自动跟随小车系统设计方案，涵盖跟随小车功能以及携带移动目标的电路设计。

简介：
项目简介：自动跟随小车系统由两部分组成，包括跟随小车模块和移动目标携带装置模块。工作原理如下：跟随小车系统通过无线通信模块发送寻找信号，与此同时，超声波接收器开始计时。一旦移动目标接收到无线寻找信号，它便立即发送超声波信号。随后，小车的三角超声波接收器陆续收到这些超声波信号，CPU则利用每个超声波模块接收到的时间差，精确计算出移动目标到三个超声波接收点的距离。通过应用三边定位算法，可以准确确定移动目标的位置。如果计算出的距离超过预设的阈值，则控制电机向目标方向移动；反之，若距离小于阈值，则控制电机停止运动，从而实现小车的自动跟随功能。硬件说明：小车硬件设计包含控制器模块、无线收发模块、超声波接收模块、电机及电机驱动模块、报警模块和电源模块等。考虑到跟随小车需要执行实时目标位置定位计算、无线信号收发处理、电机管理以及电源管理等复杂任务，普通单片机在资源和运行速度上难以满足需求。因此，为了保证系统性能，选择高性能DSP处理器STM32F103RCT6作为控制器是十分合适的。无线收发模块用于实现同步通信：当小车发射无线信号时，同时人手携带的装置也接收到该信号并立即发射超声波。本次设计选用NRF2401作为无线收发模块。NRF2401的各个引脚功能包括：CSN为芯片片选线（低电平工作），SCK为芯片控制的时钟线（SPI时钟），MISO为芯片控制数据线, IRQ为中断信号（用于MCU与NRF2401进行通信），CE为芯片模式控制线, MOSI为芯片控制数据线。超声波接收模块采用具有独立接收功能的专用电路（例如TL852），主要负责回波的检测和放大。直流电机的控制简单高效且性能优异；直流电源的实现也相对容易。为了驱动和控制直流电机，需要使用电机驱动模块L298N. 系统电源采用7.4V可充电锂电池组(属于多串并锂电池组)。目标携带装置硬件设计同样考虑了实时位置计算、无线信号处理、电机管理和电源管理的需求；因此仍然选择高性能DSP处理器STM32F103RCT6作为控制器. 同样采用NRF2401作为无线收发模块进行同步通信；移动目标的发射端使用超声波发射模块（例如P1、R4、R5），利用变压器和发射头的谐振特性可以近似产生正弦波形信号。然而这种方式存在一个问题：在停止驱动信号后，由于谐振效应导致发射头持续一段时间内继续发射能量直至能量耗尽于次级线包中的电阻上, 从而在近距离测量时可能导致回波干扰余波未消散而造成测量失败. 为了解决这个问题, 设计了余波抑制电路, 通过构建变压器的初级回路快速消耗次级电路中的能量. 这需要占用额外的MCU I/O口资源. 此外, 由于驱动电压限制, 必须使用OC (或者开漏) 驱动以确保P1能够可靠地关闭, 否则会导致正常发射失效. 如果测量的距离较远或余波影响不明显, 则可以省略此电路. 在使用时需注意配合发射驱动信号, 避免两者同时有效从而降低发射效率. 从原理图上看, 为了提高驱动能量可以适当提高驱动电压, 但需注意MOS管的耐压限制只有20V, 而发射头的最高电压是80V.