基于stm32的二维码扫描快递自动分拣循迹小车(附件)【字数：9343】
本设计利用红外对管传感器的基本原理以及二维码识别技术，基于STM32提出了关于二维码扫描快递自动分拣循迹小车的设计；该系统以ARM公司的stm32f407芯片作为控制中心，利用C语言进行编程。外围设备是由红外传感器、摄像头以及直流电机、步进电机组成。主要功能为小车在起点扫描快递二维码后识别出坐标信息，然后通过电机驱动将快递运送至坐标点，自动卸下快递后沿着来时的路线返回原点，进行下一次的分拣运输。该设计具有自动分拣，自动卸货的特点，可应用于物流分拣、仓储运输等基础领域，以提高行业自动化进程，解放人力，减少分拣错误的发生率。
目录
一、绪论 5
（一）课题的背景和意义 5
（二）国内外应用现状 5
（三）研究的基本内容 6
二、总体设计思路 7
（一）方案设计 7
（二）方案选择 8
三、元件介绍 9
（一）STM32F407开发板 9
（二）图像采集模块的介绍 10
（三）传感器模块介绍 10
（四）直流减速电机及其驱动电路的介绍 11
（五）步进电机及其驱动电路的介绍 12
四、电路设计 13
（一）OV2640摄像头 13
（二）电机驱动电路 14
（三）步进电机驱动电路 15
（四）红外光电传感器 16
五、自动分拣小车的软件设计 17
（一）主程序设计 17
（二）子程序设置 18
1.小车循迹及坐标计数程序设计 18
2.图像采集程序设计 18
3.二维码识别程序设计 19
4.步进电机控制程序设计 20
六、调试与测试 21
七、总结 22
致谢 23
参考文献 24
一、绪论
（一）课题的背景和意义
近年来，伴随着电子商务的不断发展，物流产业也进入了快速增长的时期；有数据表明，仅2018年我国快递行业的包裹数就超过了500亿件。但与此同时，相当大的快递基数和逐年增长的人工成本也成为企业物流分拣运输途中的一 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
大难题。因此，更加智能高效的自动化物流设备也应运而生；依托自动化技术和计算机网络信息技术，实现物流过程的自动化和智能化，不但可提高了物流效率，而且降低了人力成本，是一种更加高效的物流方式。从物流技术的角度来看的，自动分拣技术在今后很长一段时间内仍将是重点研究对象。
智能快递分拣小车的主要优势是产能灵活、对场地面积要求低，可代替人工进行分拣运输，长时间工作等特点。无论是普通制造业还是码头仓库，物料装卸和搬运都是物流的要素之一，在物流系统中成本占比也很高。相对于传统的快递分拣设备，自动分拣小车具有柔性化及更加灵活的运作方式，本课题关于快递自动分拣小车展开设计。
（二）国内外应用现状
世界上第一台自动引导小车系统是由美国Barrett电子公司于20世纪50年代初开发成功的，它是一种牵引式小车系统，在当时显著的提高了劳动生产率和装卸搬运的自动化程度。随后此类技术在英国得到了提升，其研发除了利用电磁引导的小车，使得该类型自动引导小车的应用条件更加简单了起来。到了八十年代左右，电子和计算机技术的不断普及使得自动引导小车系统获得了更加广泛的应用。国外针对物流行业的智能分拣小车系统主要有亚马逊旗下的kiva自动物流分拣小车，该自动分拣小车可在巨大的仓库内将目标货架移动到工作人员面前，再由工作人员将相关货物拿去后再运输会原本的位置，kiva小车主要实现了“货到人”的物流方式。
我国此类自动引导小车发展历程较短，也较缓慢，但一直以来不断加大在这一领域的投入，以改变我国在自动引导小车长期依赖进口的局面。近年来，自动引导小车不仅在制造业使用，在物流及仓储行业也有着广泛的应用，许多企业推出了关于物流自动化的解决方案以及产品，也使得我国物流产业的自动化程度不断提高。目前国内物流产业广泛应用的自动引导小车的主要类型分为翻版式和移载式，翻盖式主要针对10Kg以下的包裹，移载式可负载大重量包裹进行分拣。在快递分拣领域翻版式分拣小车有申通的“小黄人”和京东的小红人为典型代表，此类方案已在多个快递转运中心及电商分拣中心得到应用；移载式分拣小车的应用项目也在不断落地，主要针对大重量的物流包裹。我国在该方面的应用更偏重于在体量庞大的物流仓库内对快递进行分类分拣运输，数个智能快递小车协同工作；降低了人工成本的同时也提高了分拣效率，相较于传统快递自动分拣设备更加灵活。
（三）研究的基本内容
研究内容：该系统在小车路径规划方面，研究了关于红外传感器技术在黑线循迹方面的具体应用方式，采用坐标计数原理对小车的行动轨迹进行采集和指引。在小车的动力驱动方面，研究了直流电机和步进电机的工作原理，以及关于PWM控制技术和电机控制电路在控制小车行进和货仓翻转情况下的具体实现方法。小车的二维码图像识别方面，研究了摄像头的工作电路、图像数据传输方式以及而二维码识别算法zbar的具体移植方法。
系统介绍:本设计主要研究了基于32单片机的快递自动分拣循迹小车，该小车通过摄像头采集二维码图像信息，然后驱动小车从原点坐标出发，将快递运送至二维码信息所反馈的区域，进行卸货，然后原路返回原点结束分拣，扫描下个快递二维码后继续依次循环进行运输。本设计可应用于快递仓库内快递的分拣还可在制造业作为物料运输车来使用包括在一些对人体有危害的生产环境中进行自动化的物料运输。自动快递分拣小车相较于传统的流水线式快递分拣系统具有更短的建设周期和更高的灵活性，可根据快递分拣的淡旺季，快速实现设备的调度。
二、总体设计思路
（一）方案设计
方案一
本设计通过对STM32F407单片机增设摄像头、红外传感器、步进电机、直流电机、步进电机驱动和直流电机驱动板等外部功能器件，辅助实现扫描快递二维码获取坐标后，将快递分拣到所属位置的功能。
传感器的选择：该设计以地面上的黑线作为小车的行走路线，由于黑色可以反射红外光线，因此选择反射型红外对管也就是红外光电传感器来检测黑线，即可在该环境下满足设计需求。
二维码识别摄像头的选择：二维码的采集不需要过高的分辨率，所以此处采用OV2640摄像头对二维码图像进行采集，OV2640摄像头200W像素足以满足满足二维码识别要求。
电机的选择：此处需要的电机有两类，分别是直流电机与步进电机。直流电机的转速较快，在此选用直流电机来驱动小车车轮。步进电机可将电脉冲转化为角位移，因此此处选择五线四向步进电机来载物盘的倾倒。
目录
一、绪论 5
（一）课题的背景和意义 5
（二）国内外应用现状 5
（三）研究的基本内容 6
二、总体设计思路 7
（一）方案设计 7
（二）方案选择 8
三、元件介绍 9
（一）STM32F407开发板 9
（二）图像采集模块的介绍 10
（三）传感器模块介绍 10
（四）直流减速电机及其驱动电路的介绍 11
（五）步进电机及其驱动电路的介绍 12
四、电路设计 13
（一）OV2640摄像头 13
（二）电机驱动电路 14
（三）步进电机驱动电路 15
（四）红外光电传感器 16
五、自动分拣小车的软件设计 17
（一）主程序设计 17
（二）子程序设置 18
1.小车循迹及坐标计数程序设计 18
2.图像采集程序设计 18
3.二维码识别程序设计 19
4.步进电机控制程序设计 20
六、调试与测试 21
七、总结 22
致谢 23
参考文献 24
一、绪论
（一）课题的背景和意义
近年来，伴随着电子商务的不断发展，物流产业也进入了快速增长的时期；有数据表明，仅2018年我国快递行业的包裹数就超过了500亿件。但与此同时，相当大的快递基数和逐年增长的人工成本也成为企业物流分拣运输途中的一 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
大难题。因此，更加智能高效的自动化物流设备也应运而生；依托自动化技术和计算机网络信息技术，实现物流过程的自动化和智能化，不但可提高了物流效率，而且降低了人力成本，是一种更加高效的物流方式。从物流技术的角度来看的，自动分拣技术在今后很长一段时间内仍将是重点研究对象。
智能快递分拣小车的主要优势是产能灵活、对场地面积要求低，可代替人工进行分拣运输，长时间工作等特点。无论是普通制造业还是码头仓库，物料装卸和搬运都是物流的要素之一，在物流系统中成本占比也很高。相对于传统的快递分拣设备，自动分拣小车具有柔性化及更加灵活的运作方式，本课题关于快递自动分拣小车展开设计。
（二）国内外应用现状
世界上第一台自动引导小车系统是由美国Barrett电子公司于20世纪50年代初开发成功的，它是一种牵引式小车系统，在当时显著的提高了劳动生产率和装卸搬运的自动化程度。随后此类技术在英国得到了提升，其研发除了利用电磁引导的小车，使得该类型自动引导小车的应用条件更加简单了起来。到了八十年代左右，电子和计算机技术的不断普及使得自动引导小车系统获得了更加广泛的应用。国外针对物流行业的智能分拣小车系统主要有亚马逊旗下的kiva自动物流分拣小车，该自动分拣小车可在巨大的仓库内将目标货架移动到工作人员面前，再由工作人员将相关货物拿去后再运输会原本的位置，kiva小车主要实现了“货到人”的物流方式。
我国此类自动引导小车发展历程较短，也较缓慢，但一直以来不断加大在这一领域的投入，以改变我国在自动引导小车长期依赖进口的局面。近年来，自动引导小车不仅在制造业使用，在物流及仓储行业也有着广泛的应用，许多企业推出了关于物流自动化的解决方案以及产品，也使得我国物流产业的自动化程度不断提高。目前国内物流产业广泛应用的自动引导小车的主要类型分为翻版式和移载式，翻盖式主要针对10Kg以下的包裹，移载式可负载大重量包裹进行分拣。在快递分拣领域翻版式分拣小车有申通的“小黄人”和京东的小红人为典型代表，此类方案已在多个快递转运中心及电商分拣中心得到应用；移载式分拣小车的应用项目也在不断落地，主要针对大重量的物流包裹。我国在该方面的应用更偏重于在体量庞大的物流仓库内对快递进行分类分拣运输，数个智能快递小车协同工作；降低了人工成本的同时也提高了分拣效率，相较于传统快递自动分拣设备更加灵活。
（三）研究的基本内容
研究内容：该系统在小车路径规划方面，研究了关于红外传感器技术在黑线循迹方面的具体应用方式，采用坐标计数原理对小车的行动轨迹进行采集和指引。在小车的动力驱动方面，研究了直流电机和步进电机的工作原理，以及关于PWM控制技术和电机控制电路在控制小车行进和货仓翻转情况下的具体实现方法。小车的二维码图像识别方面，研究了摄像头的工作电路、图像数据传输方式以及而二维码识别算法zbar的具体移植方法。
系统介绍:本设计主要研究了基于32单片机的快递自动分拣循迹小车，该小车通过摄像头采集二维码图像信息，然后驱动小车从原点坐标出发，将快递运送至二维码信息所反馈的区域，进行卸货，然后原路返回原点结束分拣，扫描下个快递二维码后继续依次循环进行运输。本设计可应用于快递仓库内快递的分拣还可在制造业作为物料运输车来使用包括在一些对人体有危害的生产环境中进行自动化的物料运输。自动快递分拣小车相较于传统的流水线式快递分拣系统具有更短的建设周期和更高的灵活性，可根据快递分拣的淡旺季，快速实现设备的调度。
二、总体设计思路
（一）方案设计
方案一
本设计通过对STM32F407单片机增设摄像头、红外传感器、步进电机、直流电机、步进电机驱动和直流电机驱动板等外部功能器件，辅助实现扫描快递二维码获取坐标后，将快递分拣到所属位置的功能。
传感器的选择：该设计以地面上的黑线作为小车的行走路线，由于黑色可以反射红外光线，因此选择反射型红外对管也就是红外光电传感器来检测黑线，即可在该环境下满足设计需求。
二维码识别摄像头的选择：二维码的采集不需要过高的分辨率，所以此处采用OV2640摄像头对二维码图像进行采集，OV2640摄像头200W像素足以满足满足二维码识别要求。
电机的选择：此处需要的电机有两类，分别是直流电机与步进电机。直流电机的转速较快，在此选用直流电机来驱动小车车轮。步进电机可将电脉冲转化为角位移，因此此处选择五线四向步进电机来载物盘的倾倒。
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