多功能野生动物观测小车的设计与实现(附件)【字数：12053】
摘 要从上世纪八十年代开始，智能控制领域发生了翻天覆地的变化，以机器代替人力的思想深入人心。目前因偷猎者捕杀以及栖息地的减少已经使得中国所有野生动物面临灭绝危险，为了保护这些野生动物，必须要了解更多它的习性的特征。传统的观测器普遍存在着功能不匹配、易损坏和环境不匹配等类似问题。目前使用的移动观测器仅能用于短时间拍摄，土地平地移动以及近距离控制，以至于得不到濒临灭绝的动物的更多丰富有价值的动物活动信息。针对以上不足本文设计了一款以单片机为核心的智能观测小车系统，该系统具有驱动模块、电源模块、摄像模块、WiFi模块、还进行了保护色伪装，可以更好的寻找动物隐蔽的栖息地，解决了过去功能不匹配不适用等问题，为观测任务提供了重要保障。经过系统测试，该小车可以完成不同气候环境和地形下的复杂观测任务，具有良好的实用性，并且操作简便，利用手机APP可对小车直接进行控制，并且其摄像功能便捷，隐蔽效果好。该小车实际使用价值较高，体积小，操作简便，可扩宽领域较大，有非常好的社会价值，可满足各类观测任务。
目 录
第1章 前言 6
1.1 研究背景及意义 6
1.1.1 研究背景 6
1.1.2 研究意义 7
1.2 多功能野生动物观测小车的国内外研究现状 7
1.2.1 国内研究现状 7
1.2.2 国外研究现状 8
1.3 全文组织结构 8
第2章 观测小车的总体设计方案 10
2.1 系统需求分析 10
2.2.1 系统概述和产品特点 10
2.1.2 系统功能需求 10
2.2 系统总体的设计方案 10
2.3 芯片及驱动电路选型 11
2.3.1 STM32芯片介绍 11
2.3.2 STM32处理器的分类 12
2.3.3 STM32处理器的内部结构及特点 12
2.3.4 TIMx定时器介绍 13
2.4 电机驱动电路介绍 14
3.1 小车控制系统硬件设计 16
3.1.1 系统功能实现及需求分析 16
3.2 主要电路设计 16
3.2.1 小 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
车结构及功能简介 16
3.2.2 时钟电路 18
3.2.3 启动模式选择电路 18
3.2.4 电机驱动电路设计 19
3.2.5 触角探测电路设计 22
3.2.6 红外探测电路设计 22
第4章 小车控制系统软件设计 24
4.1 Keil MDKARM开发环境介绍 24
4.2 程序设计思路及部分模块程序 24
4.2.1 程序设计思路 24
4.2.2 红外距离传感器模块 25
4.2.3 直流电机PWM模块 27
4.2.4 提升装置模块 28
4.2.5 PID控制算法 30
第5章 系统的实物焊接和测试 32
5.1 系统软件的调试 32
5.2 系统硬件的调试 32
5.2.1 WiFi控制模块的调试 33
5.2.2 系统显示模块的调试 34
5.2.3 摄像头模块的调试 34
5.3 出现的问题及解决的办法 35
第6章 结论与致谢 36
6.1 总结 36
6.2 展望 36
参考文献 36
致 谢 38
第1章 前言
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
“勇气号”与“机遇号”火星车顺利完成任务给我们小车系统提供了优秀的经验，类似火星车轮式结构是上述的小车特点，以确保该机构可以复杂移动，移动和管理功能的自主机器人被称为野生动物的观察和多功能车，被称为独立型轮式机器人。区别在于，“勇气”是典型的自主移动机器人，这在经济，国防，教育，文化和科技在越来越大的作用的研究，人类很聪明，人类的思维方式，探索其他实验平台的有效性，比如野生动物和多功能监控小车的研究是非常有必要的。
为了更好的控制，对应于外部控制和内部结构，提出了级联能力，使得小车更先进。功耗和性能控制的创新环境，高功能的外围设备，丰富的集成库，可以开发性也大大提高。更多的功能，适用于输送动物作为主控芯片，观察。
1.1.2 研究意义
当今科学技术的快速发展提供一个快速的机器人技术的提高和机会，机器人已经涉及范围的核工业、航天、军事和日常生活等领域替代人类进行了危险的工作后，人类也不会有危险，可进行工作也还是有限制，他们可以在日常生活中存在，服务机器人不会有知疲倦的工作意愿，根据人的特点，不仅是因为劳动力成本上升的影响，还可以减少所带来的一系列的麻烦，也可以为人们在实践中提高质量水平，降低劳动强度。
此外，多野生动物相关的独立观察车行驶功能的研究将有助于研究领域的扩宽，在智能车辆智能驾驶上极大的推动了人类社会进步，提高道路网以及燃油经济性实际应用，尤其是为道路安全性的保障给出了新的办法。因此，多功能野生动物观测小车的研究在理论和现实应用中都具有重要的价值。
1.2 多功能野生动物观测小车的国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
在国内关于野生观测小车的研究依然仅限于起步阶段。而且单项类型技术研究的阶段是目前的大多数情况。在总体上虽然我国智能小车方面明显落后于其他发达国家，从我国的研究现状来看，国内的野生动物保护意识刚刚萌起，很多地方做的还不够好，尤其是对我国濒临动物的观测手段方面，尚未利用已有的科技手段进行周到的观测和记录，很多时候还是凭借人力进行近距离且短时间高风险的观测，这样的观测状况是漏洞百出的。这里参考了很多国内的相关文献。余庚组研究的只能小车利用C52控制芯片来实现智能小车的自动化控制，实现了当前视像实时传输，画面采集，试试探测温度，距离并及时调整路况等智能化动作，但是其设计的小车仍然存在着自动控制能力较弱的问题，不能应对多种复杂的野外环境[5]。牛亚楠也将单片机运用到智能小车中，使用起来更加灵活，且节能环保，优势十分突出，可是对于未知情况的反应和摄像头可控方面都不能做到完美的解决[6]。詹强、李铭士组的智能小车通过传感器采集数据，再由蓝牙发送数据可提高系统的准确性，使其更有应用价值，但是蓝牙传输并没有做到足够的流畅，不如手机APP更加直接有效，况且手机操作已经成为当今时代的主要控制行为，市场一定会越来越宽阔 [8]。张东昌贺子懿组也是基于单片机的智能小车，其设计过程涵盖机械、电子、自动化控制和计算机等多学科内容是一项值得推广的的设计思路与方案 [9]。但依然无法与STM32上创建的工程相比，你可以像使用常规台式计算机一样在单片机上创建一个工程，功能更加全面，比单片机的操作更加便捷。
目 录
第1章 前言 6
1.1 研究背景及意义 6
1.1.1 研究背景 6
1.1.2 研究意义 7
1.2 多功能野生动物观测小车的国内外研究现状 7
1.2.1 国内研究现状 7
1.2.2 国外研究现状 8
1.3 全文组织结构 8
第2章 观测小车的总体设计方案 10
2.1 系统需求分析 10
2.2.1 系统概述和产品特点 10
2.1.2 系统功能需求 10
2.2 系统总体的设计方案 10
2.3 芯片及驱动电路选型 11
2.3.1 STM32芯片介绍 11
2.3.2 STM32处理器的分类 12
2.3.3 STM32处理器的内部结构及特点 12
2.3.4 TIMx定时器介绍 13
2.4 电机驱动电路介绍 14
3.1 小车控制系统硬件设计 16
3.1.1 系统功能实现及需求分析 16
3.2 主要电路设计 16
3.2.1 小 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
车结构及功能简介 16
3.2.2 时钟电路 18
3.2.3 启动模式选择电路 18
3.2.4 电机驱动电路设计 19
3.2.5 触角探测电路设计 22
3.2.6 红外探测电路设计 22
第4章 小车控制系统软件设计 24
4.1 Keil MDKARM开发环境介绍 24
4.2 程序设计思路及部分模块程序 24
4.2.1 程序设计思路 24
4.2.2 红外距离传感器模块 25
4.2.3 直流电机PWM模块 27
4.2.4 提升装置模块 28
4.2.5 PID控制算法 30
第5章 系统的实物焊接和测试 32
5.1 系统软件的调试 32
5.2 系统硬件的调试 32
5.2.1 WiFi控制模块的调试 33
5.2.2 系统显示模块的调试 34
5.2.3 摄像头模块的调试 34
5.3 出现的问题及解决的办法 35
第6章 结论与致谢 36
6.1 总结 36
6.2 展望 36
参考文献 36
致 谢 38
第1章 前言
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
“勇气号”与“机遇号”火星车顺利完成任务给我们小车系统提供了优秀的经验，类似火星车轮式结构是上述的小车特点，以确保该机构可以复杂移动，移动和管理功能的自主机器人被称为野生动物的观察和多功能车，被称为独立型轮式机器人。区别在于，“勇气”是典型的自主移动机器人，这在经济，国防，教育，文化和科技在越来越大的作用的研究，人类很聪明，人类的思维方式，探索其他实验平台的有效性，比如野生动物和多功能监控小车的研究是非常有必要的。
为了更好的控制，对应于外部控制和内部结构，提出了级联能力，使得小车更先进。功耗和性能控制的创新环境，高功能的外围设备，丰富的集成库，可以开发性也大大提高。更多的功能，适用于输送动物作为主控芯片，观察。
1.1.2 研究意义
当今科学技术的快速发展提供一个快速的机器人技术的提高和机会，机器人已经涉及范围的核工业、航天、军事和日常生活等领域替代人类进行了危险的工作后，人类也不会有危险，可进行工作也还是有限制，他们可以在日常生活中存在，服务机器人不会有知疲倦的工作意愿，根据人的特点，不仅是因为劳动力成本上升的影响，还可以减少所带来的一系列的麻烦，也可以为人们在实践中提高质量水平，降低劳动强度。
此外，多野生动物相关的独立观察车行驶功能的研究将有助于研究领域的扩宽，在智能车辆智能驾驶上极大的推动了人类社会进步，提高道路网以及燃油经济性实际应用，尤其是为道路安全性的保障给出了新的办法。因此，多功能野生动物观测小车的研究在理论和现实应用中都具有重要的价值。
1.2 多功能野生动物观测小车的国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
在国内关于野生观测小车的研究依然仅限于起步阶段。而且单项类型技术研究的阶段是目前的大多数情况。在总体上虽然我国智能小车方面明显落后于其他发达国家，从我国的研究现状来看，国内的野生动物保护意识刚刚萌起，很多地方做的还不够好，尤其是对我国濒临动物的观测手段方面，尚未利用已有的科技手段进行周到的观测和记录，很多时候还是凭借人力进行近距离且短时间高风险的观测，这样的观测状况是漏洞百出的。这里参考了很多国内的相关文献。余庚组研究的只能小车利用C52控制芯片来实现智能小车的自动化控制，实现了当前视像实时传输，画面采集，试试探测温度，距离并及时调整路况等智能化动作，但是其设计的小车仍然存在着自动控制能力较弱的问题，不能应对多种复杂的野外环境[5]。牛亚楠也将单片机运用到智能小车中，使用起来更加灵活，且节能环保，优势十分突出，可是对于未知情况的反应和摄像头可控方面都不能做到完美的解决[6]。詹强、李铭士组的智能小车通过传感器采集数据，再由蓝牙发送数据可提高系统的准确性，使其更有应用价值，但是蓝牙传输并没有做到足够的流畅，不如手机APP更加直接有效，况且手机操作已经成为当今时代的主要控制行为，市场一定会越来越宽阔 [8]。张东昌贺子懿组也是基于单片机的智能小车，其设计过程涵盖机械、电子、自动化控制和计算机等多学科内容是一项值得推广的的设计思路与方案 [9]。但依然无法与STM32上创建的工程相比，你可以像使用常规台式计算机一样在单片机上创建一个工程，功能更加全面，比单片机的操作更加便捷。
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