基于stm32单片机的河流垃圾清理潜水艇

基于stm32单片机的河流垃圾清理潜水艇

【摘要】基于STM32F103ZET6单片机设计了一款基于stm32单片机的河流垃圾清理潜水艇，该设备可以实现潜水功能并且摄像观测水底情况来进行水底垃圾清理工作。该设备可以通过TFTLCD显示屏在操作者手中显示潜水艇上摄像头拍摄的水底情况，并利用潜水艇的移动来将水底存在的垃圾收集到潜水艇中来带到岸上处理，为了方便水下观测，还可以用VL53L0X来检测潜水艇离水底的实时距离。河流垃圾清理潜水艇的硬件部分主要由STM32F103ZET6主控板、OV7725摄像头模块、2.8寸TFTLCD显示屏模块、按键模块、L298N电机驱动模块以及电机、VL53L0X激光测距模块组成，显示屏可以用来显示摄像头拍摄内容，也可以显示VL53L0X实时测量的数据。按键控制潜水艇的水中运动包括前进、转弯、上浮、下沉，单片机发出指令给L298N来控制电动机运动。【关键词】：STM32F103ZET6单片机；OV7725摄像头模块；L298N电机驱动模块；VL53L0X激光测距模块。目录TOC\o"1-2"\h\u一、引言……………1二、设计方案讨论 2（一）设计思路 2（二）系统构成 3（三）模块介绍……………3三、系统的硬件设计……………..………………10（一）电源电路……………..11（二）按键控制电路……….12（三）ov7725模块电路………..…………...12（四）LCD显示电路……………13（五）VL53L0X激光测距模块电路………14（六）L298N电机驱动模块电路………….14四、系统的软件设计 一、引言（一）课题研究背景塑料的发明，给人类的生产生活带来了极大便利。与此同时，其污染问题也不容忽视。塑料从材料本身讲并不能与污染物画等号，塑料污染的本质是塑料废弃物不当管理造成的环境泄漏。其中微塑料进入食物链还可能会对人体健康带来严重危害。城市河流是我国水环境的重要组成部分，也是城市居民生活、生产的重要水资源，与社会发展和人居环境的改善关系密切，具有自然和社会双重属性。塑料垃圾具有污染物的富集终态和污染源头的双重作用，直接或间接污染水体。我国河流垃圾状况刻不容缓，因此设计出一款可以清理水滴垃圾的装置就很有必要了。（二）国内外研究现状1、国外状似驳船的“拦截者”（TheInterceptor）可以截留数千吨塑料，防止其进入海洋。这项技术由荷兰非政府组织“海洋清理”（TheOceanCleanup）发明，其主体结构上连接着一条以一定角度横贯河流的屏障带，可将漂浮的塑料引入驳船中。塑料进入船内后沿着传送带进入“拦截者”的腹舱，在那里分类并准备回收。该装置使用太阳能供电，每天可清除超过50吨的塑料垃圾，目前已经在马来西亚、印度尼西亚和多米尼加共和国的三条河流中投入使用，但发明者的目标更高：他们希望最终在全球污染最严重1000条河流上部署“拦截者”，总共拦截数百万吨即将进入海洋的塑料。爱奇星（Ichthion）公司开发了一套名为阿祖尔（Azure）的装置，其目的很明确：拦截厄瓜多尔两条主要河流中的垃圾，防止其随着洋流流到以生物多样性著称的加拉帕戈斯群岛（GalapagosIslands）。这项发明也利用屏障将垃圾引至沿河的传送带，并存放在容器中。但阿祖尔的传送带系统还装备有摄像头，可以拍摄垃圾的图像，随后利用算法识别塑料的类型，从而帮助管理者了解如何最好地减少源头浪费。阿祖尔目前处于试验规模，但正式投入运营后预计每天将收集80吨垃圾。以上两种发明虽然功能强大，清理的垃圾数量庞大，但是需要消耗的人力物力也是十分庞大的。2、国内中国科学院合肥智能机械研究所纳米材料与环境检测研究室于2010年研发出“风光互补”自主式水面机器人。水面自动清洁机器人由水面漂浮物自动回收装置和水面机器人组成，主要应用于海洋、湖泊、河道、滩涂，景区内的湖泊、池塘的固体垃圾、浮萍等清理以及危险区域进行远程作业。相对于无人船，水面机器人的关键技术是动力系统、推进系统、自动控制和智能决策等。该 水面机器人采用风光互补动力，基本上不需要充电即可连续巡航。在此基础上研发的垃圾清理无人船采用抓捕式垃圾清洁方式，各种水面漂浮物、蓝藻等均可以清理，实用性更强，使用更方便。该发明虽然优点众多，但是致命缺点是生产费用太过于昂贵。2021年珠江水产研究所渔业环境保护研究室刘乾甫助理研究员等人完成的“一种漂浮式河流清洁装置”获得国家发明专利授权，该发明装置包括：搭台和对称安装在搭台底部的浮筒，搭台的顶部固定连接有底盘，底盘的顶部设置有用于拨动河流表面垃圾的搅拌机构，浮筒的上方设置有用于遮挡河流表面垃圾的拦物装置，搭台的外侧设置有用于清理河流表面垃圾的打捞装置，搭台的上方设置有用于清除打捞装置的刮除装置；本发明通过圆形套筒对飘浮在河流表面上的垃圾进行挡护，通过多个拨板在河流表面进行旋转搅拌，使水面振动产生水波，并一圈一圈的向圆形套筒的内壁四周扩散，河流表面上的垃圾也随之起伏，便于对河流表面上的垃圾进行集中打捞，避免重复打捞多次才能将漂浮的垃圾清除干净，实用性高，打捞效果好。该装置可以协助清除河面杂物、垃圾和水草等，打造“河畅、水清、岸绿、景美”的宜居环境。缺点是续航时间较短，生产费用高。（三）课题研究意义设计一个底部带有网兜的潜水艇，具备以下功能：1、对水底进行摄像并且将影像实时传送到LCD屏幕上。2、水下照明。3、操控潜水艇基本运动（上浮、下沉、前进、转弯）。4、测量潜水艇距离水底的距离。5、通过潜水艇的运动将水底垃圾装入网兜中。该装置可应用在环境治理领域，也可应用在水产养殖领域。对于环境治理领域来说，该装置可以为改善城市河流环境出一份力，增加城市生活人们的幸福感；对于水产养殖领域来说，该装置可以清理鱼塘底部的塑料或者其他垃圾，不让鱼类误食进入体内，从而危害食用者的身体健康。二、设计方案讨论（一）设计思路本次设计的垃圾清理潜水艇主要由6个部分组成，分别是图像采集部分，图像显示部分，距离测量部分，按键输入部分，电机驱动部分和核心控制部分构成。该系统使用了STM32F103ZET6单片机作为系统的主控核心。系统的图像采集部分使用了ov7725摄像模块来实现，图像显示部分使用了ILI9341显示模块来实现，距离测量部分使用了VL53L0X激光测距模块来实现，电机驱动部分使用了L298N电机驱动模块和8.4~9.6V电机来实现。Ov7725摄像模块将图像数据传输到STM32F103ZET6单片机后单片机处理完该数据将图像数据用ILI9341显示模块显示图像。VL53L0X激光测距模块将收集到的数据传输给单片机，单片机处理过后通关按键控制显示模块显示Ov7725摄像图像和VL53L0X激光测距模块测量距离之间的显示转换。按键输入指令“前进”，“左转”，“右转”，“上浮”，“下沉”指令给单片机，单片机将数据传输给L298N双桥电机驱动模块从而控制电机转动。这样的设计方案结构简单，增加了各个模块的兼容性，减少了bug存在的概率，让程序运行更加流畅。下图2-1是系统结构图：STM32F103ZET6单片机STM32F103ZET6单片机Ov7725摄像头模块VL53L0X激光测距模块按键输入L298N双桥电机驱动模块ILI9341显示模块ILI9341显示模块图2-1系统结构图（二）系统构成在进行基于STM32单片机垃圾清理潜水艇的设计时，共分为2部分分别是硬件部分和软件部分。硬件部分包括系统主控核心的选型、摄像头模块、LCD显示屏模块、测距模块和电机驱动模块的选型和一些电子元器件的选择。在确定好各个模块的元器件后，便可以进行该系统电子电路的设计，设计时应确保电路走向正确路线通畅。完成电路图的设计后，便可以基于STM32单片机进行垃圾清理潜水艇的焊接和拼接工作，将元器件组装成一个完成的系统。系统的硬件部分设计完成后，接下来便开始进行系统软件的设计，使系统各部件统一运行起来。系统程序的编写需要用到KEIL软件，该软件内部集成了各种调试和编译的工具，还可以方便的进行程序的仿真调试。程序使用C语言来进行编写，测试完成后即可将程序烧录进STM32单片机内。（三）模块介绍1、STM32F103ZET6概述图2-2STM32F103ZET6芯片引脚图本次设计的垃圾清理潜水艇选用了STM32F103ZET6单片机，该型号单片机的特点是低功耗、高性能、高性价比、多核处理，是由STC公司研发的主要用于工业控制的单品机型号，可广泛应用于工业控制、智能家居、医疗设备、消费电子等领域。以下是STM32F103ZET6的一些主要特点和技术参数如表2-1。表2-1STM32F103ZET6主要特点和技术参数CPU内核ARMCortex-M3，最高主频72MHz存储器Flash闪存128KB，SRAM20KB，EEPROM1KB通信接口10/100EthernetMAC，USB2.0，OTG，2个CAN，2个SPI，3个I2C，2个USARTADC/DAC12位ADC最大16个通道，12位DAC1个定时器3个16位基本定时器，2个高级定时器，1个SysTick定时器外设多达80个GPIO引脚，支持中断、DMA传输等功能STM32F103ZET6的优势包括：高性能：采用ARMCortex-M3内核，最高主频72MHz，能够提供快速的运算和响应能力。丰富的外设：支持多种通信接口、ADC/DAC、定时器等，能够满足不同应用场景的需求。低功耗：采用低功耗设计，最大功耗不超过100mA。易于开发和集成：ST提供完善的开发工具链和支持文档，可以快速上手开发，同时可轻易于开发和集成。ST提供完善的开发工具链和支持文档，可以快速上手开发，同时可轻松与其他硬件和软件进行集成。2、Ov7725摄像头模块概述图2-3ov7725实物图镜头部件包含一个镜头座和一个可旋转调节距离的凸透镜，通过旋转可以调节焦距，正常使用时，镜头座覆盖在电路板上遮光，光线只能经过镜头传输到正中央的图像传感器，它采集光线信号，采集得的数据被缓存到摄像头背面的FIFO缓存中，然后外部器件通过下方的信号引脚获取拍摄得到的图像数据。若拆开摄像头座，在摄像头的正下方可看到PCB板上的一个方形器件，它是摄像头的核心部件，型号为OV7725的CMOS类型数字图像传感器。该传感器支持输出最大为30万像素的图像(640x480分辨率)，它的体积小，工作电压低，支持使用VGA时序输出图像数据，输出图像的数据格式支持YUV(422/420)、YCbCr422以及RGB565格式。下图2-4是ov7725的驱动电路。图2-4ov7725驱动电路SCLK和SDAT要接4.7K的上拉电阻，SCCB接口本质是I2C接口，其输出端是漏极开路或集电极开路，本身只能输出低电平，所以在两个接口处必须接上拉电阻。I2C接口通过从机的唯一地址识别访问，可以实现对每一个器件的控制，这种传输方式，在标准模式下，可以达到100kbps，在快速模式下能达到400kbps，高速下能达到3.4Mbps。下图2-5为ov7725引脚图。图2-5ov7725引脚图下图2-6内部组成及外设引脚图：图2-6内部组成及外设引脚图引脚说明如表2-2所示：表2-2ov7725引脚功能XCLK工作时钟输入，由主控器产生，频率为24MHzHREF行参考信号输出PCLK像素时钟输出，由XCLK产生，用于控制器采样图像数据(时钟速率<5ns,比如PCL84MHZ,30fps)VSYNC场同步信号输出D[9:0]像素数据输出RSTB复位输入，低电平有效PWDN低功耗模式选择输入，正常工作期间需拉低SCLSCCB管理接口时钟，最高频率400KHzSDASCCB接口串行数据总线3、VL53L0X激光测距模块概述VL53L0X是世界上体积最小的高精度激光测距传感器，基于"飞行时间(TOF)"原理测距，最大测量距离可达到两米。VL53L0X是ToF激光测距传感器，利用飞行时间（ToF）原理，通过光子的飞行来回时间与光速的计算，实现测距应用。VL53L0X传感器的测距视场角(FOV)为25°，如下图2-7所示：图2-7测距视场角图特性参数如表2-3。表2-3VL53L0X激光测距模块特性参数列表接口特性3.3V/5V通讯接口IIC接口通讯速率400Khz(Max)测量精度±3%测量范围3cm~200cm1响应频率20ms(Max)工作温度-20℃-70℃存储温度-40℃-85℃模块尺寸16mm*16mm电源电压3.3V/5VIO口电平3.3V功耗12~20maATK-VL53L0X模块实物图如图2-8所示：图2-8ATK-VL53L0X模块实物图引脚说明如表2-4。表2-4ATK-VL53L0X引脚说明VCC3.3V/5V电源输入GND地线IIC_SCLIIC通信时钟线IIC_SDAIIC通信数据线VL_INT中断输出引脚VL_XSH片选使能4、2.8寸TFT-LCD显示屏ili9341模块概述TFT-LCD显示屏ili9341模块是一个支持分辨率为240RGBx320点阵的a-TFTLCD的262144色单片驱动器。这个单片驱动器包含了一个720通道的源极驱动器（sourcedriver)，一个320通道的栅极驱动器，172800字节的GRAM用于显示240RGBx320分辨率的图片数据，一套电源支持电路。下图2-9为TFT-LCD显示屏ili9341模块实物图：图2-9TFT-LCD显示屏ili9341模块实物图下图2-10为TFT-LCD显示屏ili9341模块引脚图：图2-10TFT-LCD显示屏ili9341模块引脚图TFTLCD接口说明如表2-5。表2-5TFTLCD接口DB1~DB8，DB10~DB17：总是按顺序连接MCU的D0~D15LCD_CS：LCD片选信号LCD_WR：LCD写信号LCD_RD：LCD读信号DB[17：1]：16位双向数据线。LCD_RST：硬复位LCD信号（与MCU复位引脚相连）LCD_RS：命令/数据标志BL_CTR：背光控制信号5、L298N电机驱动模块概述下图2-11为L298N电机驱动模块实物图：图2-11L298N电机驱动模块实物图L298N是一种单H桥电机驱动芯片，其中每个H桥可以提供2A的电流，功率部分的供电电压范围是2.5-48v，逻辑部分5v供电，接受5vTTL电平。一般情况下，功率部分的电压应大于6V否则芯片可能不能正常工作。ENA、ENB为使能信号，高电平有效，可以接单片机PWM信号，控制转速。IN1、IN2、IN3、IN4为电机旋转方向控制信号，接单片机。OUT1、OUT2、OUT3、OUT4接在电机的两端，随IN1、IN2、IN3、IN4的变化而变化，从而可以控制电机方向。L298N电机驱动模块参数如表2-6。表2-6L298N电机驱动模块参数驱动芯片L298N双H桥直流电机驱动芯片驱动部分端子供电范围Vs＋5V～＋35V如需要板内取电，则供电范围驱动部分峰值电流2A逻辑部分端子供电范围Vss＋5V～＋7V（可板内取电＋5V）逻辑部分工作电流范围0～36mA控制信号输入电压范围低电平：－0.3V≤Vin≤1.5V高电平：2.3V≤Vin≤Vss使能信号输入电压范围低电平：－0.3≤Vin≤1.5V（控制信号无效）高电平：2.3V≤Vin≤Vss（控制信号有效）最大功耗20W（温度T＝75℃时）存储温度－25℃～＋130℃驱动板尺寸48mm*43mm*33mm(带固定铜柱和散热片高度)三、系统的硬件设计本次基于STM32单片机设计的垃圾清理潜水艇由VL53L0X激光测距模块、2.8寸TFT-LCD液晶显示模块、ov7725摄像头模块、按键电路、L298N电机驱动模块、STM32F103ZET6单片机主控电路组成。VL53L0X主要是将光信号转换成电信号从而实现距离数据的采集，ov7725摄像头模块通过镜头生成的光学图像将景物投射到图像传感器表面上，然后转为电信号，经过A/D转换后变为数字图像信号，从而实现图像的采集；然后STM32单片机将采集到的距离数据和图像数据进行处理并显示在LCD液晶显示屏上。L298N电机驱动模块可处理STM32单片机发送的指令从而达到更多效控制电机的作用。下图3-1为硬件模块电路的总图：图3-1硬件模块电路总图（一）电源电路本次基于STM32单片机设计的垃圾清理潜水艇，系统使用了直流5V供电，电源模块的硬件部分包括座子和开关两部分，座子负责连接电源插头，开关负责控制电路开关。电源接口U1接入电源，由MP2303A稳压芯片进行稳压控制，电源指示灯两灭显示电源连接情况；电源电路有两种供电方式，一种是直接接入正负极电源供电，一种是使用USB供电。下图3-2为电源电路：图3-2电源电路（二）按键控制电路本次基于STM32单片机设计的垃圾清理潜水艇，设计有按键电路用于实现人机交互功能，该按键电路由几个按键开关相互并联组成，按键电路一端进行接地，另一端与STM32单片机的串口进行连接。当按键模块未被按下时，引脚和地处于中断状态，因此STM32单品机的引脚会处于高电平状态。当按键模块被按下时，引脚接地，此时STM32单品机的引脚会接收到低电平。通过对按键电路进行高低电平的扫描，即可判断按键是否被按下。由于按键触发采用的是物理原理，会产生抖动的现象，因此需要编写程序进行去抖，以避免按键的误识别。K1、K2、K3分别连接STM32单片机的PA0、PE4、PE3.下图3-3为按键电路：图3-3按键电路（三）ov7725模块电路本次基于STM32单片机设计的垃圾清理潜水艇，主控板上设计的专门连接ov7725摄像模块的电路，输入电流为3.3V，通信方式为SPI通信，共有18个引脚。其中D0~D7引脚连接的STM32引脚为PC0~PC7。SCL和SDA引脚分别连接STM32引脚PD3和PG13。FIFO引脚从左到右RCLK，WEN，WRST，RRST，OE连接STM32引脚依次是PB4，PB3，PD6，PG14，PG15。VSYNC引脚连接STM32引脚PA8。图3-4为ov7725模块电路：图3-4ov7725模块电路（四）LCD显示电路在进行本次基于STM32单片机设计的垃圾清理潜水艇设计时，使用了2.8寸TFTLCD液晶显示模块来实现摄像显示，该显示屏分辨率为240×320，有16位色显示支持，驱动IC为ILI9341V，Pin脚为33。下图3-5为TFT-LCD显示电路：图3-5TFT-LCD显示电路（五）VL53L0X激光测距模块电路本次设计的基于STM32的垃圾清理潜水艇，使用了VL53L0X激光测距模块来实现测量潜水艇本身与水底的距离。该模块体积十分小巧，价格也是非常的低廉。VL53L0X激光测距模块运行时的电压为3.3V，STM32单片机可以直接进行驱动。VL53L0X激光测距模块将测量的数据发送给STM32单片机，单片机将数据处理完发送到LCD显示屏显示距离。XSH引脚连接STM32的PA15引脚，INT引脚连接STM32的PA4引脚，SDA引脚连接STM32的PB10引脚，SCL引脚连接STM32的PB11引脚，VCC引脚连接5V引脚。下图3-6为VL53L0X激光测距模块电路：图3-6VL53L0X激光测距模块电路（六）L298N电机驱动模块电路本次设计的基于STM32的垃圾清理潜水艇，使用了L298N电机驱动模块来实现电机驱动控制来实现潜水艇的前进、转弯。L298N有六个输入，分别是IN1、IN2控制电机1的正反转（高低电平）；IN3、IN4控制电机2的正反转（高低电平）；ENA控制电机1调速（pwm波）；ENB控制电机2调速（pwm波）。共有四个输出，分别是OUT1、OUT2接电机1；OUT3、OUT4接电机2。vss和vs分别接芯片的供电电压和电机的额定电压，用两个电容是为了滤波D1—D8是八个续流二极管，起到保护作用。IN1、IN2分别连接STM32的PA1和PA2引脚，ENA连接STM32的PA3引脚，IN3、IN4分别连接STM32的PF1和PF2引脚，ENB连接STM32的PF3引脚。图3-7为L298N电机驱动模块电路：图3-7L298N电机驱动模块电路四、系统的软件设计（一）软件主程序当垃圾清理潜水艇系统硬件部分设计完毕后，即可进行系统软件部分的设计。再进行系统程序的编写前，应先把整体的流程图设计好，并根据先后顺序完成程序的编写任务。系统启动后会先完成初始化，之后模块都开始正常的运行。VL53L0X会将测量到的数据传输给STM32单片机，ov7726摄像模块同样会将数据传输给STM32单片机，单片机会将处理好的VL53L0X数据和ov7726摄取的图像显示在TFT-LCD液晶显示模块上，由按键控制VL53L0X数据和ov7726摄取的图像的显示转换，按键按下，TFT-LCD显示由VL53L0X数据转变为ov7726摄取的图像的显示，按键再按下，TFT-LCD显示由ov7726摄取的图像的显示转变为VL53L0X数据显示，以此类推。按键输入指令给STM32单片机，单片机控制L298N电机驱动模块控制电机实现潜水艇的前进和转弯，单片机直接控制一小功率电机电路实现潜水艇的上浮和下沉。下图4-1为程序的主流程图：开始开始按键0是否按下测距LCD显示距离图像采集LCD显示图像按键输入电机驱动否是图4-1程序主流程图（二）VL53L0X程序垃圾清理潜水艇上电后，VL53L0X激光测距模块开始运行，按键按下，此时STM32单片机需要通过串口向VL53L0X激光测距模块发送开始信号，VL53L0X激光测距模块进行距离测量，再接收到信号后会向单品机传输采集到的距离数据。STM32单片机接收到VL53L0X激光测距模块传输的数字信号会将距离数据显示在LCD液晶显示模块上。下图4-2为VL53L0X激光测距流程图：开始开始启动信号距离测量发送给STM32返回图4-2VL53L0X激光测距流程图（三）LCD液晶显示模块程序LCD液晶显示模块负责进行测距显示、摄像显示。系统上电后，显示模块会先执行初始化程序、屏幕清空、内部存储清空。初始化完毕后显示模块会与STM32单片机维持双向通信，STM32单品机会控制LCD液晶显示模块屏幕亮度及内部，延迟一段时间后会持续的更新环境数据。下图4-3为显示模块流程图：子程序入口子程序入口LCD初始化LCD清屏STM32向LCD写命令STM32向LCD写数据显示数据返回否是图4-3显示模块流程图（四）ov7725摄像程序垃圾清理潜水艇上电后，ov7725摄像头模块开始运行，按键松开，此时STM32单片机需要通过串口向ov7725摄像头模块发送开始信号，ov7725摄像头模块进行摄像，再接收到信号后会向单品机传输采集到的摄像数据。STM32单片机接收到ov7725摄像头模块传输的数字信号会将图像数据显示在LCD液晶显示模块上。下图4-4为ov7725摄像头模块流程图:开始开始启动信号摄像发送给STM32返回图4-4ov7725摄像头模块流程图（五）按键子程序垃圾清理潜水艇共设计了5个按键，分别是显示模式切换键、上浮键、下沉键、前进键、转向键（上浮键、下沉键、前进键、转向键统称为“运动操控键”），显示模式切换键按下为显示模式1，即可在LCD显示距离，显示模式切换键松开为显示模式2，LCD显示图像；点击上浮键则潜水艇进行上浮运动；点击下沉键则潜水艇进行下沉运动；点击前进键则潜水艇进行前进运动，点击转向键则潜水艇进行转向运动。按键点击后会产生低电平，因此单品机只要扫描按键电路的高低电平状态即可判断按键是否被按下。下图4-5为按键子程序流程图:开始开始显示模式切换键是否按下模式1模式2返回运动操控键是否按下电机转动是否是图4-5按键子程序流程图（六）电机驱动程序按键输入后，单片机将控制程序发送给L298N，L298N控制前进和转向的电机，另由单片机直接控制另一个小功率的控制上浮下沉的电机。下图4-6是电机驱动程序流程图。子程序入口子程序入口电机驱动返回图4-6电机驱动程序流程图

五、仿真和调试（一）焊接调试在完成垃圾清理潜水艇的硬件部分及软件部分的设计后，下面开始进行元器件的焊接调试。首先准备好焊接工具及元器件。并根据原理图进行单品机电路的焊接工作。元器件焊接的过程中需要注意焊点是否牢固避免虚焊，线路连接是否正确通畅。在完成硬件的焊接后，即可将程序烧录至STM32单片机里进行功能测试。系统的初次上电前，应注意观察硬件情况避免出现过热导致元器件损坏，当出现异常现象时应及时关闭电源，排查问题后再继续通电测试。（二）功能调试下面开始对基于STM32单品机垃圾清理潜水艇进行功能调试，系统上电后会先执行初始化，按键按下之后进入模式1，VL53L0X激光测距模块开始测量距离数据，并由STM32单片机显示在LCD液晶显示模块上。图5-1模式1显示测量距离按键松开之后进入模式2，ov7725摄像头模块开始摄像，并由STM32单片机显示在LCD液晶显示模块上。图5-2模式2显示影像潜水艇内部放有独立供电的照明灯，照明灯可以将潜水艇下方的视野照亮，从而让摄像头摄像更加清楚。图5-3潜水艇底部照明灯潜水艇内部置有控制潜水艇上浮下沉的装置，电机正转，活塞向后运动，吸水，从而使潜水艇下沉；电机反转，活塞向前运动，排水，从而使潜水艇上浮。图5-4控制潜水艇上浮，下沉装置潜水艇外部放置螺旋桨1，电机正转，螺旋桨给予潜水艇推力，使潜水艇前进，侧方位放置控制转向的螺旋桨2，螺旋桨2正转，潜水艇向左转，螺旋桨2反转，潜水艇向右转。图5-5潜水艇推进器六、总结与展望（一）总结垃圾清理潜水艇的设计量非常庞大，首先是对于各个模块进行选型，然后是进行电路图的绘制，利用所学到的数字电路以及模拟电路的相关知识，有条不紊的完成了硬件部分的设计；接着是潜水艇的软件设计，显示对于各个模块逐个进行编程，最后将所有程序进行整合优化；然后按照原理图进行焊接，调试，最后完成设计。该设计可以凭借水下运动以及摄像进行垃圾收集的一个潜水艇，具有一般潜水艇的上浮下沉，前进转向的基本功能，还有摄像，测距，照明的辅助功能，这些功能组成了一个可以水下收集垃圾的潜水艇，具有水下持续工作，操作简单的特点。（二）展望通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还很多，学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，此系统还需要进一步研究和改进，这就需要我们不断的学习专业知识和提高实践操作能力，为在以后的工作中打下坚实的基础。此系统还需要进一步研究和改进的是：1.在选择核心器件过程中需要慎重考虑，尽量把硬件电路简化一点