自动跟随行李箱系统设计

河北理工大学信息学院 摘要 1绪论1.1研究背景和目的随着社会的快速发展与人们旅行需求的增加，以及技术的不断进步，智能行李箱已经成为了一种新兴的产品。智能行李箱在保护贵重物品、方便快捷的旅行、减轻旅行负担方面都有着重要的作用，然而，智能行李箱跟随技术正是解决智能行李箱在应用过程中的痛点，设计出一款可以稳定自动跟随的行李箱能更好地提升用户的旅行体验与旅行品质。智能行李箱的出现使旅行更加便捷，传统的智能行李箱需要人工拖拉，特别是在长途旅行时显得较为繁琐，也容易给用户带来负担。为了解决这一问题，智能行李箱跟随技术产生了。该技术主要是通过自主导航、避障和无线通讯等技术手段来实现。自主导航技术是指智能行李箱能够记录自己的位置和方向、预判周围人流和障碍物，并据此规划路径，避免与人或物发生碰撞；避障技术包括雷达、激光、红外等技术，通过对智能行李箱周围环境的监测，避免碰撞；无线通讯技术则是通过与用户的手机或手环等无线连接技术，实现智能行李箱的控制与跟踪。这些技术的发展和应用，为智能行李箱的跟随打下了坚实的基础。在旅行中，智能行李箱跟随技术可以成为用户的忠实搭档。当用户需要更加轻松的旅行方式时，智能行李箱跟随技术能够成为用户旅行的好帮手，另外也可以节约旅行者的时间与精力，为旅行者节省不必要的费用，给用户带来更加方便和高效率的旅行经历。因此，智能行李箱跟随技术的意义在于能够极大地提高用户的旅行品质和旅游体验。智能行李箱跟随技术的未来将会是更加完善和智能，从而更好地提升用户的旅行体验。未来的智能行李箱跟随技术将会更加精准和智能，并且不仅仅是跟随，未来的智能行李箱跟随技术还将能够自动根据用户的需求帮助用户做一些操作，比如说，在自己的房间里让行李箱自己去到指定的区域放好，或是在自己去厕所的时候将餐盘自动送到洗碗机的位置等等。总之，智能行李箱跟随技术是未来的发展趋势，它可以极大地提高用户的旅行效率，让旅行更加舒适、更加方便。未来，智能行李箱跟随技术还会进一步发展，有望成为用户旅行生活中的好伙伴，从而使用户的旅行体验更加美好。1.2国内外发展现状自动跟随智能行李箱的研究发展已经在国内外得到重视。目前国内市场上更多的是集中在旅游出行的一些App中，通过手机控制行李箱实现跟随。而国外则更多的是通过机器人技术，实现了智能行李箱的自主导航，实现自动跟随。在国外市场上，最引人注目的是COWAROBOTR1，这是一个由中国开发公司COWAROBOTLTD研发的自主跟随行李箱，最大的优点是它可以自主导航，并能够识别和避开障碍物，让旅行者在旅途中不用去操纵它，而是更加自由和轻松地享受旅途。COWAROBOTR1采用雷达、激光雷达等传感器，可以感应多个方向，避开障碍物，预测行进路径，精准把控行驶方向，能够以最短的路径前进，最大程度地避免行李箱碰撞。而国内市场上，美团的旅游APP将携手大疆科技，联合研发出一款自动跟随行李箱。根据大疆科技的介绍，该自动跟随行李箱采用了激光雷达、电机、摄像头等一系列高科技技术，提高了智能行李箱的自主导航能力，并且可以自动跟随用户一起行动，让旅行者不用担心行李箱还要搞定其他琐事，而可以全程放松心情，享受旅行的乐趣。无论是国内还是国外，自动跟随技术的应用效果都非常显著。将来也会有更多的跟随技术出现，并将智能行李箱带向更自主、更智能的方向，为旅行者带来更加方便、安全、自由的旅行体验。综上所述，随着科技的不断发展，自动跟随技术的应用会越来越广泛，而智能行李箱跟随技术的应用也将会发展得更加成熟和完善。未来，自动跟随技术有望在越来越多的领域得到应用，为人们的生活带来更大的便利和舒适。。1.3.研究内容自动跟随智能行李箱的技术原理自动跟随智能行李箱基于机器人技术和传感技术，利用激光雷达、超声波等多个传感器对周围环境进行感知和识别，并利用自主导航系统对其位置进行定位和控制，根据旅行者的位置和行动，自动跟随旅行者进行移动。通过自主导航和跟随技术，自动跟随智能行李箱可以实现无人操控，自主移动和完美避障，为旅行者带来极大的便利和愉悦体验。未来自动跟随智能行李箱的发展方向未来自动跟随智能行李箱将会向更加智能、便携、多功能的方向不断发展。首先，自主导航和避障技术将会不断完善，使智能行李箱更加智能化和精准化。其次，智能行李箱还可以集成语音控制、物联网等技术，使旅行者可以更方便地操作和控制行李箱。最后，智能行李箱还可以应用到物流、快递等领域，使搬运物品更加智能和高效。总之，自动跟随智能行李箱的出现为旅行者带来了更加便利、愉悦的体验。未来，随着技术的不断发展和创新，自动跟随智能行李箱的应用将会越来越广泛，为人们的生活带来更大的便利和舒适。2功能与设计方案PAGEII2功能与设计方案2.1系统的功能要求自动跟随行李箱有以下设计功能要求：1.自动跟随功能：行李箱应该能够自动跟随旅行者，避免拖动或托运。这样可以给旅行者提供更好的舒适和便捷性。2.可追踪性：行李箱应该使用无线互联技术，可以通过手机应用程序进行跟踪和控制。3.机器视觉：行李箱应该内置摄像头和图像识别技术，可以感知周围环境和识别障碍物，以便避免碰撞。综上所述，自动跟随智能行李箱的设计是一个综合性的任务，需要考虑诸多因素，旨在为旅行者提供更好的便捷性、安全性和舒适性。2.2系统设计方案随着科技的不断发展，自动跟随智能行李箱成为了未来旅行行业的热点发展领域。为此，笔者提出以下设计方案。1.机器视觉部分：行李箱应该安装摄像头或传感器，以实现自动跟随功能。在检测到旅行者的移动后，行李箱就开始跟随旅行者移动。在行进过程中，通过传感器对周围环境进行识别，实时监测行李箱前方的道路情况，以避免碰撞。2.电动部分：行李箱应该配备电动机，以实现自主行动。通过电动机，行李箱具有自主行动能力，可以沿着旅行者的路径自动行进。3.无线通信部分：行李箱应该配备WiFi模块或蓝牙模块，与旅行者的手机进行无线通信。通过蓝牙模块和WiFi模块，行李箱应该能够方便的与旅行者的智能手机进行配对和交互，实现远程控制和数据传输。4.电源管理部分：为了实现自主行动和其他相关功能，行李箱应该配备适当大小的锂电池、光伏芯片或太阳能板，来为其供电。同时，电源管理模块应该在使用中对电源进行准确监测和管理，来确保行李箱的稳定性和持久性。综上所述，自动跟随智能行李箱的硬件设计是一个综合性的任务，需要考虑诸多因素。但只有将这些因素全部考虑到，才能真正实现自动跟随智能行李箱的设计理念，为旅行者带来更好的体验和服务。本系统硬件单元的逻辑框图如图2.1所示：图2.1系统框图根据上面的程序流程框图，做出了下面的详细介绍：单单片机是一种集成电路，其内部包含了中央处理器（CPU）、内存、输入输出端口和计时器等模块，可以用于各种控制应用。单片机可以通过程序进行编程，从而实现各种控制功能。单片机具有功耗低、集成度高、体积小等优点。按键模块是一种简单的电子模块，通常由按键开关、电阻器和接线头组成。按键模块通常用于控制电路的开关，通过按下按键开关，可以使电路打开或关闭。按键模块通常具有防止误触发和耐用性好的特点，可以多次操作。按键模块广泛应用于电子产品中，例如遥控器、智能家居等领域，是控制电子设备中常用的组件之一。电源模块是一种电子模块，主要用于提供电源电压和电流的稳定输出。电源模块通常包含变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路等部分，可以将输入的电源信号进行转换和处理，输出稳定的电源电压和电流，以保证电子设备的正常工作。电源模块通常具有过载保护、过温保护等功能，能够确保设备在工作时不会受到短路、过载等因素的干扰。红外避障传感器是一种利用红外线探测物体距离的传感器。它可以检测到障碍物并输出信号，使机器人、车辆等自主避开障碍物，避免碰撞。红外避障传感器原理简单，通过发射器发射红外线，当红外线碰到障碍物时，反射回来，被接收器接收。通过分析反射回来的红外线强度，可以计算出障碍物的距离，并将结果输出。红外避障传感器密集使用于机器人、智能家居等领域，成为智能化的重要组成部分。超声波测距传感器利用超声波的反弹来测量物体与传感器的距离。它包含一个超声波发射器和一个接收器，只需向目标物体发射一个超声波，就能测量出它到传感器的距离，从而可以实现精确的距离测量。超声波测距传感器广泛应用于自动避障、智能家居、机器人等领域。它具有测距精度高、响应速度快、稳定性好等优点，通过不同的工作模式和参数设置，可以实现更多不同的应用场景和控制功能。显示模块是一种常用的电子元件，通常包含显示屏和驱动电路板。它能够展示出各种形式的文字、数字、图像等，为设备、仪器的操作界面、信息显示等提供了方便。显示模块按照显示技术可以分为LCD、OLED、LED等不同类型。其中，LCD是一种广泛应用的显示技术，具有低功耗、可读性好等特点。OLED则具有显示效果好、色彩鲜艳等优势。LED是一种专门针对灯光显示设计的技术，可以实现高亮度、高对比度的显示效果。电机驱动模块是一种用于控制电机转动的电路硬件，它可以接受来自主控板的信号，并以相应的电压和电流输出到电机上，从而实现对电机的控制。电机驱动模块通常包括电源模块、控制信号输入模块、电机驱动模块等部分，不同的电机驱动模块可以适用于不同种类的电机。电机驱动模块广泛应用于智能家居、机器人、玩具等领域，它具有转速可调、转向可控、运行稳定等特点，可以实现复杂的动力控制和运动控制。蓝牙模块是一种小型的无线通信模块，可以通过蓝牙技术与其他蓝牙设备进行互动和数据传输。蓝牙模块可以与各种智能设备、电脑、手机等进行通信，支持短距离无线通信，并且具有低功耗、数据传输速度快等特点。蓝牙模块一般由主控芯片、射频收发单元、天线和外设接口等部分组成，可以实现多种应用。2.3器件方案对比2.3.1控制器选择作为一种基本的微处理器，单片机在现代工业和消费电子中扮演着重要的角色。在智能行李箱这个场景下，单片机是实现自动跟随的关键组件。针对这个需求，需要对比不同类型的单片机，找到最适合的方案。STC89C52和STM32F106是两种常见的单片机。首先，从芯片存储方面来看，STC89C52有8KB或20KB的ROM存储器，内置标准的Flash存储器，可以存储用户可编写程序和普通数据。而STM32F106内置更大的Flash存储器，有128KB或256KB容量，可以存储更多的应用程序、库文件和其他重要数据。其次，处理器性能方面，STM32F106速度更快，有更强大的处理器性能，最高可达72MHz。这意味着STM32F106可以实现更高速、更复杂的操作和功能。而STC89C52仅可达24MHz，处理器性能更弱。但是，在智能行李箱的应用场景中，STC89C52仍有较明显的优势。首先，STC89C52可以通过底层裸板编程来实现更好的精细化管控，控制器才能更具弹性、更具台阶感的去实现。此外，STC89C52功耗更低，因此，进行长时间的自动跟随操作时，可以在相同的电池容量下实现更长的使用时间，满足了智能行李箱一整天使用的需要。最后，STC89C52相对于STM32F106在价格上更加亲民，可以有效地降低整个系统的成本，为生产者提供更多选择的空间。总之，STC89C52和STM32F106是两种不同类型的单片机，在不同的应用场景下各自有各自的优缺点。在智能行李箱自动跟随的场景下，应该选择STC89C52。STC89C52具有更好的功耗表现，可以更好地与资源对应，更好地控制应用程序和数据，同时，它的价格也更适中，可以有效地控制整个智能行李箱系统的成本。此外，STC89C52与文本、图形LCD模块的兼容性更强，可以更好地控制液晶显示，增强了用户的交互体验。在未来的科技时代，单片机技术必将成为智能设备的重要组成部分，STC89C52的应用前景也必将更加广泛。2.3.2显示模块选择智能行李箱作为现代旅行中不可或缺的装备，其智能化程度不断提高。而显示屏作为智能设备的重要组成部分之一，也在不断创新和进化。在智能行李箱上，常见的显示屏有LCD1602和OLED显示屏，下面笔者将对此两种显示屏做出对比，并且选择出一款最适合本系统的显示屏幕。首先，从显示效果来看，OLED显示屏凭借高亮度、高对比度、高饱和度等优良的显示效果，使得显示内容更加的细腻、清晰、亮丽。而LCD1602显示屏则在色彩还原度、色彩深度领域方面表现一般。由于LCD1602采用小松日本产的LCD1602芯片，其对比度较低、反射效果较强，所以在高强光环境下视野受到一定影响。但是，LCD1602省电且耐用，在长时间的使用中不易出故障。其次，从功耗上考虑，LCD1602在常态下功耗较低，增强了智能行李箱电池的使用寿命，而OLED显示屏通常功耗较高，会加剧电池的消耗速度。在行李箱应用中，低功耗是一项不可忽视的优势，因为电量是最珍贵的资源之一。再其次，从实际操作角度来讲，LCD1602适用范围更广，支持的程序范围也比OLED显示屏广。另外，LCD1602使用较为广泛，有丰富的代码库和资料支持，开发门槛低，易于使用和维护。而OLED显示屏则由于其结构和技术的特殊性，维护和开发门槛较高，自学成本也比较大。综上所述，在智能行李箱应用场景下，LCD1602更加适合。虽然OLED具有更好的显示效果和更高的亮度，但LCD1602的省电特性、易维护特点和广泛的应用场景优势较为突出。此外，LCD1602价格较为亲民，可以有效地降低智能行李箱系统的成本。当然，未来随着技术的不断更新，显示屏技术也将不断发展和升级。我们相信，在不久的将来，显示屏技术会有更大的进步，能够满足更加多样化的领域应用需求。2.2.3无线模块选择随着旅游业的不断发展，智能行李箱得到了越来越多的关注。为了提高智能行李箱的使用便捷性，很多智能行李箱已经开始配备自动跟随功能。自动跟随智能行李箱需要使用无线模块或蓝牙模块来进行控制，本节将对两种通信模式进行对比分析。无线模块和蓝牙模块都是传输无线信号的模块，但二者在传输范围、适用场景、稳定性等方面存在较大差异。下面分别对无线模块和蓝牙模块进行分析，以便选择更加适合自动跟随智能行李箱的模块。方案一：无线模块无线模块是一种常见的无线传输模块，包括WIFI模块、ZigBee模块等。它可以在范围广阔的空间中进行数据传输，通常可以覆盖数百米的范围。此外，无线模块传输速度较快，支持高流量的传输需求，很好地支持各种数据传输应用。无线模块也存在很多缺点。首先，要求设备之间有较大的距离，在小范围的位置距离过近的情况下，可能会出现信号干扰等问题。其次，由于无线模块需要多个设备共享频段，一旦频段投入使用就很难预测数据处理时间，数据传输延迟可能会比较高。这意味着一些紧急的数据传输请求会很难及时使用。最后，无线模块的能耗相对较高，会影响智能行李箱的电量寿命。方案二：蓝牙模块与无线模块相比，蓝牙模块具有更小的传输范围，通常为10米以内。蓝牙模块通常在低功耗模式下运行，所以电池耗电量很小，可以很好地延长智能行李箱的电池寿命。同时，蓝牙模块也比较稳定，可用于移动设备的连接。当然，蓝牙模块同样存在缺点。最明显的就是传输速度较慢。蓝牙标准的最高传输速度约为24Mbps，而无线模块可以达到更高的传输速度。此外，在大范围的距离上，信号会变得不稳定。但是，对于自动跟随智能行李箱来说，这些问题并不是很明显，因为自动跟随的距离通常在10米以内，并且传输速度也没那么重要。因此，蓝牙模块似乎更适合这种应用。综上所述，对于自动跟随智能行李箱来说，蓝牙模块似乎是最好的选择。虽然无线模块可以在范围更广阔的位置进行数据传输，但自动跟随智能行李箱对数据传输范围的要求并不是那么高。相反，蓝牙模块可以在小范围内进行高效的数据传输，同时还具有更低的能耗和更稳定的数据传输。这些特性使得它比无线模块更适用于自动跟随智能行李箱的控制。3系统的硬件设计3系统的硬件设计3.1STC89C52单片机STC89C52是一款基于8位单片机的芯片，由STC公司推出。它内置了一个32KB的Flash存储器和2KB的RAM，具有多个IO口、定时器、串行口等功能，并能够通过烧录程序进行编程和实现各种控制任务。STC89C52的控制原理如下：①由主控芯片STC89C52与实现自动跟随智能行李箱的其他模块之间通过蓝牙进行通信，实现信息传输。②通过STC89C52上的外部中断控制针脚的状态，实现对多种传感器信号的捕捉和检测。如：通过测量加速度传感器的三个轴的加速度来识别自动跟随行李箱的当前运动方向。③根据传感器的反馈信息，计算出自动跟随智能行李箱需要运动的距离和方向，并将计算结果发送给电动机控制模块。④根据接收到的信息，电动机控制模块控制电动机运动，实现自动跟随行李箱的运动。STC89C52作为主控芯片，起到了至关重要的作用。其内置的Flash存储器可以存储程序，同时也可以进行数据存储。STC89C52具有强大的控制能力和高精度的计算能力，能够有效地控制行李箱的运动。通过外接蓝牙、传感器以及电动机控制模块等设备，并通过STC89C52进行组合控制，可以实现自动跟随智能行李箱的功能。总的来说，STC89C52是一款功能强大的芯片，可以广泛应用于各种控制领域。利用它的计算能力和控制能力，可以实现自动化控制，并极大地提高了智能行李箱的使用效率和便利性。下图就是STC89C52单片机的内部电路结构，如图3.1所示：图3.1单片机内部结构图下面我们将对单片机的最小系统（振荡电路和复位电路）做出简单的介绍：晶振电路是指单片机中用于提供精确时钟信号的电路，其主要由晶体振荡器和晶振电容组成。STC89C52单片机采用的是12MHz晶振，该晶振的频率非常稳定，可以提供非常精确的时钟信号，能够确保单片机的运行速度和时序精度。在实际应用中，晶振可以提高单片机的精度和稳定性，降低计算误差和震荡，使得单片机能够更加准确的进行数据处理和控制，是嵌入式系统中不可或缺的部分。复位电路是指单片机开机时的重置电路，它可以确保单片机在加电后能够快速进入正常运行状态。STC89C52单片机的复位电路主要由复位电容和复位电阻组成，当单片机完成加电后，电容开始充电，当电容电压达到单片机复位电平时，单片机自动复位，并开始正式运行。复位电路的作用在于确保单片机在加电后能够快速并稳定地进入正常工作状态，为实现自动跟随智能行李箱的正常运行提供了可靠保障。总的来说，STC89C52单片机的晶振电路和复位电路的作用是确保单片机的正常运行、提高计算精度和稳定性，在实现自动跟随智能行李箱这样的应用场景中不可或缺。晶振电路能够提供稳定的时钟信号，确保单片机的时序精度和运算速度，使得单片机能够准确的进行数据处理和控制；复位电路能够在加电后快速将单片机置于工作状态，确保单片机能够稳定运行，为实现应用程序提供可靠保障。因此，在进行嵌入式系统设计时，晶振电路和复位电路的设计、调试和优化都是非常重要的步骤，需要深入理解其工作原理和意义，为嵌入式系统的稳定运行提供支持。STC89C52单片机的引脚图如图3.2所示：图3.2STC89C52RC芯片3.2L298N电机驱动模块L298N是一种双桥H驱动器，可以控制两个电机的方向和速度。它被广泛应用于机器人、智能车和其他需要高功率和精确定位的场合。在自动跟随智能行李箱中，L298N电机驱动器是很重要的一个组成部分。行李箱需要根据用户的指令，自动跟随用户移动，因此需要两个电机分别驱动两个轮子以实现方向和速度控制。L298N电机驱动器可以为这两个电机提供稳定的电源和控制信号，从而实现精确的移动。L298N电机驱动的工作原理是基于双桥H驱动原理。它有两个输入端口(IN1、IN2)和两个输出端口(OUT1、OUT2)。通过对输入端口的不同电平控制，可以控制输出端口的电压和方向。当输入端口(IN1)为HIGH，输入端口(IN2)为LOW时，输出端口(OUT1)输出正向电压，输出端口(OUT2)输出0V，从而使电机正向旋转。当输入端口(IN1)为LOW，输入端口(IN2)为HIGH时，输出端口(OUT1)输出0V，输出端口(OUT2)输出正向电压，从而使电机反向旋转。当输入端口(IN1)和输入端口(IN2)都为LOW或都为HIGH时，输出端口(OUT1)和输出端口(OUT2)都输出0V，电机停止运动。除了基本的电机控制外，L298N电机驱动器还具有一些保护功能。例如，过热时会自动切断电源，过载时会减小输出电压，从而保证电机和电源的安全性。此外，它还可以通过PWM（脉冲宽度调制）技术变换输出电压，从而控制电机的转速和转向。总而言之，L298N电机驱动器在自动跟随智能行李箱中起着至关重要的作用。它通过控制两个电机的方向和速度，实现了行李箱自动跟随用户的功能。在实际应用中，我们需要合理利用L298N电机驱动器的各种功能，结合传感器和控制算法实现更加精确、高效的行李箱控制。L298N在本自动跟随行李箱控制系统中的实际接线图如下图3.3所示：图3.3HC-SR04实际接线图3.3RPR220红外避障模块RPR220是一种小型红外避障传感器，它适用于各种自动化系统和机器人项目，以实现自动化控制过程中的避障功能。该传感器适用于跟踪或检测目标，以及检测与障碍的距离。RPR220红外避障传感器的工作原理是利用红外光线的反射来感知障碍物。该传感器设计了两个部分：发射器和接收器。其中，发射器发出一个红外光源来照射目标区域。被照射的区域反射回来的光线则被接收器接收，并转换成电信号。然后，传感器分析这些数据并确定目标或障碍物的位置，然后自动做出相应的决策。值得注意的是，该传感器的工作原理是基于光的反射。因此，如果障碍物非常暗或根本不反射光线，则RPR220传感器无法工作。而在智能行李箱等应用中，用户通常希望行李箱在各种光照条件下都能正常工作，因此需要对该传感器进行一定修改。为了提高传感器的性能，许多厂商也尝试修改和优化RPR220传感器。目前市场上的许多红外传感器可透过玻璃和其它透明材料检测物体，如有防刮笔记本电脑屏幕表面，以及透明的塑料袋表面等等。经过优化后的RPR220传感器可以在下雨、污染和光线弱的环境下正常工作。这种传感器也可以用于追踪动态目标，如移动机器人等。总结来看，RPR220红外避障传感器可以感知障碍物，并通过自动化控制系统实现相应的避障功能。该传感器的工作原理是基于红外光线的反射，适用于相对明亮或反射光的区域。对于需要在各种光照条件下正常工作的应用，需要对该传感器进行相应的修改和优化。RPR220红外避障传感器在本自动跟随行李箱系统中的实际接线情况如图3.4所示：图3.4RPR220红外避障传感器实际接线图3.4LCD1602显示模块自动跟随行李箱系统是一种新兴的智能化设备，其中LCD1602显示模块具有非常重要的作用。LCD1602显示模块是一款16x2字符型液晶显示屏幕，由于其低功耗、大显示面积、易读性高等特点被广泛应用于各个电子设备中。LCD1602显示模块可以实现对行李箱系统状态的实时监测和显示，包括行李箱的重量、电量等信息。这些信息将通过LCD1602显示模块在屏幕上进行显示，用户可以直观地了解行李箱的状态，方便使用。LCD1602显示模块可以用于整体控制系统的调试工作。如果整个控制系统出现问题，用户可以通过调试界面查看硬件状态和运行指令，找出问题所在。此外，在程序开发过程中，LCD1602显示模块也可以提供一个有效的反馈机制，帮助开发者快速测试代码并调整参数，节省时间和成本。若有需要，LCD1602显示模块还可以通过软件编程实现一些额外的功能，如显示时间、日期、天气等，增强系统的复杂度和人性化。LCD1602显示模块在自动跟随行李箱系统中可以实现信息的快速传输和显示，方便用户使用和维护。在今后的智能化设备开发中，LCD1602显示模块也将持续发挥其优良特点，为各种应用场景提供更好的用户体验和控制能力。LCD1602显示模块在本自动跟随行李箱系统中的实际接线情况如图3.5所示：图3.5LCD1602显示模块实际接线图3.5HX711称重模块自动跟随行李箱系统能够实现对行李箱的自动跟随，但为了更好地控制行李重量，需要使用一个精准灵敏的称重模块。HX711自动称重模块是一种高精度电子称重传感器，具有数字化、可调零点和可编程增益等特点，广泛应用于各种计量场合中。HX711自动称重模块是一种简单、易用的集成电路（IC）模块，它采用24位ADC进行高分辨率的模拟到数字转换（ADC），并使用内部PGA（可编程增益放大器）来放大电桥式传感器输出信号。它可直接将传感器输出数据以SPI或I2C接口的方式输出给任何类型的微处理器或计算机。该激光测距模块具有精度高、抗干扰性强、响应速度快、外观美观等优点。同时，HX711自动称重模块还有自带温度补偿、AGC自适应功率控制、红外线干扰滤除等功能。常用在工业品库存管理、粮食等重物计量、厨房家电和医疗设备等领域。在自动跟随行李箱系统中，HX711自动称重模块可以监测行李箱内物品的实际重量，并将相关信息传输给处理器进行处理。在具体应用中，我们需要将HX711接口与微处理器相连接，使用对应库函数或驱动程序进行数据采集和处理。同时，为了确保精准度和可靠性，还需要保证比重校准准确，尽可能避免由于振动、温度变化等原因对称重精度的影响。总结来说，HX711自动称重模块是现代电子称重技术中最为成熟且常用的一种模块，其高精度、可靠性好、易用性强等特点使它成为了自动跟随行李箱系统中必备的硬件模块之一。HX711自动称重模块的原理图如图3.6所示：图3.6HX711自动称重模块的原理图4系统的软件设计4系统的软件设计4.1软件介绍Keil5是一款集成开发环境（IntegratedDevelopmentEnvironment，IDE）软件，是德国Keil公司开发，最初是为8位单片机MCU编写的，后来增加了对32位单片机的支持，并逐渐发展成为目前业界最流行的嵌入式系统开发工具之一。下面主要从Keil5的功能和特点两个方面进行介绍。一、Keil5的功能1.支持多种单片机类型：Keil5支持多种单片机类型，包括MCS-51、ARM、C166、C251和8051（根据官方数据目前支持的MCU超过4000种），不仅可以对芯片进行编程，还提供了各种工具和分析器，以方便用户对芯片进行调试和排错。2.提供丰富的调试工具：Keil5提供了多种调试器工具，如模拟器、实体器、仿真器、在线调试器等。此外，Keil5还兼容通用的JTAG调试接口，使得用户可以方便地进行现场调试和网络调试等操作。3.提供多种编程语言支持：Keil5可以编写多种编程语言，如C语言、C++语言、ASM汇编和公式语言等。不同的编程语言都具有其独特的特点和优点。因此，根据项目的需要，可以灵活选择使用不同的编程语言，以满足开发目的。4.提供嵌入式系统开发解决方案：Keil5提供了强大的编译器和调试工具，为嵌入式系统开发提供完整的解决方案。无论是单片机的开发、嵌入式处理、系统编程还是RTOS系统开发，都可以在Keil5软件中方便地进行编辑、编译、调试和仿真等操作。二、Keil5的特点1.易于学习和使用：Keil5软件界面简洁、功能明了，使用起来比较容易上手，而且提供了丰富的教程和示例代码，加上强大的指导工具，使得用户可以快速掌握软件的使用方法。2.高效并且稳定：Keil5采用最新的编译器和调试工具，具有高效化和稳定性。因此，无论是在推出产品之前的调试还是在产品发布后的维护，Keil5都能够高效地完成用户指定的任务。3.强大的仿真和调试工具：Keil5提供了多种仿真和调试工具，如面板调试器、仿真器、实体器、监视器等，使得用户可以方便地对程序进行调试，排除各种错误和漏洞。4.兼容性好：Keil5支持多种MCU芯片，与各种开发板兼容性良好。同时，Keil5也支持多种开发平台，如Keil嵌入式工具链、MDK-ARM软件开发套件、Keil安全支持、先备企业代码、PEmicro等。总而言之，Keil5是一款功能强大、易于使用和稳定性高的嵌入式系统开发工具，具有成本低、效率高和支持多种单片机等优点。因此，Keil5已成为嵌入式系统开发领域不可或缺的重要组成部分，广受电子设计师和开发者的欢迎和推崇。Keil5的软件界面如4.1图所示：图4.1Keil_5软件界面4.2软件程序的设计绘制流程图可以帮助理清系统设计中各个步骤的关系，从而更好地掌握系统的设计流程和实现过程。流程图可以清晰地呈现出不同模块之间的交互和数据传输，有助于发现问题和解决问题。此外，在与其他开发者或客户交流时，流程图也是一种清晰、简洁的表达方式，便于沟通和更好地理解设计意图。因此，绘制流程图在电路系统设计中是非常重要的一步。本系统的软件逻辑流程图如图4.2所示:图4.2主逻辑流程图5系统的测试PAGE23 5系统的测试5.1软件硬件调试在本自动跟随行李箱系统中，软硬件调试主要分为以下几步：1.确认问题：在进行软硬件调试之前，首先要确认产品的具体问题是什么。通过分析问题的现象、效果和出现的原因，确定问题点。2.设计测试方案：根据产品问题，设计出相应的测试方案。对于硬件问题，可以通过示波器、电表、逻辑分析器等仪器进行测试；对于软件问题，可以通过调试器、跟踪工具、日志查看工具等调试工具进行测试。3.准备调试工具：准备好相关的调试工具，比如调试器、跟踪工具、日志查看工具等，以便进行调试。4.连接设备：根据测试方案连接设备硬件，保证设备串口、电源、调试器等接口均正常连接。5.进行调试：根据问题点，利用调试工具进行调试，找出问题所在，并进行解决。6.测试验证：完成调试后，要对产品进行测试验证，确保产品问题得到解决，并且整体产品正常运行。7.记录调试过程：在调试过程中，及时记录问题点、调试操作和测试结果等相关信息，为以后改进和完善产品提供参考。5.2实物展示 历经长时间设计与制作工作以及全面的软件调试和硬件调试工作，本系统可以完成预先制定的所有设计目标，本跟随行李箱系统的实物图如图5.1所示：图5.1跟随行李箱系统实物图5.2.1工作界面图图5.2自动跟随模式工作界面图如图5.2所示，此时已开启行李箱的自动跟踪模式，行李箱会自动跟踪前方目标前进，并且可以实现转弯，显示屏可以显示出当前的各类信息。5.2.2终端遥控界面图5.3终端遥控界面如图5.3所示为本自动跟随行李箱的终端控制界面，用户可以根据实际使用情况选择自动或手动模式，非常方便。结论结论结论经过了半年左右的设计工作，本自动跟随行李箱控制系统已经具备了相应的功能，本系统利用STC89C52单片机作为微型控制器单元，实现了对本系统的其他硬件单元的控制与数据的实时交互，通过HC-SR04超声波测距传感器能够保证行李箱在自动跟随的过程中始终与使用者保持一个特定的距离，并且在转弯时也可以保持，利用L298N电机驱动模块可以实现让单片机间接的控制电机的旋转、转向，利用蓝牙模块可以实现人机交互，使用者可以用手机或其他终端设备远程控制本行李箱系统，更能体现本系统的智能化程度，另外本系统可以通过HX711称重模块对行李箱内的物品实现自动测量，更具人性化。本系统的软件程序是利用Keil5软件编写的，Keil5具有很多优点，非常适合初学者的学习与设计。在总结本文的几方面，我们认为本文所设计的自动跟随行李箱将会是一款实用性和智能性兼具的产品，具有广泛的应用前景和市场前景。同时，我们认为未来的研究重点将是要进一步完善其自主决策算法、增强其传感器系统的能力、拓展其使用场景并提升其安全性。我们相信在这些努力的推动下，自动跟随行李箱将会成为未来出行的必备装备，为人们的旅行生活提供更加便利和智能的服务。参考文献参考文献[1]阮相龙,李云龙,贺亚龙.行李箱自动装配方法及系统:,CN114313069A[P].2022.[2]欧湘贵.装车料孔圆心识别相机位置随车辆高度自动跟随控制系统:,CN215413600U[P].2022.[3]黄明威,林镇炜,肖杰康,等.一种基于神经网络的自动跟随行李箱设计[J].机械研究与应用,2021,034(001):115-117,120.[4]叶思言、张永宁、李锦、张炼科、周玉、郑美芳、张松.基于UWB定位和OpenMV识别的智能跟随行李箱设计[J].成都工业学院学报,2020,23(3):5.[5]叶思言,张永宁,李锦,等.基于UWB定位和OpenMV识别的智能跟随行李箱设计[J].成都电子机械高等专科学校学报,2020,023(003):29-33.[6]朱齐丹,杜量,夏桂华,等.基于双目视觉快速高鲁棒性识别,定位的自动跟随行李箱:,2020.[7]袁锋伟,文晨阳,拓宏霞,等.智能行李箱:,CN210248759U[P].2020.[8]陈茜茹,李志为.基于树莓派的自动跟随行李箱[J].电子技术与软件工程,2019(13):3.[9]秦晟杰,崔天玮,许立业,等.自动跟随载物支架设计[J].内燃机与配件,2018(9):3.[10]崔春枝.一种智能行李箱:,CN104957857A[P].2015.[11]佚名."蓝牙行李箱"可跟随主人自行移动[J].新科幻:科学阅读版,2012.[12]许转键.自动跟随步兵车及其控制系统的设计与实现[D].华中科技大学.[13]何衢.一种自动跟随行李箱及电子标签:.[14]於国旺,袁新梅,章润秋,等.基于双目视觉系统下的智能跟随行李箱[J].机电产品开发与创新,2022(001):035.[15]赵恩铭,姚志强,杨松,等.基于机器视觉的自动目标跟随系统设计与实现[J].大理大学学报,2022(006):007.[16]张玉凤,吴云霞,窦耀,等.一种自动跟随显示系统在轮式起重机上的应用[J].中国设备工程,2022(016):000.[17]蔡永森,陈佳.一种半自动跟随行李箱:,CN114190670A[P].2022.[18]江伟忠,夏燕,月小强,等.一种汽车行李箱地毯成型方法及系统:,CN114986947A[P].2022.[19]张雪波,郭宪,牛慧敏,等.一种自动跟随算法及系统:,CN114254268A[P].2022.[20]蔡敏,新田秀.自动跟随方法,系统,电子设备及计算机可读存储介质:,CN114679778A[P].2022.附录A附录B附录A原理图：附录B部分源程序：#include<reg52.h> #include<intrins.h>sfrT2MOD=0xC9;#defineCOMM_BAUD_RATE9600//串口波特率#defineOSC_FREQ11059200//运行晶振：11.05926MHZvoidInit_Parameter(void) //超声波模块初始化{ TRIG=1; //将超声波模块的trig管脚设置成高电平 ECHO=1; //将超声波模块的echo管脚设置成低电平 count=0; //将变量count设置成0 distance=