河北理工大學信息學院 摘要 1緒論1.1研究背景和目的隨著社會的快速發展與人們旅行需求的增加，以及技術的不斷進步，智能行李箱已經成為了一種新興的產品。智能行李箱在保護貴重物品、方便快捷的旅行、減輕旅行負擔方面都有著重要的作用，然而，智能行李箱跟隨技術正是解決智能行李箱在應用過程中的痛點，設計出一款可以穩定自動跟隨的行李箱能更好地提升用戶的旅行體驗與旅行品質。智能行李箱的出現使旅行更加便捷，傳統的智能行李箱需要人工拖拉，特別是在長途旅行時顯得較為繁瑣，也容易給用戶帶來負擔。為了解決這一問題，智能行李箱跟隨技術產生了。該技術主要是通過自主導航、避障和無線通訊等技術手段來實現。自主導航技術是指智能行李箱能夠記錄自己的位置和方向、預判周圍人流和障礙物，并據此規劃路徑，避免與人或物發生碰撞；避障技術包括雷達、激光、紅外等技術，通過對智能行李箱周圍環境的監測，避免碰撞；無線通訊技術則是通過與用戶的手機或手環等無線連接技術，實現智能行李箱的控制與跟蹤。這些技術的發展和應用，為智能行李箱的跟隨打下了堅實的基礎。在旅行中，智能行李箱跟隨技術可以成為用戶的忠實搭檔。當用戶需要更加輕松的旅行方式時，智能行李箱跟隨技術能夠成為用戶旅行的好幫手，另外也可以節約旅行者的時間與精力，為旅行者節省不必要的費用，給用戶帶來更加方便和高效率的旅行經歷。因此，智能行李箱跟隨技術的意義在于能夠極大地提高用戶的旅行品質和旅游體驗。智能行李箱跟隨技術的未來將會是更加完善和智能，從而更好地提升用戶的旅行體驗。未來的智能行李箱跟隨技術將會更加精準和智能，并且不僅僅是跟隨，未來的智能行李箱跟隨技術還將能夠自動根據用戶的需求幫助用戶做一些操作，比如說，在自己的房間里讓行李箱自己去到指定的區域放好，或是在自己去廁所的時候將餐盤自動送到洗碗機的位置等等。總之，智能行李箱跟隨技術是未來的發展趨勢，它可以極大地提高用戶的旅行效率，讓旅行更加舒適、更加方便。未來，智能行李箱跟隨技術還會進一步發展，有望成為用戶旅行生活中的好伙伴，從而使用戶的旅行體驗更加美好。1.2國內外發展現狀自動跟隨智能行李箱的研究發展已經在國內外得到重視。目前國內市場上更多的是集中在旅游出行的一些App中，通過手機控制行李箱實現跟隨。而國外則更多的是通過機器人技術，實現了智能行李箱的自主導航，實現自動跟隨。在國外市場上，最引人注目的是COWAROBOTR1，這是一個由中國開發公司COWAROBOTLTD研發的自主跟隨行李箱，最大的優點是它可以自主導航，并能夠識別和避開障礙物，讓旅行者在旅途中不用去操縱它，而是更加自由和輕松地享受旅途。COWAROBOTR1采用雷達、激光雷達等傳感器，可以感應多個方向，避開障礙物，預測行進路徑，精準把控行駛方向，能夠以最短的路徑前進，最大程度地避免行李箱碰撞。而國內市場上，美團的旅游APP將攜手大疆科技，聯合研發出一款自動跟隨行李箱。根據大疆科技的介紹，該自動跟隨行李箱采用了激光雷達、電機、攝像頭等一系列高科技技術，提高了智能行李箱的自主導航能力，并且可以自動跟隨用戶一起行動，讓旅行者不用擔心行李箱還要搞定其他瑣事，而可以全程放松心情，享受旅行的樂趣。無論是國內還是國外，自動跟隨技術的應用效果都非常顯著。將來也會有更多的跟隨技術出現，并將智能行李箱帶向更自主、更智能的方向，為旅行者帶來更加方便、安全、自由的旅行體驗。綜上所述，隨著科技的不斷發展，自動跟隨技術的應用會越來越廣泛，而智能行李箱跟隨技術的應用也將會發展得更加成熟和完善。未來，自動跟隨技術有望在越來越多的領域得到應用，為人們的生活帶來更大的便利和舒適。。1.3.研究內容自動跟隨智能行李箱的技術原理自動跟隨智能行李箱基于機器人技術和傳感技術，利用激光雷達、超聲波等多個傳感器對周圍環境進行感知和識別，并利用自主導航系統對其位置進行定位和控制，根據旅行者的位置和行動，自動跟隨旅行者進行移動。通過自主導航和跟隨技術，自動跟隨智能行李箱可以實現無人操控，自主移動和完美避障，為旅行者帶來極大的便利和愉悅體驗。未來自動跟隨智能行李箱的發展方向未來自動跟隨智能行李箱將會向更加智能、便攜、多功能的方向不斷發展。首先，自主導航和避障技術將會不斷完善，使智能行李箱更加智能化和精準化。其次，智能行李箱還可以集成語音控制、物聯網等技術，使旅行者可以更方便地操作和控制行李箱。最后，智能行李箱還可以應用到物流、快遞等領域，使搬運物品更加智能和高效。總之，自動跟隨智能行李箱的出現為旅行者帶來了更加便利、愉悅的體驗。未來，隨著技術的不斷發展和創新，自動跟隨智能行李箱的應用將會越來越廣泛，為人們的生活帶來更大的便利和舒適。2功能與設計方案PAGEII2功能與設計方案2.1系統的功能要求自動跟隨行李箱有以下設計功能要求：1.自動跟隨功能：行李箱應該能夠自動跟隨旅行者，避免拖動或托運。這樣可以給旅行者提供更好的舒適和便捷性。2.可追蹤性：行李箱應該使用無線互聯技術，可以通過手機應用程序進行跟蹤和控制。3.機器視覺：行李箱應該內置攝像頭和圖像識別技術，可以感知周圍環境和識別障礙物，以便避免碰撞。綜上所述，自動跟隨智能行李箱的設計是一個綜合性的任務，需要考慮諸多因素，旨在為旅行者提供更好的便捷性、安全性和舒適性。2.2系統設計方案隨著科技的不斷發展，自動跟隨智能行李箱成為了未來旅行行業的熱點發展領域。為此，筆者提出以下設計方案。1.機器視覺部分：行李箱應該安裝攝像頭或傳感器，以實現自動跟隨功能。在檢測到旅行者的移動后，行李箱就開始跟隨旅行者移動。在行進過程中，通過傳感器對周圍環境進行識別，實時監測行李箱前方的道路情況，以避免碰撞。2.電動部分：行李箱應該配備電動機，以實現自主行動。通過電動機，行李箱具有自主行動能力，可以沿著旅行者的路徑自動行進。3.無線通信部分：行李箱應該配備WiFi模塊或藍牙模塊，與旅行者的手機進行無線通信。通過藍牙模塊和WiFi模塊，行李箱應該能夠方便的與旅行者的智能手機進行配對和交互，實現遠程控制和數據傳輸。4.電源管理部分：為了實現自主行動和其他相關功能，行李箱應該配備適當大小的鋰電池、光伏芯片或太陽能板，來為其供電。同時，電源管理模塊應該在使用中對電源進行準確監測和管理，來確保行李箱的穩定性和持久性。綜上所述，自動跟隨智能行李箱的硬件設計是一個綜合性的任務，需要考慮諸多因素。但只有將這些因素全部考慮到，才能真正實現自動跟隨智能行李箱的設計理念，為旅行者帶來更好的體驗和服務。本系統硬件單元的邏輯框圖如圖2.1所示：圖2.1系統框圖根據上面的程序流程框圖，做出了下面的詳細介紹：單單片機是一種集成電路，其內部包含了中央處理器（CPU）、內存、輸入輸出端口和計時器等模塊，可以用于各種控制應用。單片機可以通過程序進行編程，從而實現各種控制功能。單片機具有功耗低、集成度高、體積小等優點。按鍵模塊是一種簡單的電子模塊，通常由按鍵開關、電阻器和接線頭組成。按鍵模塊通常用于控制電路的開關，通過按下按鍵開關，可以使電路打開或關閉。按鍵模塊通常具有防止誤觸發和耐用性好的特點，可以多次操作。按鍵模塊廣泛應用于電子產品中，例如遙控器、智能家居等領域，是控制電子設備中常用的組件之一。電源模塊是一種電子模塊，主要用于提供電源電壓和電流的穩定輸出。電源模塊通常包含變壓器、整流電路、濾波電路、穩壓電路等部分，可以將輸入的電源信號進行轉換和處理，輸出穩定的電源電壓和電流，以保證電子設備的正常工作。電源模塊通常具有過載保護、過溫保護等功能，能夠確保設備在工作時不會受到短路、過載等因素的干擾。紅外避障傳感器是一種利用紅外線探測物體距離的傳感器。它可以檢測到障礙物并輸出信號，使機器人、車輛等自主避開障礙物，避免碰撞。紅外避障傳感器原理簡單，通過發射器發射紅外線，當紅外線碰到障礙物時，反射回來，被接收器接收。通過分析反射回來的紅外線強度，可以計算出障礙物的距離，并將結果輸出。紅外避障傳感器密集使用于機器人、智能家居等領域，成為智能化的重要組成部分。超聲波測距傳感器利用超聲波的反彈來測量物體與傳感器的距離。它包含一個超聲波發射器和一個接收器，只需向目標物體發射一個超聲波，就能測量出它到傳感器的距離，從而可以實現精確的距離測量。超聲波測距傳感器廣泛應用于自動避障、智能家居、機器人等領域。它具有測距精度高、響應速度快、穩定性好等優點，通過不同的工作模式和參數設置，可以實現更多不同的應用場景和控制功能。顯示模塊是一種常用的電子元件，通常包含顯示屏和驅動電路板。它能夠展示出各種形式的文字、數字、圖像等，為設備、儀器的操作界面、信息顯示等提供了方便。顯示模塊按照顯示技術可以分為LCD、OLED、LED等不同類型。其中，LCD是一種廣泛應用的顯示技術，具有低功耗、可讀性好等特點。OLED則具有顯示效果好、色彩鮮艷等優勢。LED是一種專門針對燈光顯示設計的技術，可以實現高亮度、高對比度的顯示效果。電機驅動模塊是一種用于控制電機轉動的電路硬件，它可以接受來自主控板的信號，并以相應的電壓和電流輸出到電機上，從而實現對電機的控制。電機驅動模塊通常包括電源模塊、控制信號輸入模塊、電機驅動模塊等部分，不同的電機驅動模塊可以適用于不同種類的電機。電機驅動模塊廣泛應用于智能家居、機器人、玩具等領域，它具有轉速可調、轉向可控、運行穩定等特點，可以實現復雜的動力控制和運動控制。藍牙模塊是一種小型的無線通信模塊，可以通過藍牙技術與其他藍牙設備進行互動和數據傳輸。藍牙模塊可以與各種智能設備、電腦、手機等進行通信，支持短距離無線通信，并且具有低功耗、數據傳輸速度快等特點。藍牙模塊一般由主控芯片、射頻收發單元、天線和外設接口等部分組成，可以實現多種應用。2.3器件方案對比2.3.1控制器選擇作為一種基本的微處理器，單片機在現代工業和消費電子中扮演著重要的角色。在智能行李箱這個場景下，單片機是實現自動跟隨的關鍵組件。針對這個需求，需要對比不同類型的單片機，找到最適合的方案。STC89C52和STM32F106是兩種常見的單片機。首先，從芯片存儲方面來看，STC89C52有8KB或20KB的ROM存儲器，內置標準的Flash存儲器，可以存儲用戶可編寫程序和普通數據。而STM32F106內置更大的Flash存儲器，有128KB或256KB容量，可以存儲更多的應用程序、庫文件和其他重要數據。其次，處理器性能方面，STM32F106速度更快，有更強大的處理器性能，最高可達72MHz。這意味著STM32F106可以實現更高速、更復雜的操作和功能。而STC89C52僅可達24MHz，處理器性能更弱。但是，在智能行李箱的應用場景中，STC89C52仍有較明顯的優勢。首先，STC89C52可以通過底層裸板編程來實現更好的精細化管控，控制器才能更具彈性、更具臺階感的去實現。此外，STC89C52功耗更低，因此，進行長時間的自動跟隨操作時，可以在相同的電池容量下實現更長的使用時間，滿足了智能行李箱一整天使用的需要。最后，STC89C52相對于STM32F106在價格上更加親民，可以有效地降低整個系統的成本，為生產者提供更多選擇的空間。總之，STC89C52和STM32F106是兩種不同類型的單片機，在不同的應用場景下各自有各自的優缺點。在智能行李箱自動跟隨的場景下，應該選擇STC89C52。STC89C52具有更好的功耗表現，可以更好地與資源對應，更好地控制應用程序和數據，同時，它的價格也更適中，可以有效地控制整個智能行李箱系統的成本。此外，STC89C52與文本、圖形LCD模塊的兼容性更強，可以更好地控制液晶顯示，增強了用戶的交互體驗。在未來的科技時代，單片機技術必將成為智能設備的重要組成部分，STC89C52的應用前景也必將更加廣泛。2.3.2顯示模塊選擇智能行李箱作為現代旅行中不可或缺的裝備，其智能化程度不斷提高。而顯示屏作為智能設備的重要組成部分之一，也在不斷創新和進化。在智能行李箱上，常見的顯示屏有LCD1602和OLED顯示屏，下面筆者將對此兩種顯示屏做出對比，并且選擇出一款最適合本系統的顯示屏幕。首先，從顯示效果來看，OLED顯示屏憑借高亮度、高對比度、高飽和度等優良的顯示效果，使得顯示內容更加的細膩、清晰、亮麗。而LCD1602顯示屏則在色彩還原度、色彩深度領域方面表現一般。由于LCD1602采用小松日本產的LCD1602芯片，其對比度較低、反射效果較強，所以在高強光環境下視野受到一定影響。但是，LCD1602省電且耐用，在長時間的使用中不易出故障。其次，從功耗上考慮，LCD1602在常態下功耗較低，增強了智能行李箱電池的使用壽命，而OLED顯示屏通常功耗較高，會加劇電池的消耗速度。在行李箱應用中，低功耗是一項不可忽視的優勢，因為電量是最珍貴的資源之一。再其次，從實際操作角度來講，LCD1602適用范圍更廣，支持的程序范圍也比OLED顯示屏廣。另外，LCD1602使用較為廣泛，有豐富的代碼庫和資料支持，開發門檻低，易于使用和維護。而OLED顯示屏則由于其結構和技術的特殊性，維護和開發門檻較高，自學成本也比較大。綜上所述，在智能行李箱應用場景下，LCD1602更加適合。雖然OLED具有更好的顯示效果和更高的亮度，但LCD1602的省電特性、易維護特點和廣泛的應用場景優勢較為突出。此外，LCD1602價格較為親民，可以有效地降低智能行李箱系統的成本。當然，未來隨著技術的不斷更新，顯示屏技術也將不斷發展和升級。我們相信，在不久的將來，顯示屏技術會有更大的進步，能夠滿足更加多樣化的領域應用需求。2.2.3無線模塊選擇隨著旅游業的不斷發展，智能行李箱得到了越來越多的關注。為了提高智能行李箱的使用便捷性，很多智能行李箱已經開始配備自動跟隨功能。自動跟隨智能行李箱需要使用無線模塊或藍牙模塊來進行控制，本節將對兩種通信模式進行對比分析。無線模塊和藍牙模塊都是傳輸無線信號的模塊，但二者在傳輸范圍、適用場景、穩定性等方面存在較大差異。下面分別對無線模塊和藍牙模塊進行分析，以便選擇更加適合自動跟隨智能行李箱的模塊。方案一：無線模塊無線模塊是一種常見的無線傳輸模塊，包括WIFI模塊、ZigBee模塊等。它可以在范圍廣闊的空間中進行數據傳輸，通常可以覆蓋數百米的范圍。此外，無線模塊傳輸速度較快，支持高流量的傳輸需求，很好地支持各種數據傳輸應用。無線模塊也存在很多缺點。首先，要求設備之間有較大的距離，在小范圍的位置距離過近的情況下，可能會出現信號干擾等問題。其次，由于無線模塊需要多個設備共享頻段，一旦頻段投入使用就很難預測數據處理時間，數據傳輸延遲可能會比較高。這意味著一些緊急的數據傳輸請求會很難及時使用。最后，無線模塊的能耗相對較高，會影響智能行李箱的電量壽命。方案二：藍牙模塊與無線模塊相比，藍牙模塊具有更小的傳輸范圍，通常為10米以內。藍牙模塊通常在低功耗模式下運行，所以電池耗電量很小，可以很好地延長智能行李箱的電池壽命。同時，藍牙模塊也比較穩定，可用于移動設備的連接。當然，藍牙模塊同樣存在缺點。最明顯的就是傳輸速度較慢。藍牙標準的最高傳輸速度約為24Mbps，而無線模塊可以達到更高的傳輸速度。此外，在大范圍的距離上，信號會變得不穩定。但是，對于自動跟隨智能行李箱來說，這些問題并不是很明顯，因為自動跟隨的距離通常在10米以內，并且傳輸速度也沒那么重要。因此，藍牙模塊似乎更適合這種應用。綜上所述，對于自動跟隨智能行李箱來說，藍牙模塊似乎是最好的選擇。雖然無線模塊可以在范圍更廣闊的位置進行數據傳輸，但自動跟隨智能行李箱對數據傳輸范圍的要求并不是那么高。相反，藍牙模塊可以在小范圍內進行高效的數據傳輸，同時還具有更低的能耗和更穩定的數據傳輸。這些特性使得它比無線模塊更適用于自動跟隨智能行李箱的控制。3系統的硬件設計3系統的硬件設計3.1STC89C52單片機STC89C52是一款基于8位單片機的芯片，由STC公司推出。它內置了一個32KB的Flash存儲器和2KB的RAM，具有多個IO口、定時器、串行口等功能，并能夠通過燒錄程序進行編程和實現各種控制任務。STC89C52的控制原理如下：①由主控芯片STC89C52與實現自動跟隨智能行李箱的其他模塊之間通過藍牙進行通信，實現信息傳輸。②通過STC89C52上的外部中斷控制針腳的狀態，實現對多種傳感器信號的捕捉和檢測。如：通過測量加速度傳感器的三個軸的加速度來識別自動跟隨行李箱的當前運動方向。③根據傳感器的反饋信息，計算出自動跟隨智能行李箱需要運動的距離和方向，并將計算結果發送給電動機控制模塊。④根據接收到的信息，電動機控制模塊控制電動機運動，實現自動跟隨行李箱的運動。STC89C52作為主控芯片，起到了至關重要的作用。其內置的Flash存儲器可以存儲程序，同時也可以進行數據存儲。STC89C52具有強大的控制能力和高精度的計算能力，能夠有效地控制行李箱的運動。通過外接藍牙、傳感器以及電動機控制模塊等設備，并通過STC89C52進行組合控制，可以實現自動跟隨智能行李箱的功能。總的來說，STC89C52是一款功能強大的芯片，可以廣泛應用于各種控制領域。利用它的計算能力和控制能力，可以實現自動化控制，并極大地提高了智能行李箱的使用效率和便利性。下圖就是STC89C52單片機的內部電路結構，如圖3.1所示：圖3.1單片機內部結構圖下面我們將對單片機的最小系統（振蕩電路和復位電路）做出簡單的介紹：晶振電路是指單片機中用于提供精確時鐘信號的電路，其主要由晶體振蕩器和晶振電容組成。STC89C52單片機采用的是12MHz晶振，該晶振的頻率非常穩定，可以提供非常精確的時鐘信號，能夠確保單片機的運行速度和時序精度。在實際應用中，晶振可以提高單片機的精度和穩定性，降低計算誤差和震蕩，使得單片機能夠更加準確的進行數據處理和控制，是嵌入式系統中不可或缺的部分。復位電路是指單片機開機時的重置電路，它可以確保單片機在加電后能夠快速進入正常運行狀態。STC89C52單片機的復位電路主要由復位電容和復位電阻組成，當單片機完成加電后，電容開始充電，當電容電壓達到單片機復位電平時，單片機自動復位，并開始正式運行。復位電路的作用在于確保單片機在加電后能夠快速并穩定地進入正常工作狀態，為實現自動跟隨智能行李箱的正常運行提供了可靠保障。總的來說，STC89C52單片機的晶振電路和復位電路的作用是確保單片機的正常運行、提高計算精度和穩定性，在實現自動跟隨智能行李箱這樣的應用場景中不可或缺。晶振電路能夠提供穩定的時鐘信號，確保單片機的時序精度和運算速度，使得單片機能夠準確的進行數據處理和控制；復位電路能夠在加電后快速將單片機置于工作狀態，確保單片機能夠穩定運行，為實現應用程序提供可靠保障。因此，在進行嵌入式系統設計時，晶振電路和復位電路的設計、調試和優化都是非常重要的步驟，需要深入理解其工作原理和意義，為嵌入式系統的穩定運行提供支持。STC89C52單片機的引腳圖如圖3.2所示：圖3.2STC89C52RC芯片3.2L298N電機驅動模塊L298N是一種雙橋H驅動器，可以控制兩個電機的方向和速度。它被廣泛應用于機器人、智能車和其他需要高功率和精確定位的場合。在自動跟隨智能行李箱中，L298N電機驅動器是很重要的一個組成部分。行李箱需要根據用戶的指令，自動跟隨用戶移動，因此需要兩個電機分別驅動兩個輪子以實現方向和速度控制。L298N電機驅動器可以為這兩個電機提供穩定的電源和控制信號，從而實現精確的移動。L298N電機驅動的工作原理是基于雙橋H驅動原理。它有兩個輸入端口(IN1、IN2)和兩個輸出端口(OUT1、OUT2)。通過對輸入端口的不同電平控制，可以控制輸出端口的電壓和方向。當輸入端口(IN1)為HIGH，輸入端口(IN2)為LOW時，輸出端口(OUT1)輸出正向電壓，輸出端口(OUT2)輸出0V，從而使電機正向旋轉。當輸入端口(IN1)為LOW，輸入端口(IN2)為HIGH時，輸出端口(OUT1)輸出0V，輸出端口(OUT2)輸出正向電壓，從而使電機反向旋轉。當輸入端口(IN1)和輸入端口(IN2)都為LOW或都為HIGH時，輸出端口(OUT1)和輸出端口(OUT2)都輸出0V，電機停止運動。除了基本的電機控制外，L298N電機驅動器還具有一些保護功能。例如，過熱時會自動切斷電源，過載時會減小輸出電壓，從而保證電機和電源的安全性。此外，它還可以通過PWM（脈沖寬度調制）技術變換輸出電壓，從而控制電機的轉速和轉向。總而言之，L298N電機驅動器在自動跟隨智能行李箱中起著至關重要的作用。它通過控制兩個電機的方向和速度，實現了行李箱自動跟隨用戶的功能。在實際應用中，我們需要合理利用L298N電機驅動器的各種功能，結合傳感器和控制算法實現更加精確、高效的行李箱控制。L298N在本自動跟隨行李箱控制系統中的實際接線圖如下圖3.3所示：圖3.3HC-SR04實際接線圖3.3RPR220紅外避障模塊RPR220是一種小型紅外避障傳感器，它適用于各種自動化系統和機器人項目，以實現自動化控制過程中的避障功能。該傳感器適用于跟蹤或檢測目標，以及檢測與障礙的距離。RPR220紅外避障傳感器的工作原理是利用紅外光線的反射來感知障礙物。該傳感器設計了兩個部分：發射器和接收器。其中，發射器發出一個紅外光源來照射目標區域。被照射的區域反射回來的光線則被接收器接收，并轉換成電信號。然后，傳感器分析這些數據并確定目標或障礙物的位置，然后自動做出相應的決策。值得注意的是，該傳感器的工作原理是基于光的反射。因此，如果障礙物非常暗或根本不反射光線，則RPR220傳感器無法工作。而在智能行李箱等應用中，用戶通常希望行李箱在各種光照條件下都能正常工作，因此需要對該傳感器進行一定修改。為了提高傳感器的性能，許多廠商也嘗試修改和優化RPR220傳感器。目前市場上的許多紅外傳感器可透過玻璃和其它透明材料檢測物體，如有防刮筆記本電腦屏幕表面，以及透明的塑料袋表面等等。經過優化后的RPR220傳感器可以在下雨、污染和光線弱的環境下正常工作。這種傳感器也可以用于追蹤動態目標，如移動機器人等。總結來看，RPR220紅外避障傳感器可以感知障礙物，并通過自動化控制系統實現相應的避障功能。該傳感器的工作原理是基于紅外光線的反射，適用于相對明亮或反射光的區域。對于需要在各種光照條件下正常工作的應用，需要對該傳感器進行相應的修改和優化。RPR220紅外避障傳感器在本自動跟隨行李箱系統中的實際接線情況如圖3.4所示：圖3.4RPR220紅外避障傳感器實際接線圖3.4LCD1602顯示模塊自動跟隨行李箱系統是一種新興的智能化設備，其中LCD1602顯示模塊具有非常重要的作用。LCD1602顯示模塊是一款16x2字符型液晶顯示屏幕，由于其低功耗、大顯示面積、易讀性高等特點被廣泛應用于各個電子設備中。LCD1602顯示模塊可以實現對行李箱系統狀態的實時監測和顯示，包括行李箱的重量、電量等信息。這些信息將通過LCD1602顯示模塊在屏幕上進行顯示，用戶可以直觀地了解行李箱的狀態，方便使用。LCD1602顯示模塊可以用于整體控制系統的調試工作。如果整個控制系統出現問題，用戶可以通過調試界面查看硬件狀態和運行指令，找出問題所在。此外，在程序開發過程中，LCD1602顯示模塊也可以提供一個有效的反饋機制，幫助開發者快速測試代碼并調整參數，節省時間和成本。若有需要，LCD1602顯示模塊還可以通過軟件編程實現一些額外的功能，如顯示時間、日期、天氣等，增強系統的復雜度和人性化。LCD1602顯示模塊在自動跟隨行李箱系統中可以實現信息的快速傳輸和顯示，方便用戶使用和維護。在今后的智能化設備開發中，LCD1602顯示模塊也將持續發揮其優良特點，為各種應用場景提供更好的用戶體驗和控制能力。LCD1602顯示模塊在本自動跟隨行李箱系統中的實際接線情況如圖3.5所示：圖3.5LCD1602顯示模塊實際接線圖3.5HX711稱重模塊自動跟隨行李箱系統能夠實現對行李箱的自動跟隨，但為了更好地控制行李重量，需要使用一個精準靈敏的稱重模塊。HX711自動稱重模塊是一種高精度電子稱重傳感器，具有數字化、可調零點和可編程增益等特點，廣泛應用于各種計量場合中。HX711自動稱重模塊是一種簡單、易用的集成電路（IC）模塊，它采用24位ADC進行高分辨率的模擬到數字轉換（ADC），并使用內部PGA（可編程增益放大器）來放大電橋式傳感器輸出信號。它可直接將傳感器輸出數據以SPI或I2C接口的方式輸出給任何類型的微處理器或計算機。該激光測距模塊具有精度高、抗干擾性強、響應速度快、外觀美觀等優點。同時，HX711自動稱重模塊還有自帶溫度補償、AGC自適應功率控制、紅外線干擾濾除等功能。常用在工業品庫存管理、糧食等重物計量、廚房家電和醫療設備等領域。在自動跟隨行李箱系統中，HX711自動稱重模塊可以監測行李箱內物品的實際重量，并將相關信息傳輸給處理器進行處理。在具體應用中，我們需要將HX711接口與微處理器相連接，使用對應庫函數或驅動程序進行數據采集和處理。同時，為了確保精準度和可靠性，還需要保證比重校準準確，盡可能避免由于振動、溫度變化等原因對稱重精度的影響。總結來說，HX711自動稱重模塊是現代電子稱重技術中最為成熟且常用的一種模塊，其高精度、可靠性好、易用性強等特點使它成為了自動跟隨行李箱系統中必備的硬件模塊之一。HX711自動稱重模塊的原理圖如圖3.6所示：圖3.6HX711自動稱重模塊的原理圖4系統的軟件設計4系統的軟件設計4.1軟件介紹Keil5是一款集成開發環境（IntegratedDevelopmentEnvironment，IDE）軟件，是德國Keil公司開發，最初是為8位單片機MCU編寫的，后來增加了對32位單片機的支持，并逐漸發展成為目前業界最流行的嵌入式系統開發工具之一。下面主要從Keil5的功能和特點兩個方面進行介紹。一、Keil5的功能1.支持多種單片機類型：Keil5支持多種單片機類型，包括MCS-51、ARM、C166、C251和8051（根據官方數據目前支持的MCU超過4000種），不僅可以對芯片進行編程，還提供了各種工具和分析器，以方便用戶對芯片進行調試和排錯。2.提供豐富的調試工具：Keil5提供了多種調試器工具，如模擬器、實體器、仿真器、在線調試器等。此外，Keil5還兼容通用的JTAG調試接口，使得用戶可以方便地進行現場調試和網絡調試等操作。3.提供多種編程語言支持：Keil5可以編寫多種編程語言，如C語言、C++語言、ASM匯編和公式語言等。不同的編程語言都具有其獨特的特點和優點。因此，根據項目的需要，可以靈活選擇使用不同的編程語言，以滿足開發目的。4.提供嵌入式系統開發解決方案：Keil5提供了強大的編譯器和調試工具，為嵌入式系統開發提供完整的解決方案。無論是單片機的開發、嵌入式處理、系統編程還是RTOS系統開發，都可以在Keil5軟件中方便地進行編輯、編譯、調試和仿真等操作。二、Keil5的特點1.易于學習和使用：Keil5軟件界面簡潔、功能明了，使用起來比較容易上手，而且提供了豐富的教程和示例代碼，加上強大的指導工具，使得用戶可以快速掌握軟件的使用方法。2.高效并且穩定：Keil5采用最新的編譯器和調試工具，具有高效化和穩定性。因此，無論是在推出產品之前的調試還是在產品發布后的維護，Keil5都能夠高效地完成用戶指定的任務。3.強大的仿真和調試工具：Keil5提供了多種仿真和調試工具，如面板調試器、仿真器、實體器、監視器等，使得用戶可以方便地對程序進行調試，排除各種錯誤和漏洞。4.兼容性好：Keil5支持多種MCU芯片，與各種開發板兼容性良好。同時，Keil5也支持多種開發平臺，如Keil嵌入式工具鏈、MDK-ARM軟件開發套件、Keil安全支持、先備企業代碼、PEmicro等。總而言之，Keil5是一款功能強大、易于使用和穩定性高的嵌入式系統開發工具，具有成本低、效率高和支持多種單片機等優點。因此，Keil5已成為嵌入式系統開發領域不可或缺的重要組成部分，廣受電子設計師和開發者的歡迎和推崇。Keil5的軟件界面如4.1圖所示：圖4.1Keil_5軟件界面4.2軟件程序的設計繪制流程圖可以幫助理清系統設計中各個步驟的關系，從而更好地掌握系統的設計流程和實現過程。流程圖可以清晰地呈現出不同模塊之間的交互和數據傳輸，有助于發現問題和解決問題。此外，在與其他開發者或客戶交流時，流程圖也是一種清晰、簡潔的表達方式，便于溝通和更好地理解設計意圖。因此，繪制流程圖在電路系統設計中是非常重要的一步。本系統的軟件邏輯流程圖如圖4.2所示:圖4.2主邏輯流程圖5系統的測試PAGE23 5系統的測試5.1軟件硬件調試在本自動跟隨行李箱系統中，軟硬件調試主要分為以下幾步：1.確認問題：在進行軟硬件調試之前，首先要確認產品的具體問題是什么。通過分析問題的現象、效果和出現的原因，確定問題點。2.設計測試方案：根據產品問題，設計出相應的測試方案。對于硬件問題，可以通過示波器、電表、邏輯分析器等儀器進行測試；對于軟件問題，可以通過調試器、跟蹤工具、日志查看工具等調試工具進行測試。3.準備調試工具：準備好相關的調試工具，比如調試器、跟蹤工具、日志查看工具等，以便進行調試。4.連接設備：根據測試方案連接設備硬件，保證設備串口、電源、調試器等接口均正常連接。5.進行調試：根據問題點，利用調試工具進行調試，找出問題所在，并進行解決。6.測試驗證：完成調試后，要對產品進行測試驗證，確保產品問題得到解決，并且整體產品正常運行。7.記錄調試過程：在調試過程中，及時記錄問題點、調試操作和測試結果等相關信息，為以后改進和完善產品提供參考。5.2實物展示 歷經長時間設計與制作工作以及全面的軟件調試和硬件調試工作，本系統可以完成預先制定的所有設計目標，本跟隨行李箱系統的實物圖如圖5.1所示：圖5.1跟隨行李箱系統實物圖5.2.1工作界面圖圖5.2自動跟隨模式工作界面圖如圖5.2所示，此時已開啟行李箱的自動跟蹤模式，行李箱會自動跟蹤前方目標前進，并且可以實現轉彎，顯示屏可以顯示出當前的各類信息。5.2.2終端遙控界面圖5.3終端遙控界面如圖5.3所示為本自動跟隨行李箱的終端控制界面，用戶可以根據實際使用情況選擇自動或手動模式，非常方便。結論結論結論經過了半年左右的設計工作，本自動跟隨行李箱控制系統已經具備了相應的功能，本系統利用STC89C52單片機作為微型控制器單元，實現了對本系統的其他硬件單元的控制與數據的實時交互，通過HC-SR04超聲波測距傳感器能夠保證行李箱在自動跟隨的過程中始終與使用者保持一個特定的距離，并且在轉彎時也可以保持，利用L298N電機驅動模塊可以實現讓單片機間接的控制電機的旋轉、轉向，利用藍牙模塊可以實現人機交互，使用者可以用手機或其他終端設備遠程控制本行李箱系統，更能體現本系統的智能化程度，另外本系統可以通過HX711稱重模塊對行李箱內的物品實現自動測量，更具人性化。本系統的軟件程序是利用Keil5軟件編寫的，Keil5具有很多優點，非常適合初學者的學習與設計。在總結本文的幾方面，我們認為本文所設計的自動跟隨行李箱將會是一款實用性和智能性兼具的產品，具有廣泛的應用前景和市場前景。同時，我們認為未來的研究重點將是要進一步完善其自主決策算法、增強其傳感器系統的能力、拓展其使用場景并提升其安全性。我們相信在這些努力的推動下，自動跟隨行李箱將會成為未來出行的必備裝備，為人們的旅行生活提供更加便利和智能的服務。參考文獻參考文獻[1]阮相龍,李云龍,賀亞龍.行李箱自動裝配方法及系統:,CN114313069A[P].2022.[2]歐湘貴.裝車料孔圓心識別相機位置隨車輛高度自動跟隨控制系統:,CN215413600U[P].2022.[3]黃明威,林鎮煒,肖杰康,等.一種基于神經網絡的自動跟隨行李箱設計[J].機械研究與應用,2021,034(001):115-117,120.[4]葉思言、張永寧、李錦、張煉科、周玉、鄭美芳、張松.基于UWB定位和OpenMV識別的智能跟隨行李箱設計[J].成都工業學院學報,2020,23(3):5.[5]葉思言,張永寧,李錦,等.基于UWB定位和OpenMV識別的智能跟隨行李箱設計[J].成都電子機械高等專科學校學報,2020,023(003):29-33.[6]朱齊丹,杜量,夏桂華,等.基于雙目視覺快速高魯棒性識別,定位的自動跟隨行李箱:,2020.[7]袁鋒偉,文晨陽,拓宏霞,等.智能行李箱:,CN210248759U[P].2020.[8]陳茜茹,李志為.基于樹莓派的自動跟隨行李箱[J].電子技術與軟件工程,2019(13):3.[9]秦晟杰,崔天瑋,許立業,等.自動跟隨載物支架設計[J].內燃機與配件,2018(9):3.[10]崔春枝.一種智能行李箱:,CN104957857A[P].2015.[11]佚名."藍牙行李箱"可跟隨主人自行移動[J].新科幻:科學閱讀版,2012.[12]許轉鍵.自動跟隨步兵車及其控制系統的設計與實現[D].華中科技大學.[13]何衢.一種自動跟隨行李箱及電子標簽:.[14]於國旺,袁新梅,章潤秋,等.基于雙目視覺系統下的智能跟隨行李箱[J].機電產品開發與創新,2022(001):035.[15]趙恩銘,姚志強,楊松,等.基于機器視覺的自動目標跟隨系統設計與實現[J].大理大學學報,2022(006):007.[16]張玉鳳,吳云霞,竇耀,等.一種自動跟隨顯示系統在輪式起重機上的應用[J].中國設備工程,2022(016):000.[17]蔡永森,陳佳.一種半自動跟隨行李箱:,CN114190670A[P].2022.[18]江偉忠,夏燕,月小強,等.一種汽車行李箱地毯成型方法及系統:,CN114986947A[P].2022.[19]張雪波,郭憲,牛慧敏,等.一種自動跟隨算法及系統:,CN114254268A[P].2022.[20]蔡敏,新田秀.自動跟隨方法,系統,電子設備及計算機可讀存儲介質:,CN114679778A[P].2022.附錄A附錄B附錄A原理圖：附錄B部分源程序：#include<reg52.h> #include<intrins.h>sfrT2MOD=0xC9;#defineCOMM_BAUD_RATE9600//串口波特率#defineOSC_FREQ11059200//運行晶振：11.05926MHZvoidInit_Parameter(void) //超聲波模塊初始化{ TRIG=1; //將超聲波模塊的trig管腳設置成高電平 ECHO=1; //將超聲波模塊的echo管腳設置成低電平 count=0; //將變量count設置成0 distance=