基于 STM32 的智能旅行箱的设计

基于 STM32 的智能旅行箱的设计

王晓晔、田野、佟鑫、宋明泽

哈尔滨理工大学，山东省荣成市， 264300

针对行李较多，携带麻烦的问题，设计了一款能够对特定移动目标进行实时跟踪处理、定位和控制的行李箱。AI智能跟随行李箱采用STM32单片机控制，具有实时多模式避障跟随，GPS定位，无线遥控，一键召回等多种功能。且根据不同场合精准切换不同的跟随模式，安装在行李箱上的多种传感器和GPS，通过实时信号定位并控制电机转动，完成对特定移动目标的准确跟踪；报警装置通过安装在旅行箱底部的传感器或蓝牙实现，当旅行箱离地距离达到一定距离或远离主人时，发出报警信号。智能跟随行李箱系统可靠，自动化程度高，可以携带物品，解放人们的双手。

每个人都想来一趟说走就走的旅行，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，一个好用的旅行箱绝对能让你的旅行省心很多，但是行李箱中大部分的型号亦附有内置小轮，可用拉杆方便拉动，虽然市面上的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。如果在路途中行李箱可以自行移动，可以省去许多麻烦，减少旅人的压力极大方便人们的出行。

针对这种情况，设计了一款能够对特定移动的目标进行实时跟踪的AI智能跟随行李箱。系统以STM32单片机为控制核心，主要由电源模块、避障跟随模块、无线模块、GPS模块和多种执行模块等组成。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，GPS实时定位，APP一键召回，无线遥控等多种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。

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。AI智能跟随行李箱具有很广阔的市场前景和应用价值。
2016年，美国的Bluesmart公司首次面向公众推出了第一代智能旅行箱它的出现使得旅行箱从传统日用品行业一下子进入到智能物联网行业。Bluesmart One旅行箱具有使用手机App对箱子进行GPS定位追踪、手机操控上锁解锁、测量箱子重量、给智能设备充电、记录飞行距离和降落机场等等功能，同时如果旅途中不小心弄丢了你的箱子，手机会收到准确的位置信息帮消费者找到它。第一代智能旅行箱使得旅行箱不再仅仅是人们出行时的工具，而试图成为人们旅行时的助手，解决消费者出行时遇到的一些问题。

为实现智能跟随行李箱的各种功能，设计了电源优化模块、物联网人机交互模块、跟随避障模块、报警装置模块、无线遥控模块、电机驱动模块等功能模块。通过多种传感器分别测出特定跟随目标的相对位置，然后将位置目标信息以STM32为主控芯片处理后，将转向信号发送给电机驱动模块，完成对目标的跟随。把进行优化的电源模块分别给各个模块进行供电，保证续航。以下会对部分模块进行介绍。

不仅要考虑到航空，高铁等运输行业对旅客携带电源的严格规定，还要对多个电压值不同的模块进行供电且电路复杂，而且要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，还要保证旅行时的续航等问题。所以需要过流保护、过充保护、过放保护、断线保护、电压均衡等功能。所以对以下对各个电源电路进行介绍：

(1)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1。

图1 3.3V电源电路

(2)5V电源电路

5V电源电路主要给电机控制模块、无线蓝牙模块和LCD12864显示模块的功能供电，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2。

图2 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。

结束语：

1行李箱的功能是让人们携带更多东西方便生活，所以合理研究设计各个模块所需的空间；

2通过各个传感器模块和单片机实现灵活、准确的保持一定距离自动跟随主人同步移动；

3在跟随主人行走时，检测障碍物的距离并自动避障；

4如果丢失或则被拿走可随时通过GPS定位出位置。

5行李箱因距离过远，则自动发出警报提醒主人行李箱走丢了。并用单片机控制的报警器做出人性化的语音报警。