基于手机APP的畜牧装备模型小车控制系统设计

李琳琳，马 娇*，陈正龙，彭金艳，闫海峰

（1.湖南三一工业职业技术学院，湖南 长沙 410000；2.远大住工有限公司）

0 引言

随着科技的发展，畜牧机械也在不断的发展，自动化程度逐渐提高。目前犊牛饲喂装备技术的自动化程度较低，需要人工协助，劳动强度大、工作效率低，而智能化小车是畜牧装备机械发展的全新型科技产物，也是提高生产效率和劳动强度的必然要求。根据现有犊牛饲喂技术现状，设计了智能化犊牛饲喂装备的实验装置小车模型，可以通过计算机的程序编程来实现其对行驶方向、启停及速度等控制量的控制，不需要人工的外加操作，是一个集信息感知、规划决策、自动行驶等系列功能于一体的综合性自动控制系统[1-3]。本文以犊牛饲喂实验装备小车模型为研究对象，采用蓝牙、PWM 调速、信息通信、导航和人工智能等技术，设计了一种基于手机APP 的犊牛饲喂装备模型小车控制系统，以实现犊牛饲喂装备小车模型自动控制，为犊牛饲喂装备的智能化发展奠定基础。

1 软件总体设计

1.1 软件需求概括

软件控制需要实现对犊牛饲喂小车的行走速度、行走路径与控制模式进行选择，综合利用手机在人们日常生活中的普遍性、便携性和交互性好等特点，采用手机APP 通过蓝牙模块进行单片机与手机的通信，其中单片机主体程序采用C 语言进行编程，手机APP 采用Java 语言进行编程，从而实现犊牛饲喂小车的信息感知、规划决策、自动行驶等一系列功能。

图1 流程图

1.2 软件整体流程图设计

基于手机APP，通过蓝牙模块建立手机与单片机的通讯，从而控制犊牛饲喂小车实现点亮行走照明LED 灯、PWM 调速、行走方向控制、虚拟循迹等饲喂小车的智能模式，也可在手机上进行初始化设置，其整体设计流程图如图1 所示。

2 软件各部分功能

图2 系统界面

手机APP 对犊牛饲喂小车的控制分为四大模块：点亮行走照明LED 灯、PWM 调速、行走方向控制和虚拟循迹。首先开启手机APP，然后根据提示打开蓝牙，蓝牙打开后与蓝牙模块进行连接，从而实现犊牛饲喂车预定功能（系统界面如图2 所示），否则所设的一切功能将不能正常使用。

2.1 行走照明LED 灯

犊牛饲喂装置在实际操作过程中，时常会用到照明灯，所以在犊牛饲喂小车上安装了LED 灯，只需点击图2 中的“灯开关”，便可进行一键操作（一键打开，一键关闭）。

2.2 PWM 调速

犊牛饲喂机在实际操作过程中的行走速度要求不一，在图2 的界面上可进行调速（即改变PWM 的值），然后点击“一键修改”，如需保存所修改参数，则再点击“保存参数”。

2.3 行走方向控制

犊牛饲喂机在实际操作过程中，有时会用到手动操作，此时手指按住图2 中圆环中心位置向不同的方向滑动，则小车就会根据人们自己的实际需要行走。

2.4 虚拟循迹

当需要犊牛饲喂小车在无需人为操控的情况下进行工作时，我们可以使用虚拟循迹功能，在循迹界面上绘制小车行走的路线（如图3所示），如果所绘制路线有误，则点击“清除轨迹”，当确定绘制轨迹无误后，点击“开始循迹”（如图4所示）。如果小车行走路线与实际偏差较大，则需要对小车进行校准，首先采取旋转校准（如图5所示）或前进校准（如图6所示）的方式对小车进行状态校准。

图3 循迹路线界面

图4 开始循迹界面

图5 旋转校准界面

图6 前进校准界面

3 系统测试与分析

3.1 硬件测试

图7 电路板图

按照预先设计的犊牛饲喂小车模型自动控制系统电路原理图，将硬件电路图中各元件焊接在一起组成控制板，然后采用万用表测试控制板的电路连接状态，焊接后的电路板如图7 所示。用万用表的红、黑表笔来测试电路板上每条走线，测得每条线路上的电阻值都非常小，证明线路连接完好无损没有断路现象[4-6]。

3.2 软件调试

在Keil 软件中将编写好的犊牛饲喂装备小车模型控制程序调试完毕，通过PZ-ISP 烧录软件将调试完的程序烧录至单片机，利用单片机开发板进行实验测试，测试结果同理论相一致。

4 结论

（1）以犊牛饲喂装备小车模型为研究对象，采用信息通信、导航和人工智能技术的自动控制系统，主要由蓝牙连接模块、PWM 调速模块、行走方向控制模块和虚拟循迹模块等的软件部分组成，实现犊牛饲喂装备小车模型的自动化控制；（2）硬件测试结果表明，线路连接完好无损，没有断路现象，软件调试结果表明，实验测试结果与理论分析相一致。