物流搬運(yùn)校車系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)案例綜述目錄物流搬運(yùn)校車系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)案例綜述 11.1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 11.2物流小車傳感器模塊選型 21.3主控芯片選型 21.4小車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 51.5系統(tǒng)編程軟件選型 5模塊控制物流搬運(yùn)小車移動(dòng)，如圖1.1所示。本次系統(tǒng)共用到了PYAI-K210開(kāi)發(fā)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)塊stm32最小塊塊圖1.1基于AprilTAG物流搬運(yùn)小車的系統(tǒng)框圖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)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)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E寫(xiě)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、EEP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)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)。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IC、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1.4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1.3。輪1.5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(xiě)全是用了Keil4軟件進(jìn)行編寫(xiě)，作為在單