【2024 DigiKey创意大赛】带识别功能的垃圾清扫车
<p align="center"><span style="font-size:24px;"><strong>带识别的垃圾清扫车</strong></span></p><p align="center"> </p>
<p align="right"><b>作者：常见泽</b><b> </b></p>
<p><strong><span style="font-size:22px;">一、作品简介</span></strong></p>
<p>本设计首先是要实现一辆自动的清扫车，最基本的功能需要完成清扫车的前进、后退、左转、右转等车的功能，并可以通过液晶屏幕显示车的状态，模拟中控的显示屏。其次实现吸尘器清扫的功能，通过管道和风扇实现吸取指定的垃圾。第三功能可以识别颜色的垃圾，通过远程遥控或者其他方式可以控制小车识别不同意颜色的分类的垃圾进行清扫，并通过中控屏显示。</p>
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<p><span style="font-size:22px;"><strong>二、系统框图</strong></span></p>
<p> 硬件框图：</p>
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<p><strong><span style="font-size:22px;">三、各部分功能说明</span></strong></p>
<p>(1)继电器开关模块</p>
<p> 继电器模块主要是用来控制吸尘器模块的开关，由于吸尘器只有一路，所以选择的1路继电器模块来进行控制吸合。</p>
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<p>模块接口:</p>
<p>DC+:接电源正极(电压按继电器要求有5V、12V、24V)</p>
<p>DC-:接电源负极</p>
<p>IN:可以高或低电平控制继电器吸合</p>
<p>继电器输出端</p>
<p>NO:继电器常开接，继电器吸合前悬空，吸合后与COM短接</p>
<p>COM:继电器公用接</p>
<p>NC:继电器常闭接口，继电器吸合前与COM短接，吸合后悬空</p>
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<p>(2)OPENMV模块</p>
<p>使用 OpenMV4 系列，其搭配 OV5640 感光元件， CortexM7 处理器，主频为 480MHz，所有 I/O 引脚输出 3.3V且 5V 耐受。其外部留有一定的接口，同时支持通用异步收发传输器（UART）通信、串行外设接口（SPI）通信和集成电路总线（IIC）通信等。</p>
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<p align="left">在 OpenMV 系统底层使用 C 语言封装，并提供了 Micro Python 编程接口， OpenMV 是一个面向开发者的机器视觉平台，其中包括专业的集成开发环境 OpenMV IDE。通过 USB 将 OpenMV 连接到计算机上，</p>
<p align="left">开发者便可以在 OpenMV IDE 中使用 Micro Python 编程语言调用 OpenMV 的机器视觉算法或其他功能进行在线的开发与调试。在开发过程中 IDE 提供实时图像数据显示功能，允许开发者直接查看摄像模组传回的图像数据。</p>
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<p>(3)显示模块</p>
<p> TFT-LCD 即薄膜晶体管液晶显示器，它在液晶显示屏的每一个象素上都设置有一个薄膜晶体管（TFT），可有效地克服非选通时的串扰，使显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关，因此大大提高了图像质量。 LCD和单片机的接口采用了FSMC接口，操作起来比较简单。</p>
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<p>配置STM32F103ZET6主控板上的与TFT LCD的FSMC接口复用功能，配置RST引脚。初始化序列，就是向 LCD 控制器写入一系列的设置值，这些初始化序列一般 LCD 供应商会提供给客户。设置坐标写 GRAM 指令写 GRAM 来实现，要显示字符/数字，就必须要多次使用这个步骤，从而达到显示字符/数字的目的。</p>
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<p>(4)清扫模块</p>
<p>清扫模块使用的是一个小型的桶装的电机小模块，当电机开始动作后，吸管可以从外面吸取一些小的垃圾，开始清扫。</p>
<p>清扫模块通过一个继电器模块与电源相连接，主控控制继电器的吸合。</p>
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<p>(5)蓝牙模块</p>
<p>蓝牙模块选择的是ST的蓝牙开发板，NUCLEO-WBA52CG 是一款BLE无线超低功耗板，嵌入了符合 BLE 5.3的强大超低功耗无线电。基于 Arm® Cortex®‑M33 内核的超低功耗无线 STM32WBA52CG 微控制器，采用 UFQFPN48 封装，具有 1 MB 闪存和 128 KB SRAM,支持 Bluetooth® 5.3 的 2.4 GHz射频收发器，带有 TrustZone®、MPU、DSP 和 FPU 的 Arm® Cortex® M33 CPU，集成PCB天线。</p>
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<p>(6)蓝牙远程控制模块</p>
<p>nRF52840 Dongle是一款小型、低成本的USB Dongle，它支持蓝牙5.4、蓝牙mesh、Thread、Zigbee、802.15.4、ANT和2.4 GHz私有协议。</p>
<p>这款Dongle是与nRF Connect for Desktop配套使用的完美硬件，因为虽然它的成本低，但与Nordic产品一起使用时仍然支持所有短距离无线标准。这款Dongle专为作为与nRF Connect for Desktop配合使用的无线硬件而设计。对于其他用例，请注意，这款Dongle不支持调试，只支持通过USB对设备进行编程和通信。 </p>
<p>这里我准备用USB DONGEL连接到电脑，通过NORDIC的桌面CONNECT和外围的蓝牙设备实现通讯，如下图所示，是利用NORDIC的桌面工具，控制远程的蓝牙设备，蓝牙设备和中控相连接，将信号传送给中控。</p>
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<p><span style="font-size:22px;"><strong>四、作品源码</strong></span></p>
<p>下载链接：<a href="https://download.eeworld.com.cn/detail/%E5%B8%B8%E8%A7%81%E6%B3%BD1/634836" target="_blank">https://download.eeworld.com.cn/detail/%E5%B8%B8%E8%A7%81%E6%B3%BD1/634836</a></p>
<p>源代码包括两个部分，如图所示</p>
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<p>XIAOCHE_V03是STM32F103ZET6代码，基于正点原子的战舰开发板，主要用于接收OPENMV串口传来的相关识别数据，解析数据后，开始控制电机的前进、停止、左转、右转和吸尘器的开启等等功能，最后状态通过LCD显示出来。</p>
<p>Shibie.py是基于Python的OPENMV的代码，主要用来检测颜色，并识别，目前这个程序默认的颜色是支持蓝色，因为我实际操作最后的垃圾是蓝色的</p>
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<p><span style="font-size:22px;"><strong>五、作品功能演示视频</strong></span></p>
<p>视频链接：<a href="https://training.eeworld.com.cn/video/41496" target="_blank">https://training.eeworld.com.cn/video/41496</a></p>
<p>0d777929089b96615c783eb140d20954<br />
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<p>视频简介：</p>
<p>视频中显示的主要包含了以下几段视频综合而成：</p>
<ol>
<li>识别颜色，然后对颜色进行跟踪，直到靠近这个颜色的清扫物体</li>
<li>靠近之后开启清扫功能，拍摄了清扫功能细节</li>
<li>前进状态显示，显示运行当时的状态</li>
</ol>
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<p><span style="font-size:22px;"><b>六、项目总结</b></span></p>
<p>项目基本完成了既定的功能</p>
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<li>小车的前进，后退，前进左转，前进右转等实现</li>
</ol>
<p><a href="https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1296324-1-1.html" target="_blank">https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1296324-1-1.html</a></p>
<ol start="2">
<li>小车的蓝牙遥控功能实现</li>
</ol>
<p><a href="https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1296096-1-1.html" target="_blank">https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1296096-1-1.html</a></p>
<ol start="3">
<li>小车的识别颜色跟踪功能实现</li>
</ol>
<p><a href="https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1296324-1-1.html" target="_blank">https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1296324-1-1.html</a></p>
<ol start="4">
<li>小车的垃圾清扫功能实现</li>
</ol>
<p><a href="https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1295991-1-1.html" target="_blank">https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1295991-1-1.html</a></p>
<ol start="5">
<li>小车的显示功能实现</li>
</ol>
<p><a href="https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1297924-1-1.html" target="_blank">https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1297924-1-1.html</a></p>
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<p><span style="font-size:22px;"><b>七、其他</b></span></p>
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