芯耀
与非AI
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一、项目概述
1.1 项目背景
本项目基于2021年全国大学生电子设计竞赛F题“智能送药小车”展开。题目要求设计一台能够自主识别病房号、装载药品并自动运送至指定病房，随后返回药房的小车系统。整个任务流程模拟医院场景中的药品配送：工作人员将数字标号纸张展示给小车，小车识别后等待药品装载，确认装载完成后自动出发，沿走廊寻径行驶至目标病房，停车等待卸载，卸载完成后自动掉头返回药房，完成任务。基本要求包括：识别数字标号、检测药品装载、沿红线寻径行驶、在路口转向、到达病房后等待卸载、自动掉头返回药房。单次送药流程需在20秒内完成。发挥部分还涉及两车协同、无线通信等扩展功能。
1.2 系统组成小车系统由以下核心模块组成：
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- 1.3 设计思路
- 整个系统采用模块化设计，硬件选型注重稳定性与扩展性，软件架构清晰，便于调试与功能扩展。核心思想是：分工明确、模块解耦、参数集中、便于标定。K230负责视觉识别，CW32负责运动控制与任务调度巡线模块负责方向修正，编码器负责距离测量任务参数以宏定义形式集中管理，方便根据实际地图调整主程序采用状态机结构，流程清晰，易于扩展
二、硬件详解2.1 主控芯片CW32L012
CW32L012是基于ARM Cortex-M0+内核的微控制器，主频可达96MHz，配备64KB Flash与4KB SRAM。其核心优势包括：
-安全机制：支持硬件奇偶校验，可将存储区划分为只能执行指令但不能直接读数据的区域，保护核心代码不被抄袭
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- -低功耗与宽电压：待机功耗低，电压范围宽，适合电池供电场景
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- 2.2 巡线模块
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- 采用基于CW32L010开发的五路智能寻线模块，由5路可见光白光LED发射与光敏三极管接收组成。
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- 硬件原理：LED发射可见光，照射到不同颜色区域反射回来光敏三极管接收反射光，两端电压随光强变化ADC采集电压值，转换为数字量白色区域反射强，三极管导通强，电压低（约0.2V）黑色线条吸收光，三极管导通弱，电压高（2~3V）
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- 软件原理：设置比较阈值COMPARE_VALUE，默认200循环比较实时ADC值与校准白值差值大于阈值则认为压线校准值存储在Flash中，断电不丢失模块输出数字高低电平给主控
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- 颜色识别扩展：
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- 为只识别红线、不识别黑线，将简单作差比较改为区间判断。只有ADC值落入红色区间时判定结果才返回1，区间外返回0。这需要精确测量各颜色对应的ADC值。
2.3 电机与编码器
电机驱动：
2.4 摄像头模块
数字识别采用01科技K230开发板。
硬件组成：
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- Type-C口：烧录和调试SD卡插口：需拷贝官方镜像UART通信：5V供电、GND、TX、RX蓝色LED：供电不足时亮起红色LED：上电即亮复位按钮
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- 模型训练：搜集照片，可自己拍或网上找通过官方训练平台训练视觉模型得到.py文件和.kmodel文件.py供K230运行，.kmodel是模型文件在IDE修改调试后放入K230
2.5 人机交互外设
LED：LED2（PC13）：绿色，任务完成指示LED3（PC14）：红色，等待装载指示LED4（PC15）：红色，等待卸载指示均为低电平点亮
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- 按键：SW1连接PA5，内部上拉输入松开时高电平，按下时低电平软件检测下降沿并消抖
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- OLED屏：128x64分辨率，I2C通信实时显示小车状态与电池电压通过显存方式存储像素状态
- ADC电压采集：电池电压经1/6分压后送入PA4软件读取ADC值后乘6还原真实电压使用内部1.2V基准反推参考电压指数平滑滤波防止电压突变
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