文章目錄

• 0 前言
• 1 簡(jiǎn)介
• 2 主要器件
• 3 實(shí)現(xiàn)效果
• 4 設(shè)計(jì)原理
• • 4.1 硬件部分
  • 4.2 軟件部分
• 5 部分實(shí)現(xiàn)代碼
• 6 最后

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0 前言

🔥 這兩年開(kāi)始畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)答辯的要求和難度不斷提升，傳統(tǒng)的畢設(shè)題目缺少創(chuàng)新和亮點(diǎn)，往往達(dá)不到畢業(yè)答辯的要求，這兩年不斷有學(xué)弟學(xué)妹告訴學(xué)長(zhǎng)自己做的項(xiàng)目系統(tǒng)達(dá)不到老師的要求。

為了大家能夠順利以及最少的精力通過(guò)畢設(shè)，學(xué)長(zhǎng)分享優(yōu)質(zhì)畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，今天要分享的是

🚩 基于STM32的自動(dòng)加油站加油系統(tǒng)

🥇學(xué)長(zhǎng)這里給一個(gè)題目綜合評(píng)分(每項(xiàng)滿分5分)

• 難度系數(shù)：3分
• 工作量：4分
• 創(chuàng)新點(diǎn)：4分

🧿 選題指導(dǎo), 項(xiàng)目分享：

https://gitee.com/dancheng-senior/project-sharing-1/blob/master/%E6%AF%95%E8%AE%BE%E6%8C%87%E5%AF%BC/README.md

1 簡(jiǎn)介

自主視覺(jué)無(wú)人加油站物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可自動(dòng)識(shí)別油箱口，移動(dòng)油管加油

2 主要器件

以STM32F103RCT6為主控MCU，HK32F103C8T6為協(xié)處理MCU，搭載OpenMV3視覺(jué)識(shí)別模塊、樂(lè)鑫WIFI模組、SIM800C（GSM）、TTS語(yǔ)音芯片、機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等特色設(shè)備。
系統(tǒng)方案框架

3 實(shí)現(xiàn)效果

項(xiàng)目實(shí)物圖如下：

具體功能

• 建立汽車油箱口識(shí)別算法模型，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)識(shí)別算法正確解析獲取油箱口的相對(duì)坐標(biāo)位置并聯(lián)動(dòng)機(jī)械臂進(jìn)行準(zhǔn)確定位。
• 設(shè)備接入機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，通過(guò)移動(dòng)便攜設(shè)備下載機(jī)智云客戶端程序，即可選擇相應(yīng)的加油套餐和獲取當(dāng)前加油信息。
• 實(shí)現(xiàn)加油站園區(qū)上位機(jī)端管理軟件，通過(guò)上位機(jī)管理軟件可對(duì)園區(qū)內(nèi)的自主加油槍設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理以及獲取園區(qū)內(nèi)設(shè)備的實(shí)時(shí)信息。
• 友好的人機(jī)交互設(shè)備，從視覺(jué)和語(yǔ)音方面讓用戶和管理人員實(shí)時(shí)了解設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。
• 主動(dòng)安全報(bào)警設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)園區(qū)內(nèi)的燃油揮發(fā)情況以及火情檢測(cè)，做到第一時(shí)間緊急事件報(bào)警處理。

4 設(shè)計(jì)原理

4.1 硬件部分

以STM32F103RCT6為主控芯片，HK32F103C8T6為協(xié)處理芯片，兩個(gè)控制器主要負(fù)責(zé)與所有功能模塊進(jìn)行通信以及數(shù)據(jù)交互。通過(guò)采集OpenMV3特征檢測(cè)數(shù)據(jù)及圖像特征值，并通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練方法提高油箱口識(shí)別準(zhǔn)確度；配置樂(lè)鑫WIFI模組連接機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，在機(jī)智云平臺(tái)上創(chuàng)建設(shè)備的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)智云數(shù)據(jù)的解析與封包、傳感器數(shù)據(jù)與通信數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換邏輯；處理手機(jī)端App用戶控制端、上位機(jī)管理端以及各功能模塊的數(shù)據(jù)交互。

OpenMV3機(jī)器視覺(jué)識(shí)別模塊主要采用特征檢測(cè)（find_keypoint），先將目標(biāo)物的特征值保存在KPTS1中，匹配出目標(biāo)特征的多種比例大小和角度。利用AGAST特征點(diǎn)檢測(cè)采取的算法與最開(kāi)始的目標(biāo)特征值進(jìn)行匹配，將特征值作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的不斷迭代訓(xùn)練輸出最終參數(shù)，能大大提高識(shí)別準(zhǔn)確度。

通過(guò)樂(lè)鑫公司的ESP8266（WiFi）模塊實(shí)現(xiàn)機(jī)智云平臺(tái)的對(duì)接，快速實(shí)現(xiàn)硬件智能化。通過(guò)機(jī)智云提供的智能云平臺(tái)、手機(jī)APP、聯(lián)網(wǎng)模塊的整套解決方案，為該產(chǎn)品分配Product Key和Product Secret參數(shù)。Product Key參數(shù)由開(kāi)發(fā)者寫(xiě)入設(shè)備MCU（設(shè)備主控板），并告知WiFi模塊，WiFi模塊登錄機(jī)智云后，機(jī)智云將會(huì)識(shí)別該P(yáng)roduct Key的產(chǎn)品，Product Secret參數(shù)是APP開(kāi)發(fā)或服務(wù)器對(duì)接時(shí)所使用的參數(shù)。
機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

項(xiàng)目原理圖

4.2 軟件部分

首先對(duì)STM32F103芯片和HK32F103芯片進(jìn)行初始化，再對(duì)OpenMV3攝像頭識(shí)別模塊、SIM800C（GSM）模塊、樂(lè)鑫WIFI機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)模塊、TTS語(yǔ)音合成模塊等進(jìn)行初始化和配置。各設(shè)備初始化完成之后，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作模式。

判斷是否進(jìn)行油箱口視覺(jué)模型訓(xùn)練，如果選擇對(duì)油箱口進(jìn)行識(shí)別模型訓(xùn)練，則OpenMV3提取油箱口特征值進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練；否則等待加油指令。

當(dāng)系統(tǒng)接收到加油指令時(shí)，判斷加油槍是否已準(zhǔn)確定位至油箱口，如果還未定位成功則繼續(xù)進(jìn)行視覺(jué)定位和姿態(tài)調(diào)整；如果定位完成則啟動(dòng)加油。

已啟動(dòng)加油時(shí)，通過(guò)中斷將當(dāng)前加油信息通過(guò)機(jī)智云WIFI模組上傳云端。設(shè)備通過(guò)GAgent協(xié)議與云端握手，并在云端上創(chuàng)建數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。將設(shè)備運(yùn)行信息實(shí)時(shí)上傳機(jī)智云服務(wù)器，用戶可通過(guò)手機(jī)App以及上位機(jī)端獲取設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行信息。

判斷所加油量是否和用戶所選擇加油套餐相匹配，若相匹配則本次加油操作完成，若未達(dá)到加油量則繼續(xù)執(zhí)行加油操作。具體系統(tǒng)軟件流程圖如圖所示。

設(shè)備接入機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，STM32F103通過(guò)串口與GAgent模組固件與云端通信，通過(guò)在云端上創(chuàng)建設(shè)備和數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)底層的設(shè)備運(yùn)行信息上傳機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，并可通過(guò)移動(dòng)便攜式設(shè)備登錄機(jī)智云平臺(tái)，獲取設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行信息。

5 部分實(shí)現(xiàn)代碼

OpenMV3攝像頭識(shí)別模塊
判斷是否進(jìn)行油箱口視覺(jué)模型訓(xùn)練，如果選擇對(duì)油箱口進(jìn)行識(shí)別模型訓(xùn)練，則OpenMV3提取油箱口特征值進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練；否則等待加油指令。
視覺(jué)部分用AGAST算法進(jìn)行特征提取，并且進(jìn)行目標(biāo)追蹤。提取最開(kāi)始的圖像模型作為目標(biāo)物體特征，KPTS1保存目標(biāo)物體的特征，默認(rèn)會(huì)匹配目標(biāo)特征的多種比例大小。將待識(shí)別目標(biāo)物放置攝像頭中央識(shí)別，識(shí)別過(guò)程中出現(xiàn)特征角點(diǎn)，證明已識(shí)別記錄目標(biāo)特征。

AGAST相關(guān)代碼

#include <opencv2/opencv.hpp> #include <iostream> using namespace std; using namespace cv;int main() {Mat srcImage = imread("D:/sunflower.png");Mat srcGrayImage;if (srcImage.channels() == 3){cvtColor(srcImage,srcGrayImage,CV_RGB2GRAY);}else{srcImage.copyTo(srcGrayImage);}vector<KeyPoint>detectKeyPoint;Mat keyPointImage;Ptr<AgastFeatureDetector> agast = AgastFeatureDetector::create();agast->detect(srcGrayImage,detectKeyPoint);drawKeypoints(srcImage,detectKeyPoint,keyPointImage,Scalar(0,0,255),DrawMatchesFlags::DEFAULT);imshow("src image",srcImage);imshow("keyPoint",keyPointImage);waitKey(0);return 0; }

樂(lè)鑫wifi模塊

相關(guān)SDK

部分代碼

#include <stdio.h> #include <string.h> #include "esp_log.h" #include "esp_console.h" #include "argtable3/argtable3.h" #include "cmd_decl.h" #include "freertos/FreeRTOS.h" #include "freertos/event_groups.h" #include "esp_wifi.h" #include "tcpip_adapter.h" #include "esp_event_loop.h" #include "cmd_wifi.h"static EventGroupHandle_t wifi_event_group; const int CONNECTED_BIT = BIT0;static esp_err_t event_handler(void *ctx, system_event_t *event) {/* For accessing reason codes in case of disconnection */system_event_info_t *info = &event->event_info;switch(event->event_id) {case SYSTEM_EVENT_STA_GOT_IP:xEventGroupSetBits(wifi_event_group, CONNECTED_BIT);break;case SYSTEM_EVENT_STA_DISCONNECTED:ESP_LOGI(__func__, "Disconnect reason : %d", info->disconnected.reason);if (info->disconnected.reason == WIFI_REASON_BASIC_RATE_NOT_SUPPORT) {/*Switch to 802.11 bgn mode */esp_wifi_set_protocol(ESP_IF_WIFI_STA, WIFI_PROTOCOL_11B | WIFI_PROTOCOL_11G | WIFI_PROTOCOL_11N);}esp_wifi_connect();xEventGroupClearBits(wifi_event_group, CONNECTED_BIT);break;default:break;}return ESP_OK; }static void initialise_wifi(void) {esp_log_level_set("wifi", ESP_LOG_WARN);static bool initialized = false;if (initialized) {return;}tcpip_adapter_init();wifi_event_group = xEventGroupCreate();ESP_ERROR_CHECK( esp_event_loop_init(event_handler, NULL) );wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_init(&cfg) );ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_storage(WIFI_STORAGE_RAM) );ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_NULL) );ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_start() );initialized = true; }static bool wifi_join(const char* ssid, const char* pass, int timeout_ms) {initialise_wifi();wifi_config_t wifi_config = { 0 };strncpy((char*) wifi_config.sta.ssid, ssid, sizeof(wifi_config.sta.ssid));if (pass) {strncpy((char*) wifi_config.sta.password, pass, sizeof(wifi_config.sta.password));}ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA) );ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_config(ESP_IF_WIFI_STA, &wifi_config) );ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_connect() );int bits = xEventGroupWaitBits(wifi_event_group, CONNECTED_BIT,1, 1, timeout_ms / portTICK_PERIOD_MS);return (bits & CONNECTED_BIT) != 0; }/** Arguments used by 'join' function */ static struct {struct arg_int *timeout;struct arg_str *ssid;struct arg_str *password;struct arg_end *end; } join_args;static int connect(int argc, char** argv) {int nerrors = arg_parse(argc, argv, (void**) &join_args);if (nerrors != 0) {arg_print_errors(stderr, join_args.end, argv[0]);return 1;}ESP_LOGI(__func__, "Connecting to '%s'",join_args.ssid->sval[0]);bool connected = wifi_join(join_args.ssid->sval[0],join_args.password->sval[0],join_args.timeout->ival[0]);if (!connected) {ESP_LOGW(__func__, "Connection timed out");return 1;}ESP_LOGI(__func__, "Connected");return 0; }void register_wifi() {join_args.timeout = arg_int0(NULL, "timeout", "<t>", "Connection timeout, ms");join_args.timeout->ival[0] = 5000; // set default valuejoin_args.ssid = arg_str1(NULL, NULL, "<ssid>", "SSID of AP");join_args.password = arg_str0(NULL, NULL, "<pass>", "PSK of AP");join_args.end = arg_end(2);const esp_console_cmd_t join_cmd = {.command = "join",.help = "Join WiFi AP as a station",.hint = NULL,.func = &connect,.argtable = &join_args};ESP_ERROR_CHECK( esp_console_cmd_register(&join_cmd) ); }

6 最后

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【毕业设计】基于STM32的自动加油站加油系统 -物联网 单片机 嵌入式的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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