因为 ARM 微处理器相对于 51 单片机处理速度更快，在处理避障算法时更为迅速， 保障小车在行驶时能及时避障。并且 ARM 处理器串口与片内资源更为丰富，这让开发 人员可以简化硬件设计，更专注于避障算法的研究，且 ARM 微处理器拥有多路串口通 讯能力，可以给开发人员后期增加外设，实现更多功能带来便利。同时考虑到 GPS 定位系统会向处理器传输大量经纬度信息，所以本设计采用基于 ARM 内核的 STM32 系列处理器作为主控芯片。

2。2。2 避障模块

方案一：采用红外线避障 红外线（Infrared）是波长介于肉眼可看见的光与超高频电磁波之间的电磁波，

波长在 760 纳米（nm）至 1 毫米（mm）之间，是比红光波长长的非可见光。其透过云 雾能力比可见光强。在通信、工业检测、医用设备、军事等方面有广泛的用途。

因为红外线在传播时不易折射，所以根据这一特性，红外线被广泛用于测距。红 外线测量距离是通过测量红外线从传感器发出到反射回传感器的时间 t，假设红外线 传播速度为 v，则不难得出传感器与障碍物的距离 s，即:s=tv/2。根据此距离判断前 方是否有障碍物。论文网

红外线检测距离相对较短，又因为自然界所有物体只要温度高于绝对零度便会辐 射红外线，所以红外线检测易受外界环境干扰。

方案二：采用超声波避障

超声波是每秒振动次数超过 20000 次的声波，所以可以传递较高的声能，并且在 水中传播距离较远。超声波在医疗、工农业生产、军用等领域有着广泛的运用。

超声波传感器记录超声波从发射到返回时的时间 t，又假设超声波在空气中的传 播速度为 340m/s（声速受环境影响较大），就不难计算出超声波传感器与障碍物的 距离 s，即：s=340t/2。

超声波检测距离相对较长，又因为所有物体几乎能 100%反射回超声波，所以不易 受外界环境影响。但是成本相对较高。

在小车行驶过程中难免出现颠簸，又要避开各种各样的障碍物，所以需要避障模 块在各种情况下能稳定工作。故选择利用舵机配合超声波避障。值得一提得是利用超

声波避障需要获得左前、前、右前三个方向的障碍物情况，所以在实际中，一般使用 三路超声波避障即在小车的前端、左前端和右前段各安装一个超声波模块，而在本设 计中使用另一种模式即舵机加超声波避障，通过舵机的转向来控制超声波模块的方 向，从而实现通过一个超声波模块获得各个方向上小车距离障碍物的距离。

2。2。3 定位模块

GPS 全球定位导航系统是由覆盖全球的 24 颗人造卫星组成的卫星系统。在定位 时，系统通过多颗卫星测量到的与终端的距离，并结合当前卫星位置，便可以提供准 确的经纬度信息与海拔高度。开发人员通过 GPS 不仅可以得到地理位置信息，也可以 通过该系统获得时间信息与目标的移动速度。该系统在云层较厚时或在室内使用时， 会受一定影响。

小车可以通过 GPS 定位模块在行驶过程中实时定位。 另外，实现定位功能也可以通过我国自主研发的北斗定位系统，现在各个厂家生

产的定位芯片大多兼容 GPS 和北斗两种定位系统，在本设计中，考虑到 GPS 系统更为 成熟，可供开发人员学习的资料更为丰富，所以选用 GPS 全球定位系统。在以后对方 案的改进或是进一步研究中，开发人员也可以选用北斗定位系统。

2。2。4 驱动模块

2。2。4。1 电机

方案一：采用步进电机 步进电机既不同于直流电机，也不同于交流电机，它是一种感应电机。其将直流 ARM智能小车自主避障及定位系统的设计(4):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_98954.html