第十一届中华人民共和国研究生电子设计竞赛技术论文论文题目：基于STM32F405和WiFi控制智能楼宇安防机器人Intelligent building security robot based onSTM32F405 and WiFi control参赛单位：哈尔滨理工大学队伍名称：理工ROOT战队指引教师：陈才参赛队员：谢瑞王航张宇霆完毕时间： 6月10日基于STM32F405和WiFi控制智能楼宇安防机器人摘要当前，机器人用途已经渗入到社会生活方方面面，在工业生产中，机器人可以代替人类完毕恶劣环境下货品搬运以及设备检测等任务。
而在人们寻常生活中，智能机器人也发挥了越来越重要作用。
因而，本文设计了一款底盘智能车加载智能云平台开发楼宇安防机器人。
本文设计了一款基于STM32F405作为主控移动底盘，搭载智能云平台所设计智能楼宇安防机器人。
其运动底盘采用四轮驱动麦克纳姆轮，实现全方位移动方式零度转角，适合机器人空间狭小工作环境。
底盘移动平台控制系统重要涉及：电源模块、微控制器模块、电机驱动模块、通讯控制模块等。
在详细设计过程中，各个模块硬件以及软件某些尽量做到相对独立，为日后功能扩展和系统升级创造条件。
通过选取无线遥控方式，可以更加以便灵活对机器人进行操控。
对于传感器所采集信息，以及安防机器人各项信息可以通过无线网络同步到所开发手机APP。
Wifi服务系统由主控某些、传感器某些和显示某些构成，主控某些采用STM32103c8t6+ESP8266构成，传感器某些有3色灯、夏普PM2.5粉尘传感器、雨量传感器、温湿度传感器DHT11和TCRT5000光电传感器构成。
通过主控把采集到传感器信息上传到机智云云端，然后云端将信息发送到楼宇内人员手机端，供保安和楼宇内工作人员查询信息。
同步使用串口屏显示传感器信息，并且给来找人和征询事情人提供查询信息。
通触摸屏设计多级式菜单设定来客需求信息，并直观显示主控系统中采样到有关数据，增进了人机交互灵活性。
智能机器人整体实现了周边环境信息采集以及人员查找功能。
核心词：xxx；xxx；xxx；xxxIntelligent building security robot based onSTM32F405 and WiFi controlAbstractAt present，the use of robots has infiltrated into all aspects of social life，in industrial production，robot can replace human to complete the harsh environment of cargo handling and equipment testing and other tasks. In people's daily life，intelligent robots also play a more and more important role. Therefore，this paper designed a chassis intelligent vehicle loading intelligent cloud platform development of building security robot.目录第1章系统可行性分析 (1)1.1 作品难点与创新.............................................................................. 错误!未定义书签。
1.1.1 作品难点 (1)1.1.2 作品创新 (2)1.2 方案论证与设计 (2)第2章硬件系统设计 (4)2.1 车体构造设计 (4)2.2 底盘控制系统设计 (5)2.2.1 主控单元 (6)2.2.2 电机驱动模块 (6)2.2.3 速度检测模块 (9)2.2.4 通讯控制设计 (11)2.3 WiFi服务系统设计 (12)2.3.1 主控制器设计 (12)2.3.2 夏普PM2.5粉尘传感器 (13)2.3.3 雨量传感器 (14)2.3.4 温湿度DHT11传感器 (15)2.3.5 TCRTC5000光电传感器 (15)2.4 人机交互界面设计 (16)第3章软件系统设计 (18)3.1 软件开发平台简介 (18)3.2 底盘程序设计 (19)3.2.1 底盘程序设计总体框图 (19)3.2.2 底盘电机驱动模块程序设计 (19)3.3 WiFi服务系统程序设计 (21)3.3.1 主程序设计 (21)3.3.2 DHT11传感器程序设计 (22)3.3.3 PM2.5与雨量检测程序设计 (22)第4章总结 (24)参照文献 (25)第1章系统可行性分析1.1作品难点与创新1.1.1作品难点当前，机器人用途已经渗入到社会生活方方面面，在工业生产中，机器人可以代替人类完毕恶劣环境下货品搬运以及设备检测等任务。
而在人们寻常生活中，智能机器人也发挥了越来越重要作用。
因而，本文设计了一款底盘智能车加载智能云平台开发楼宇征询服务型机器人。
而本文设计难点有：1.作为移动平台智能车车体构件设计加工与选取。
车体构件选取需要本着经济、可靠、美观等各方面因素，而由于某些特殊规定，车体构件并不都是原则配件，因此在尽量选取原则构件同步，对于某些非原则构件，需要掌握某些独自设计加工基本能力，这就对队员机械设计与加工提出了一定规定。
2.CAN总线实现四个底盘电机协调驱动控制。
想要智能车达到抱负控制规定，必要要同步控制四个驱动电机来协调同步工作，因此对于各个电机运营状态实时性反馈以及精确性控制有着较高规定，而这众多因素都决定了智能车采用基于CAN总线控制电机方式是一种抱负选取。
3.智能云平台通过各个传感器收集数据并实时发送到手机APP。
智能云作为传感器和手机APP端互联平台，使用板载温湿传感器，外接PM2.5粉尘传感器和雨量传感器，将这些信息通过Wifi传递到手机端口，而这某些手机与信息手机平台通讯以及手机APP 开发规定队员有较强软件开发能力。
4.移动平台人机交互界面设计与开发。
人机交互界面可以保证楼宇安防机器人可以实现信息应答功能，外来人员可以通过此平台以便确认某人与否在此楼内。
而人机交互界面选取是触摸屏，对于触摸屏开发也是本文一种难点。
1.1.2作品创新本文研究是一款基于STM32F405作为主控移动底盘，搭载智能云平台所设计智能楼宇征询服务型机器人。
通过移动平台搭载服务系统，可以使设计应用范畴更加灵活。
而考量本文系统使用环境以及使用条件，本文中系统底盘选取轮式运营方式，为了实现全方位移动方式零度转角，本文底盘采用四轮驱动麦克纳姆轮。
采用麦克纳姆轮长处是可以实现底盘前行、横移、斜行、旋转及其组合等运动方式。
由此底盘非常适合转运空间有限、作业通道狭窄楼宇、船舱以及机舱等环境。
对于系统控制方式，本文基于实际应用环境，选取无线遥控方式，可以更加以便灵活对机器人进行操控，不需要人为活动就可以实现对来访者进行盘查或者以便来访者获知信息。
对于可疑人员有一定报警功能，增长了系统可靠性。
对于传感器所采集信息，以及安防机器人各项信息可以通过无线网络同步到所开发手机APP，以便有关负责人员进行查看，不必时刻需要特定进行跟踪，节约人力成本。
1.2方案论证与设计在整个系统设计中，底盘移动平台控制系统最为重要，它是整个系统稳定运营核心。
控制系统水平高低直接关系到智能化平台智能化限度。
控制系统设计方略也决定了整个设计系统功能特点、使用范畴以及其可扩展性。
依照对整个检测系统功能需求，底盘移动平台控制系统重要涉及：电源模块、微控制器模块、电机驱动模块、通讯控制模块等。
系统总体框图如图1-3所示。
在详细设计过程中，各个模块硬件以及软件某些尽量做到相对独立，为日后功能扩展和系统升级创造条件。
而控制系统中各个模块功能如下：电源模块负责整个控制系统供电，涉及驱动电机所需24V和12V电源，主控制器、各个传感器以及专用芯片所需5V和3.3V电源；电机驱动模块重要负责底盘所用电机驱动，涉及驱动轮电机以及云台电机驱动，所采用方式是主控器输出PWM和专用电机驱动芯片配合使用，实现底盘全方位移动以及云台转动调节；通讯控制模块重要负责远程手动遥控平台运营方式以及移动轨迹，同步及时反馈平台各项性能指标。
图1-3 移动平台控制系统框图第2章硬件系统设计2.1车体构造设计移动底盘运营构造有各种，当前惯用有轮式、履带式、腿式以及上述几种构造结合。
轮式以及履带式底盘重要合用于地理环境较为平坦、少有坑洼地面。
具备控制方式简朴、运营速度快、运营平稳以及噪音小等长处。
而腿式步行式底盘合用地理环境就较为复杂多样，但是由于控制算法复杂，对机械构造有着较高规定，并且移动速度较为缓慢，当前实际应用还不是特别广泛。
综合考量本文系统使用环境以及使用条件，本文中系统底盘选取轮式运营方式，为了实现全方位移动方式零度转角，本文底盘采用四轮驱动麦克纳姆轮如图2-1所示。
采用麦克纳姆轮长处是可以实现底盘前行、横移、斜行、旋转及其组合等运动方式。
由此底盘非常适合转运空间有限、作业通道狭窄楼宇、船舱以及机舱等环境。
图2-1 麦克纳姆轮麦克纳姆轮设计车轮旋转时成45度排列自由滚子与地面接触，地面会予以车轮与转轴夹45度摩擦力，此摩擦力可分为X分量与Y分量，籍由车轮正反转或停止，变化XY分量力方向，可以调节底盘做各种方式移动。
而单独麦克纳姆轮无法实现全方位移动，需要至少四个才干构成全方位移动平台，本文所采用四个麦克纳姆轮全方位移动平台如图2-2所示，图中车轮斜线表达车轮轮缘与地面接触滚子偏置角度。
图2-2 底盘车轮配备图2.2底盘控制系统设计在整个系统设计中，底盘移动平台控制系统最为重要，它是整个系统稳定运营核心。
控制系统水平高低直接关系到智能化平台智能化限度。
控制系统设计方略也决定了整个设计系统功能特点、使用范畴以及其可扩展性。
依照对整个检测系统功能需求，底盘移动平台控制系统重要涉及：电源模块、微控制器模块、电机驱动模块、通讯控制模块等。
系统总体框图如图2-3所示。
在详细设计过程中，各个模块硬件以及软件某些尽量做到相对独立，为日后功能扩展和系统升级创造条件。
而控制系统中各个模块功能如下：电源模块负责整个控制系统供电，涉及驱动电机所需24V和12V电源，主控制器、各个传感器以及专用芯片所需5V和3.3V电源；电机驱动模块重要负责底盘所用电机驱动，涉及驱动轮电机以及云台电机驱动，所采用方式是主控器输出PWM和专用电机驱动芯片配合使用，实现底盘全方位移动以及云台转动调节；通讯控制模块重要负责远程手动遥控平台运营方式以及移动轨迹，同步及时反馈平台各项性能指标。