基于单片机的自动跟随购物车

马慧

摘 要： 在如今时代，大商场和超市成了人们经常光顾的地方。当顾客购买的东西太多时，提包不方便，于是出现了带轮子的购物车。购物车的出现大大节省了人力，无论买多少东西，只需要放在购物车上，推着它走就可以，在今天的大时代背景之下，人们更加迫切地希望解放自己的双手，买东西时不需要推购物车，这样更加节省了人力，就像是给每一位顾客配备一个侍者。为了实现人们的这个愿望，我们有必要发明一种自动跟随购物小车，彻底解放人们的双手。

关键词：激光测距仪 蓝牙 自动化 单片机

一般情况下，顾客在超市购物时往往要用手推着购物车，虽然带来了一定的便利，但是没有彻底解放人类的双手，如果购买物品较多还是会感到比较吃力，基于激光测距仪的智能跟随购物车克服了这一缺点，它是基于超声波的智能跟随，是以单片机为载体实现所有的控制功能；它采用激光测距的方法，准确测定“主人”距它的距离；用蓝牙实现一对一，更大程度上提高了顾客的用户体验。

1.智能跟随购物车概述

激光测距仪用于准确快速测量距离，如此精密的测量方法不曾被用在购物方面，而基于激光测距仪的购物车打破了传统的购物车移动的方式，基本实现了全自动的目的，无论人在哪里，都可以准确的测量距离，从而决定要行进的方向和距离。研究基于激光测距仪的智能跟随购物车，其意义主要有以下几个方面：

一是解决顾客购买物品较多时推车不方便的弊端；二是实现更大程度的自动化，提高顾客的用户体验满意度；三是顺应时代发展的潮流。该购物车的研制和使用大大减轻了顾客的负担，客服了原有购物车必须依靠人力的缺点，降低了顾客的推车烦恼，又符合新形势下的人工智能的要求，同时提高了超市的购买效率，有助于服务业的发展。尽管目前有很多可以实现自动跟随的物体，但是实用性不高，用户接触较少，不能使广大民众感受到智能带给我们生活上的方便。

基于以上情况，本作品是一种基于激光测距仪的智能跟随购物车，具有使用灵活方便、更好地服务大众、减轻人类负担地优点，带给顾客真正的便捷，很好的服务顾客，因此向智能生活又迈进一大步。

2.智能跟随购物车的设计

目前市场上普遍是用两种方法量测距离，一种是利用超声波测距，另外一种是利用红外线测距。由于超声波测距相对于红外测距具有明显的优势，因此我们采用超声波测距的技术，测量出小车与物主之间的距离，然后根据这个距离来确定小车是否前行。当小车距离与物主之间的距离超过一定数值，电机驱动小车开始旋转，若小于一定数值，小车停止前行。当物主物品被别人拿走时，小车会根据重力感应装置感受所受到的压力，并进行报警提示。

我们的开发过程是给单片机进行编程，将单片机镶嵌在小车上。装入超声波测距仪，利用C语言对超声波测距仪进行编程，同时让小车根据距离长短来决定是否进行前进。两个轮胎分别装上马达，当小车运行时，马达驱动小车进行前进。该设计利用单片机Arduino作为主控芯片，该芯片是一种高速、低功耗、抗干扰能力强的芯片。利用L298驱动芯片来控制两组减速直流马达，实现小车的启动、转向、停止等动作。

通过学习相关的技术资料可以了解到，超声波测距是系统的关键模块之一。超声波测距价格较为低廉，夜间不受影响，并且易于多目标测量和分类，分辨率好。另外，Arduino作为主控模块，是一款方便上手的开源硬件产品，具有丰富的接口，有数字I/O接口，模拟I/O接口，同时支持SPI，IIC，UART串口通信。并且具有极大的自由度，可拓展性能非常高。

系统的总体设计方框如下图所示：

Arduino主控模块作为整个智能小车的核心，将根据所测得的数据控制算法做出决策，驱动直流电机等完成对智能小车的控制。

电源模块，为整个小车的各项工作提供稳定的电源。

超声波测距模块，检测小车与物主的距离，并将数据传输至主控模块。

电机驱动模块，驱动直流电机完成智能车的加减速和转向控制。

3.总结

本设计是基于Arduino单片机的，通过蓝牙使两个智能电动车相互通信来组成智能小车跟随系统。设计的主要内容是对电动车进行硬件电路与软件的设计。其中硬件电路包括控制电路，蓝牙通信电路，路径寻迹电路，电源驱动电路，电机驱动电路。其中，Arduino单片机作为小车的控制中心，控制着电动小车的各个模块正常工作，并通过编程使得小自动跟随人移动，左拐，右拐，停车等功能。

本设计是以小车为基础，增加超声波测距仪，舵机等。利用超声波测距仪来有效地确定小车前进路径、人所在的位置信息等功能。单片机接收并处理传感器所产生的信号并加以一定的算法来判断各个小车的状态及其与人的间距。

综上所述，本设计中整个系统电路结构简单，性能相对较高。主要采用以下技术：首先选择适当的传感器，利用传感器来实时监测小车的位置并传送给单片机，单片机根据传感器所传回的位置信息来控制小车的电机运转，实现自动行走功能；其次采用超声波测距仪控制舵机，以此来控制小车的前进方向。

参考文献：

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