智能跟随行李箱

第十一届重庆市大学生“合泰杯”单片机应用设计竞

赛作品创意书

参赛编号：20180207

基于HT66F70A单片机的智能跟随行李箱

学校：重庆电信职业学院

学院：汽车与电子工程学院

指导教师：文水兵、李长伦

参赛成员：文尤龙

肖平

古龙敏

公元2017年12月18日

作品创意书

一、摘要

根据现代人出行时手提行李过多而手忙脚乱的情况，本文设计了一款结合红外线避障系统的智能行李箱。系统以HT66A70A单片机为控制核心，主要由电源模块、避障模块、蓝牙模块、执行模块等组成。作品实现了行李箱自动跟随主人行走、障碍物避障绕行、自动报警、USB充电、GPS定位等功能，解决了现有行李箱笨重不易携带、易丢失等问题，使出行更便捷，具有广阔的市场前景和应用价值。

关键词：红外线避障；HT66A70A单片机；

二、作品介绍

2.1创作动机

每当节假日的时候很多同学需要长途旅行，行李较多，携带麻烦。如今出远门行李箱成了必不可少的拖载物品，其中大部分的型号亦附有内置小轮，可用拉杆方便拉动，2010年后亦出现有4个小轮的行李箱，除了可作360度的旋转外，在平地更可以不费力轻易推动。不过随着人们物质需求逐步上升，有时候行李箱会给人们造成一些不便之处。据调查，虽然有轮子辅助，但如果长时间的拉动，会造成旅人高度疲惫，极大的不符合现代人的高科技、舒适生活。如果行李箱可以自行移动，就可以极大方便人们出行。

而今随着社会智能化应用到各个行业，为了更好的服务人类，科技结合生活创造幸福生活。通过对行李箱智能化设计改造，可以让人们可以更加方便进行行李的拖运。在开阔地上可以顺利的跟随主人行走。在有少量障碍物的平地上在主人与其距离较近的情况下也可较好运行。

2.2功能

(1) 保持一定距离自动跟随主人同步移动。

（2）在跟随主人行走时，检测障碍物的距离并自动避障。

（3）行李箱因距离过远而与手机蓝牙信号断开，则自动发出警报提醒主人行李箱走丢了。（4）旅行箱内置充电USB接口，可以在手机或其他电子设备没电时进行充电。

（5）如果丢失或则被拿走可随时通过GPS定位出位置。

2.3创新性与实用性

（1）将定向和移动两个功能合并于智能行李箱中，使得在旅途中，可以省去许多麻烦，减少旅人的压力。

（2）通过微型处理器计算出主人所在位置，并一直与主人保持一定距离。

（3）USB充电与GPS定位时刻服务于旅行者。

（4）基于无线通讯服务端的智能行李箱，是一个新生的事物。它能够让人们解放双手，自由轻松地出游，不用在担心因拖行李箱而产生的各种不便。给人们带来一种身心愉悦的出游方式。

三、工作原理

自动跟随：通过在身上携带信号发射装置，当其发生移动到距离行李箱有一定的距离时，由行李箱上的信号接收装置可对发射装置进行定位，同时进行信号处理，调整好与发生装置的距离，使得其调节行李箱轮子方向，并驱动发动机，让行李箱会朝着其方位进行同步移动。

红外避障：行李箱自带红外探测器可以探测前方障碍物。CPLD快速检测和处理红外线检测装置以及信号接收器的输入结果，经过系统分析后，实现两部电机的实时控制（前进，停止或倒退）进而选择相应的路线跟随主人前进。行李箱采用前轮驱动，前轮左右两边各用一个电机驱动，分别控制两个轮子的转动从而达到转向的目的，后轮是万向轮，起支撑的作用。将三个红外线光电传感器分别装在箱体的左中右，当箱的左边的传感器检测到障碍物时，主控芯片控制右轮电机停止左轮转动，箱向右方转向，当箱的右边传感器检测到障碍物时，主控芯片控制左轮电机停止转动，箱向左方转向，当前面有障碍物时规定箱右转。

防盗系统：如果在系统启动时与主人距离过远或者没有信号，行李箱会发出警报，并自动上锁。系统由以下几部分组成，如图1所示:

图1 主系统框图

四、作品功能、特色

1、实现智能跟随行走方便出旅人行走。

2、红外线躲避障碍物。

3、远距离报警系统、防盗。

4、USB充电与GPS定位时刻服务旅行者。

5、以锂电池为动力源使用寿命长，节能环保。

6、产品结构简单，功能完善，运作效率高。

7、人性化的设计，将充分体现机电一体化。

五、作品结构

5.1电源部分

5.1.1智能跟随行李箱的电源电路

本设计中，电源采用12V的蓄电池供电。电源电压值不同的模块分开供电，减小各个模块工作时相互干扰，增强整个电路的抗干扰能力和系统的稳定性。以下将对各个电源电路进行详细介绍。

5.1.2 3.3V电源电路

3.3V电源电路主要给单片机供电。设计中首先用三端集成稳压电源L7805将12V稳压为5V，再用低压降三端线性稳压芯片LM1117-3.3V将5V稳压为3.3V给HT66F70A单片机供电。三端集成稳压芯片L7805和三段线性稳压芯片LM1117-3.3V具有成本低、电路简单等优点。其电路原理图如图2。

图2 3.3V电源电路

5.1.3 5V电源电路

5V电源电路主要给电机控制模块、USB模块、蓝牙模块和LCD12864显示模块供电，该模块采用LM2596T-5.0开关电源芯片。LM2596系列控制器是美国国家半导体公司推出的降压型开关电源管理芯片，适用于简易高频降压变换器、板上开关变换器及正负输出变换器。该芯片具有四种不同的型号，输出电压分别为3.3V、5.0V、12V和输出可调四种，对应型号为LM2596T-3.3、LM2596T-5.0、LM2596T-12和LM2596T-ADJ。LM2596控制芯片的工作频率为150KHz，其最大电流驱动能力为3A，只需极少量的外围元件就可以实现降压变换，大大简化了电路的设计步骤，节省了电路设计的成本。其电路原理图如图3。

图3 5V电源电路

其中，C1为输入滤波电容，其作用主要有两个：一、抑制输入电压瞬变；二、在LM2596-5.0内部开关管导通时提供所需的电流。C2为输出滤波电容，此外还可以提高稳压环路的稳定性。二极管D1的作用是在开关管关断过程中为电感提供续流通路。因此，D1选用开关速度快，导通压降低的肖特基二极管1N5822。