基于Cortex-M4物联网智能四驱小车实训系统

智能小车是智能交通系统重要组成部分之一，具有自动循迹功能且能与路灯、ETC、公交车站、摄像抓拍、交通信号灯等联动的控制，联动方式可以通过ZIGBEE或WIFI完成。基于Cortex-M4物联网智能四驱小车实训系统

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基于Cortex-M4物联网智能四驱小车实训系统

一、 功能框图


基于Cortex-M4物联网智能四驱小车实训系统

二、 系统介绍

1.   智能小车是智能交通系统重要组成部分之一，具有自动循迹功能且能与路灯、ETC、公交车站、摄像抓拍、交通信号灯等联动的控制，联动方式可以通过ZIGBEE或WIFI完成。

2.   ★结合智能交通可完成功能：ETC不停车收费、智能停车、图像车牌识别、视频人行检测、视频车辆逆行检测、视频车流量统计、视频区间测速、自动报站、智能路灯、智能交通灯、小车寻迹、防追尾壁障、各种传感器数据采集等子系统组成。

3.   ★智能小车能完成功能:光电寻线、寻磁力线、自动左/右转弯、前进、后退、停车、语音报站、自动避障等多种功能。

4.   寻迹种类：具有光电寻迹和电磁寻迹两种功能。

5.   外围数据采集模块安装在小车上，Cortex-M4综合控制板控制小车运动到地点，外围数据采集模块在目的地采集实时的温度、湿度、气体浓度、图像、位置等数据，得到的数据传回核心控制器模块。

6.   ★系统采用模块化分层设计：4驱小车驱动板、Cortex-M4综合控制板、液晶、RFID、像机头+各种扩展传感器模块组成。

基于Cortex-M4物联网智能四驱小车实训系统

二、4驱小车驱动板

1.   ★车身尺寸：200（长）*120（宽）*86（高）mm

2.   ★转向灯：左转灯、右转灯；

3.   ★语音报站：高保真有源讯响器；

4.         电池单元：12V锂电池，带充电保护板。

5.         测速单元：采用霍尔电流传感器测速。

6.   ★4个马达单元：型号GA12-N20，减速马达直流电机，全金属齿轮，可顺逆/正反转，具有自锁功能，噪音小，扭矩大，电机精小，扭力大，电流小，减速比大，电机运行静音效果好。

Ø 电机zui大空载转速：1000/min；

Ø 电机减速比：1:50；

Ø 供电方式：18650锂电池组;理论工作时长：90min；

Ø 工作环境：温度-20～+50℃；

Ø 湿度10～80%RH；

7.   电机支架：

Ø 高度：11mm；

Ø 宽度：25mm；

Ø 材质：ABS塑料；

Ø 两个孔的中心间距16-18MM；

8.   D字轴橡胶轮胎：优质橡胶实心胎，防滑、减震，内侧有凹凸起齿，适合用于桌面型智能小车、机器人的动力车轮，通用性好；

9.         ★RFID单元：频率13.56M Hz，符合ISO14443A协议,读卡有效距离：<5cm；13.56M射频卡中写入的不同信息来作为动作执行根据，可与智能沙盘其他功能部件（如路灯、交通信号、停车位管理等）联动完成不一样的动作。

10. 寻迹传感器单元1

Ø 传感器型号：ST188；

Ø 采用高发射功率红外光电二管和高灵敏度光电晶体管组成；

Ø 检测距离：4——13mm；

Ø 工作温度：-20～+65；

Ø 响应时间：10ms；

11. ★寻磁传感器单元2

Ø 采用进口常开型干簧管；

Ø 输出方式：比较器输出，信号波形稳定；

Ø 驱动电流：15mA；

Ø 工作电压：3.3V-5V；

Ø 输出形式：数字量输出；

Ø 比较器：采用宽电压芯片LM393；

12. 电机驱动芯片

Ø 芯片型号：L298P；

Ø 输入电压：6.5——12V；

Ø 逻辑部分工作电流Iss：<36mA；

Ø 驱动部分工作电流Io：<2A；

Ø zui大耗散功率：25W（T=75℃）；

Ø 控制信号输入电平：高电平2.3V

Ø 工作温度：-25＋130℃；

Ø 驱动形式：双路大功率H桥驱动；

Ø 支持PWM/PLL模式电机速度控制；

13. 防追尾单元：

Ø    电压：DC5V；静态电流：小于2mA；

Ø    感应角度：≤15℃；

Ø    探测距离：2cm-450cm；

Ø    测量精度： 0.3cm；

三、小车Cortex-M4核心控制板

1.   ★Cortex-M4 CPU核心板硬件技术参数

1)   CPU:STM32F407ZGT6，CORTEX-M4内核的微处理器；工作频率：168M，1MB FLASH，192K 的Data SRAM；3个I2C,3个SPI,6个USART,2路CAN,3个12位ADC转换器，2个12位DAC转换器，支持USB FS和JTAG调试；VDD监视器和温度传感器；

2)   USB OTG接口；

3)   一个以太网接口：10/100自适应网口；

4)   一个DB9 RS232接口；

5)   液晶接口单元：可支持LCD 4.3TFT真彩液晶模块；可扩展4.3寸触摸屏；

6)   2路CAN通道接口；

7)   4个用户指示灯，5个用户按键；

8)   1个电源开关，一个复位键；

9)   一个电源指示灯；

10) 一个DV5V输入接口；

11) 一个24C02存储芯片；

12) 一个SPI FLASH W25Q16；

13) 语音接口：一路输入、一路输出；

14) RTC后背电池接口；

15) SD卡（SDIO接口）：zui大支持32G；

16) 摄像头模块接口：预留可以外扩CMOS摄像头接口；

17) 一个JTAG口；

18) 所有IO引出；

19) 片内看门狗定时器；

2.   ★液晶显示单元

Ø    尺寸：4.3寸TFT液晶，带触摸功能；

Ø    分辨率：480x272；16M色彩显示面板；

Ø    AM176220 TFT彩色液晶屏；

Ø    SD卡接口；

Ø    读写周期：200ns；

Ø    满屏刷新速度：≤13桢；

Ø    zui大电流：200mA；

Ø    集成8MB SDRAM对应8页显示缓冲。显示页寄存器和读写页寄存器设置，支持整页快速切换。

Ø    TFT支持LED背光，采用300Hz PWM信号驱动，能量转换效率高，保证色彩准确还原、无闪烁效应，窜色现象。亮度支持从0～16间调节。

四、无线通信模块

1.   ZIGBEE模块

1.   拨动开关，模块电源可以单独控制；有效防止不必要的损坏。

2.   采用TI公司CC2530；

3.   与zigbee节点进行无线通信；与CPU进行串口通信协议；

4.   组网方式：星状、网状；

5.   模块尺寸：45X110mm；

2.   WIFI模块（可选）

1.   拨动开关，模块电源可以单独控制；有效防止不必要的损坏。

2.   支持无线802.11 b/g/n 标准；

3.   频率范围：2.412GHz-2.484GHz；

4.   无线网络类型：支持STA/AP/STA+AP 三种工作模式；

5.   发射功率

Ø   802.11b: +16 +/-2dBm (@11Mbps)；

Ø   802.11g: +14 +/-2dBm (@54Mbps)；

Ø   802.11n: +13 +/-2dBm (@HT20, MCS7)；

6.   传输速率110-921600bps；

7.   内置TCP/IP协议栈，支持多路TCP Client连接；

8.   支持丰富的Socket AT指令；

9.   支持UART/GPIO数据通信接口；

10. 支持Smart link 智能联网功能；

11. 支持远程固件升级（OTA）；

12. 内置32位MCU，可兼作应用处理器 ；

13. 超低能耗，适合电池供电应用；

14. 3.3V 单电源供电；

Ø    模块尺寸：45X110mm；

五、★能完成的实验项目 1. 基础实验

实验1.         GPIO实验

实验2.         中断实验

实验3.         系统滴答定时器（SysTick）实验

实验4.         通用定时器（TIME）实验

实验5.         看门狗实验

实验6.         窗口看门狗实验

实验7.         串口实验

实验8.         RTC实验

实验9.         STOP模式实验

实验10.     flash（SPI接口）读写实验

实验11.     Eeprom_24C02读写实验

实验12.     SD_CARD实验

实验13.     音频实验

实验14.     CAN总线通信实验

实验15.     基于USB设备的DEVICE实验

实验16.     基于UCB设备的HOST实验

实验17.     TCP/IP网络组件Lwip之Ping实验

实验18.     TCPIP网络组件Lwip之TCP Server实验

实验19.     TCPIP网络组件Lwip之TCP Client实验

实验20.     TCPIP网络组件Lwip之UDP Server实验

实验21.     TCPIP网络组件Lwip之UDP Client实验

实验22.     LCD实验

实验23.     触摸屏实验

实验24.     超声器测距实验

实验25.     RFID-13.56M读写卡实验

实验26.     光电传感器实验

实验27.     电磁传感器实验

实验28.     转向灯及刹车灯实验

实验29.     小车运行（前进、后退、左转、右转）控制实验

实验30.     小车寻迹实验

实验31.     多站点语音播报实验

实验32.     小车综合实验

2. 操作系统实验

实验33.     多任务实验

实验34.     信号量实验

实验35.     邮箱实验

实验36.     消息队列实验

实验37.     事件标志组实验

实验38.     Ucosii(2.86)+ucgui(3.90a)+ucgui_demo实验

3. ZigBee实验

实验1.         跑马灯实验

实验2.         中断实验

实验3.         定时器T1（查询方式）实验

实验4.         定时器T3（中断方式）实验

实验5.         串口实验

实验6.         休眠中断唤醒实验

实验7.         休眠定时器唤醒实验

实验8.         看门狗实验

实验9.         蜂鸣器实验

实验10.     ADC采集电压实验

实验11.     ZIGBEE通信实验（需要2个小车）

4. 可扩展实验项目（需另配模块完成）

实验1.         可燃气体传感器实验

实验2.         人体红外传感器实验

实验3.         温湿度传感器采集实验

实验4.         加速度传感器实验

实验5.         气压传感器实验

实验6.         光照度传感器实验

实验7.         GPS定位实验

实验8.         WIFI实验

实验9.         图像采集实验

实验10.     视频传输实验

实验11.     硬件自检测试实验

5. 无线传感器实验（需另Zigbee节点，每个模块配一个）

实验12.     Zigbee可燃气体传感器实验

实验13.     Zigbee人体红外传感器实验

实验14.     Zigbee温湿度传感器采集实验

实验15.     Zigbee加速度传感器实验

实验16.     Zigbee气压传感器实验

实验17.     Zigbee光照度传感器实验

七、标准配置 八、可选模块
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