G無人快遞車（圖1-3）進行公開測試。早在一年以前,蘇寧就已經正式開始計劃推出"臥龍一號"的無人駕駛快遞專用車,部分一線城市和周邊地區(qū)也都已經基本實現(xiàn)了正常的快遞運營。與第一代"5g臥龍"產品系列相比,其整體性能和續(xù)航技術都已經有了大幅的改善和巨大提升,能夠快速準確地做出判斷和反應。圖1-3蘇寧無人駕駛快遞車目前，國內很多知名企業(yè)以及重點院校都在進行無人駕駛技術的研究，有的還取得了顯著的成果。例如一輛長安無人智能駕駛的汽車就順利地成功完成了從中國四川省重慶到中國北京長途跋涉，在中國實現(xiàn)無人駕駛汽車產業(yè)的發(fā)展史上也是描繪了濃墨重彩的一筆。目前而言，不管是國外還是國內，無人駕駛汽車技術都在蓬勃發(fā)展，隨著人才團隊的壯大，科技的發(fā)展，無人駕駛汽車技術也將會越來越完善，它在社會各個方面的應用也會越來越來多，會慢慢融入人民的生活，人們對其的了解也會越來越多，也會在更多方面給人們提供方便。無人駕駛快遞投遞車的研究意義科技隨著時代的發(fā)展而進步，網絡的作用也隨著科技的發(fā)展而越來越深入人心，人們對于網絡的應用也更加得心應手，網購即為突出表現(xiàn)之一。近十年來，網購已經成為當前人們所依賴的購物方式，也推動了物流行業(yè)的蓬勃發(fā)展，快遞數(shù)目更是較于十年前有了極大的增長，但是快遞的運輸方式還是極度依賴于人工，造成了極大的人力資源的浪費。因此，設計一款無人駕駛的快遞投遞車來取代人工，有利于可以解放勞動生產力，亦能給予人們的隱私極大的保護，降低社會安全隱患，維護社會安定；同時無人駕駛快遞投遞車能夠隨時隨地的進行派送，也能對派送過程進行實時監(jiān)控，便于了解快遞行程。無人駕駛快遞投遞車的研究內容無人駕駛快遞投遞小車中主要研究小車的無人駕駛和快遞的取放。無人駕駛需要小車能夠對快遞點進行規(guī)劃，然后再將快遞點所在的路徑進行規(guī)劃，對小車的行駛路徑進行管理與設計，保證小車的導航功能，同時利用舵機進行驅動，保證小車的動力。在行駛中小車還需要檢測道路前方的狀態(tài)，并且對其做出應對，確保小車的安全性?？爝f的取放需小車能夠在需要投放快遞的快遞點停止與起動，保證快遞能夠正確地投放。本次課題中無人駕駛快遞車需要具備路徑規(guī)劃、障礙物檢測與規(guī)避以及起停等功能。本文的內容可以分為五個部分，內容大致如下：第一章首先闡述無人駕駛快遞投遞小車的研究背景以及國內與國外對無人駕駛的研究情況，然后提出了此次研究的意義，最后對整個研究內容進行了說明。第二章會對無人駕駛快遞投遞小車的整體設計方案進行一個展示。先是確定本次研究的方向，隨之確定所需的部件，對使用的器件進行說明，然后將這些器件組裝到快遞車上，確定快遞車的模型。第三章是主要是無人駕駛快遞投遞小車的軟件程序方面的編寫，同時也對使用的元件的原理進行了說明。就是對32單片機程序的編寫與調試，先將各個模塊分開編程，然后再進行組合與調試。第四章是對程序的燒錄以及快遞車的運行試驗。讓無人駕駛快遞投遞小車進行行駛，觀察運行結果，然后進行一些校正，確?？爝f車功能的完善。第五章內容是對本次設計的無人駕駛快遞車的總結，總結這次設計的不足之處，思考可以改進的地方，然后提出對未來的期望。

無人駕駛快遞車總體方案2.1快遞車的研究方向對于無人駕駛快遞投遞小車，我們需要它能夠按照規(guī)定的路徑進行行駛，直行以及彎道行駛，同時，也希望它能夠具備一定的避障功能，功能流程圖（圖2-1）如下。圖2-1快遞車功能流程圖同時，作為一輛用來配送快遞的無人車，除了能夠做到自動駕駛的功能，對于配送快遞來說也是有一定的要求，所以小車增加了定點起停的功能。如功能圖（圖2-2）所示，快遞車在檢測到快遞點時，會先停止一段時間，供人取完快遞后繼續(xù)行駛。根據上面所說的快遞車功能，在快遞車上除了裝配的stm32單片機主控板，電源，舵機驅動，按鍵控制等基礎模塊外，還增加了紅外循跡，紅外避障這兩個重要模塊。從硬件系統(tǒng)框圖（圖2-3）上可以看出，這些硬件都由單片機進行統(tǒng)籌。圖2-2快遞車配送快遞功能圖圖2-3快遞車硬件系統(tǒng)框圖2.2快遞車的部件2.2.1單片機單片機也可以叫做單片微控制器，是一種集成電路芯片。CPU（運算和控制）、RAM（數(shù)據存儲）、ROM（程序存儲）、I/O設備（串行端口、并行端口等）和中斷系統(tǒng)集成在一塊芯片上，形成了一個小型但完整的微計算機系統(tǒng)。現(xiàn)今人們使用最多的應該是51單片機或stm32單片機。51單片機是與Intel8031命令系統(tǒng)兼容的所有單片微控制器的統(tǒng)稱。這一系列單片微控制器的祖先是Intel8031單片機。此后，由于閃存ROM技術的發(fā)展，8031單片機發(fā)展得越來越強大，逐漸成為了最廣泛使用的8位單片機之一。ATMEL公司的AT89系列是他的代表性產品。STM32單片機是意法半導體公司制造的32位系列單片微控制器。其內部資源如寄存器和外設功能，比8051、AVR和PIC更多，與計算機的CPU功能相似。這些功能都可以在手機、路由器等電子產品上運用。入門最簡單的就是51單片機了，學習起來比較簡單，比較少的功能決定了其便于控制。但是，相對而言速度和功能比32單片機差了很多。但相對于51單片機，32單片機更難入門。51單片機很大一部分都是馮諾曼結構的，STM32單片機則是哈弗結構的，數(shù)據處理速度非?？臁１敬卧O計采用的是STM32單片機。stm32系列單片機的核心是ARMCortex-M3內核，其主要應用于高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計。按內核架構分為不同產品，其中stm32F系列大致可以分為三個類型——增強型、基本型以及互聯(lián)型。增強型主要是stm32F103系列，基本型主要是stm32F101系列，而互聯(lián)型則有兩個系列，分別為stm32F105系列以及stm32F107系列。stm32F103系列作為增強型有著別的系列所沒有的的長處，它的時鐘頻率最高可以達到72MHz；stm32F101系列作為基本型是32位產品用戶的最佳選擇，頻率為36MHz，它雖然具備著較高的輸出功耗，但僅僅只是16位系列產品的最低價格。32k一直到128k的最大閃存容量是兩個系列產品的相同點，當然不同點也是有的，它們的差別體現(xiàn)在而在SRAM的最大容量與外設接口的組合上面。本文選用增強型32單片機來進行無人駕駛快遞投遞車的設計。2.2.2快遞車的行駛快遞車的行駛主要分為兩個部分，一是驅動，二是循跡。驅動方面采用的是360度電動舵機（圖2-4），可以給無人駕駛快遞投遞小車提供圖2-4舵機行駛的動力，舵機部分電路圖如圖所示（圖2-5）。舵機通常作為一個執(zhí)行元件使用在飛機的舵面(操作臺)轉動的操作上。常見的舵機類型主要有三種，即電動舵機，液壓舵機及電動液壓舵機。它采用了一種可以根據需求進行角度變化的伺服驅動器。其控制信號其實就是一個脈沖寬度的調制(pwm)信號。同時配備一個萬向輪（圖2-6），無人駕駛快遞投遞小車即可做出前進，轉彎等各類運行行為。圖2-5舵機模塊電路圖圖2-6萬向輪循跡方面采用TCRT5000L循跡紅外傳感器（圖2-7）來使無人駕駛快遞投遞小車按照規(guī)定的路線進行行駛。TCRT5000L傳感器的紅外發(fā)光二極管連續(xù)發(fā)射紅外線。當圖2-7循跡紅外傳感器a）圖2-7循跡紅外傳感器b）發(fā)射出的紅外光線不被反射或其反射強度沒有足夠高時，模塊的輸出端必然是處于高電平，此時紅外接收管總是保持在斷開的狀態(tài)，此時紅燈是亮的。當有物體出現(xiàn)在檢測范圍中時，接收器就會接收到高強度紅外線，此時，模塊的輸出端處于低電平，指示二極管導通，此時紅燈熄滅。由圖中可以看到這個傳感器有五組指示燈，每組指示燈會根據檢測到的情況點亮指示燈，循跡部分電路圖如圖所示（圖2-8）。圖2-8循跡紅外傳感器電路圖a）圖2-8循跡紅外傳感器電路圖b）圖2-8循跡紅外傳感器電路圖c）2.2.3快遞車的障礙物檢測模塊在障礙物檢測模塊中選擇紅外線障礙物傳感器模塊（圖2-9）。這個傳感器模塊本身就是一種光敏元件，對周圍的光具有很強的適應能力。它有一對紅外發(fā)射管和紅外接收管(受光導波管)。發(fā)射管是以某種頻率發(fā)送紅外線。在檢測到的方向上如果有障礙物(反射表面)，則紅外線將被其反射回來，由接收管進行接受。由比較器電路進行處理后，綠色指示器燈被點亮，然后再輸出一個低電平數(shù)字信號。檢測距離可以通過電位計旋鈕進行調整，在2～30cm之間都是可以檢測到的。工作電壓為3.3V～5V，完全可以使用單片機上的電源輸出部分供電，障礙檢測部分電路圖如圖所示（圖2-10）。圖2-9障礙物檢測傳感器圖2-10障礙物檢測傳感器電路圖2.2.3快遞車的電源供能模塊此次選用四節(jié)五號電池作為電源輸出，配合上單片機上的電源輸入模塊（圖2-11），就可以給予行駛模塊足夠的電能。圖2-11電源輸入模塊電路圖2.3快遞車整體模型無人駕駛快遞投遞小車整體結構（圖2-12）就是在一塊車架上將32單片機、行駛模塊、障礙物檢測模塊以及電源模塊進行組裝，以32單片機作為主控原件，對其它模塊進行控制，使其形成一個整體，能夠完成循跡、障礙檢測以及隨時啟停等功能。圖2-12快遞車a）圖2-12快遞車b）由圖中可以看到，兩個舵機安裝在快遞車前面，這樣快遞車轉彎時更加快捷，行駛也比較穩(wěn)定；循跡模塊安裝在快遞車的最前方，且距離地面比較近，這樣可以保證快遞車快速準確地檢測到路徑；障礙檢測模塊置于快遞車的循跡模塊的上面，將紅外發(fā)光管與接收管向前突出，保證其可以檢測到快遞車前方的狀態(tài)，同時也避免快遞車上器件可能會產生的影響。2.4小結本章主要對無人駕駛快遞車所需要的模塊所對應的器件進行了說明，主控模塊的stm32單片機開發(fā)板，行駛模塊的360度舵機與萬向輪，循跡模塊與障礙檢測模塊的紅外傳感器，還有簡單的電源模塊。然后小車的整體結構進行了說明，清楚地展示了小車的功能以及相對應的模塊。

軟件設計3.1快遞車的行駛關于行駛功能，有兩點是關鍵，一是動力，這是行駛的基礎；二是方向，這是行駛的核心。動力與方向結合起來才能保證快遞車地任務能夠順利的完成。3.1.1快遞車的動力動力方面主要就是電源供能與舵機輸出動力。電源方面在上一章說明過，就是簡單的五號電池作為電源供能。舵機使用的是360度舵機，由舵機的工作原理圖（圖3-1）可以看出，通過控制舵機通電的時間（電路被接通的時間占整個電路工作周期的百分比即為占空比），然后通過對角度傳感器的傳來的反饋信號的檢測與控制，就可以控制舵機旋轉的角度，讓它能夠按照占空比來運轉，即給舵機一個PWM信號，舵機會根據需要轉到一個特定角度。但360度的舵機和一般的舵機是存在差異的,給它一個pwm的控制信號，就使得舵機會以某一個特定的速度進行轉動，與普通的電機相差很大，但由于這種舵機實際上都是閉環(huán)控制，相比于傳統(tǒng)的電機，它的旋轉和速度控制更加穩(wěn)定。圖3-1舵機控制流程圖PWM信號的輸出原理：當定時器工作時，若CNT小于CCRx時，輸出為0；若CNT大于或等于CCRx時，輸出為1。那就能得到如下PWM示意圖（圖3-2）：當CCRx的值圖3-2PWM信號示意圖比CNT的值小的時候，IO輸出低電平(0)，當CCRx的值比CNT的值大或者相等的時候，IO輸出高電平(1)。當CNT的值增加到與ARR相等，CNT就會重新從零開始增加，以這種模式一直工作下去。通過改變CCRx值的大小，來改變PWM輸出的占空比，就能夠控制舵機的旋轉，而通過對ARR的值的更改，就可以改變的PWM的輸出頻率，但對于本次設計來說，PWM的輸出頻率一般是不需要改變的。這里使用TIM3與TIM4來分別作為左右舵機的PWM信號輸入，TIM3的自動重裝值和時鐘預分頻數(shù)分別設置為1439和174，TIM4的自動重裝值和時鐘預分頻數(shù)分別設置為1439和99。根據如下公式就可以求出PWM信號的周期：這里的Tout表示的是PWM信號的周期，單位為us；而Tclk表示的是輸入時鐘的頻率，單位為MHz，這里的頻率是72MHz。舵機模塊部分控制程序如下：3.1.2快遞車循跡關于無人駕駛快遞投遞小車行駛方向的控制即是對小車行駛路徑的規(guī)劃，路徑規(guī)劃模塊采用紅外循跡傳感器（紅外光電對管）來實現(xiàn)。研究表明黑色對光的反射率在5%左右，而白色對光的反射率在90%左右，由此可以看出白色對光的反射要強很多很多，所以用黑色來表示道路，用白色作為地板。而紅外探測法就是用來檢測反射光的強度的，然后根據強度就可以判斷快遞車是否按照軌跡在行駛，從而對其進行調整。紅外光電對管是一種光敏元件，光敏電阻的大小取決于反射光的強度，但光敏電阻的大小不好測量，而光敏電阻兩端的電壓比較容易檢測，所以根據檢查出來的電壓的范圍判斷快遞車是否在軌跡上行駛。圖3-3光敏電阻電路圖根據電路圖（圖3-3），假設為5V,為10k的電阻，為30k的電阻，當檢測白色地面反射回來的光時，的電阻為300，而當檢測黑色軌跡反射回來的光時，的電阻為30k,由此可以計算出白色地面和黑色軌跡的電壓分別為：黑色軌跡：

白色地面：

由此可以看出，當處于0.15V~3.75V時，紅外光電對管就是檢測到黑色軌跡了。由循跡系統(tǒng)框圖（圖3-4）可以清楚的看出循跡模塊的工作流程。圖3-4舵機驅動流程圖將循跡模塊的五組指示燈分別設置為IR1~IR5，五組數(shù)據根據檢測到的路徑變化，然后控制快遞車的運行狀態(tài)。循跡模塊部分控制程序如下：3.1.3快遞車避障不光是循跡模塊，障礙物檢測模塊也是由紅外傳感器構成，這個傳感器與循跡模塊地傳感器類似，不同的是循跡模塊使用的是五路循跡紅外傳感器，而障礙檢測模塊使用的是類似一路傳感器的紅外傳感器，并且循跡模塊是對地面進行檢測，而障礙物檢測模塊是對小車前進方向上的物體進行檢測，檢測到障礙物后，蜂鳴器報警,同時快遞車進行左轉，當檢測到旁邊有路徑時，小車就會選擇這一條路徑繼續(xù)行駛，此時蜂鳴器停止報警。障礙物檢測模塊部分控制程序如下：3.2快遞車的起停無人駕駛快遞投遞小車需要根據需求可以隨時隨地起停，因此在無人駕駛快遞投遞小車上增加了起動與停止按鈕。在小車到來之際，可以按下停止按鈕，小車停止行駛，之后按下起動按鈕，小車繼續(xù)按照規(guī)劃路徑起動行駛。因為stm32單片機上自帶按鍵，所以沒有添加新的模塊來對其進行控制。按鍵起停部分控制程序：快遞車會根據快遞點的需求定點停止與起動，這里是對五路循跡傳感器進行了進一步的運用。正常運行時，使用了中間三個循跡傳感器來檢測軌跡，可以使快遞車按照規(guī)定路徑行駛；而在快遞點的起停使用了全部的五個傳感器。快遞點使會有一個標記，這個標記與軌跡使用的東西一樣，不過是與軌跡垂直交叉分布，這樣快遞車走到快遞點的時候，傳感器都會檢測到軌跡，這是快遞車就會停止一段時間，這段時間可以供人們拿去快遞，然后快遞車繼續(xù)行駛。定點起停部分控制程序如下：3.3小結在本章主要介紹了無人駕駛快遞投遞小車的軟件部分，也就是程序?？刂瞥绦蚍譃閮蓚€方面，一是小車的行駛，主要是對小車的動力（舵機模塊）、路徑規(guī)劃（循跡模塊）以及障礙物檢測（避障模塊）三個方面的研究；二是小車的起停，簡單的按鈕控制。將這些模塊利用stm32單片機組合起來即可實現(xiàn)需要的無人駕駛快遞投遞小車的功能。

程序調試與實物運行4.1程序調試關于無人駕駛快遞投遞小車的模塊的程序在上一章已經展示部分了，這些程序會在主控程序中進行統(tǒng)合，將這些模塊聯(lián)結成一個整體，然后實現(xiàn)所需要的功能。在程序編寫方面采用MDK（MIXDevelopmentKit）軟件，很多種芯片在MDK設備數(shù)據庫中都可以直接使用。MDK具備軟件仿真功能。它能夠通過查看與硬件相關的寄存器的狀態(tài)，來判斷這些程序是否有效。在軟件仿真之前需要先查看設置是否正確，首先點擊IDE里的OtionsforTarget（圖4-1），然后點擊Target選項，確定芯片的種類（STM32F103ZE）和外部晶振頻率(8.0MHz)沒問題就可以了。圖4-1Target選項卡檢查完設置之后就該配置軟件仿真所需要的環(huán)境了。點擊Debug選項（圖4-2），選擇UseSimulator，然后選擇Runtomain()。接下來需要把下面的DialogDLL和的內容設置一下，左邊的填上DARMSTM.DLL，右邊的填上TARMSTM.DLL；在Parameter下面的框中填上-pSTM32F103ZE，這個設置好之后就可以進行軟件仿真了。仿真的結果可以根據Debug工具條里的各種窗口查看檢驗。圖4-2Debug選項卡所有配置完成后，點擊開始/停止仿真按鈕開始仿真（圖4-3），同時會出現(xiàn)一個Debug工具條（圖4-4），這些工具都可以在程序仿真時使用。圖4-3程序仿真界面圖4-4Debug功能條程序燒錄與仿真的設置有所區(qū)別，首先就是在Debug選項中選擇右側的UseJ-LINK/J-TRACECortex（圖4-5），代表使用JLINK將程序燒錄進單片機。然后點圖4-5UseJ-LINK/J-TRACECortex擊Settings，在連接上JLINK后，許多配置都是設置好的，比如SWDevice就會自動顯示單片機的芯片種類，所以更改少數(shù)的設置就好了，其一就是Port的兩個設置（圖4-6），左邊的選擇SW，右邊的選擇10MHz。圖4-6Settings圖4-7FlashDownload然后點擊FlashDownload（圖4-7），在這一界面有兩個地方需要設置，一是DownloadFunction，要將圖中的三項全部勾選上；二是下面的白色圖框中要選擇圖中所示的的設置。這些設置完成后就可以直接燒錄程序了。4.2實物運行4.2.1循跡運行根據編寫好的程序，五路循跡傳感器中間五個傳感器都可以用來檢測道路的。本次試驗使用兩厘米寬的布基膠帶來表示路徑，快遞點的標記也是用這個來代替。正中間的傳感器檢測到軌跡時，它的燈就會熄滅，然后快遞車就會沿著軌跡行駛（圖4-8）。這圖4-8正常行駛五個燈中，當左邊的傳感器檢測到軌跡時，它的燈同樣會熄滅，同時快遞車就會左轉（圖4-9），直到只有中間的傳感器檢測到軌跡時，快遞車才會停止左轉并且向前行駛，以此保證快遞車不會偏離軌跡。同理，右邊傳感器控