基于stm8单片机智能寻迹课件

1、燕山大学专业综合训练说明书题目：基于STM8单片机的智能寻迹/避障小车的设计 学院（系）： 电气工程学院 年级专业： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 吴希军 教师职称： 副教授 燕山大学专业综合训练任务书院（系）：电气工程学院 基层教学单位：仪器科学与工程系学 号 学生姓名 专业（班级）检测1班题目基于STM8单片机的智能寻迹/避障小车的设计训练内容1 适当选择传感模块实现寻迹、避障功能。2 以STM8单片机小系统为核心实现传感数据采集及信息处理。3 实现小车寻迹、避障、测距、魔术手等多个功能。4 编制软件程序。5 提供全部设计文档（程序代码及注释文档等）。训练要求1、学习声光传感模块；2、

2、以STM8单片机小系统为核心，学习单片机C语言编程。工作计划第一周第二周第三周第四周熟悉传感模块及STM8单片机的硬件资源编程调试功能扩展撰写报告，准备答辩参考资料1单片机C语言编程2寻迹车相关网络资源。答疑地点A205-1答疑时间工作日联系电子邮箱Wuxijun指导教师签字基层教学单位主任签字2014年10月24日目 录第1章 绪论11.1 课题研究背景及意义11.2 技术现状及发展趋势1 1.3 课题主要研究内容1第2章 PWM控制直流电机原理 3 2.1 PWM基本原理3 2.2 PWM波实现方法3第3章 寻迹车硬件部分4 3.1 管脚接线4 3.2 电机驱动部

3、分4 3.3 红外检测部分4第4章 程序流程图6 第5章 源程序7心得体会9参考文献 10第1章 绪 论1.1课题研究背景及意义近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。而近几十年来中国在航天领域的发展越来越快，世界各国也从没停止过探索外星的脚步。在外星球恶劣的环境下探索全由人去完成是不可能的。那么可以自动驾驶的小车就发挥了它的作用了。本设计是一种基于STM8控制的简易自动寻迹小车系统，其研究意义涵盖了工业、生活、勘探以及人类关注的探月工程。旨在设计出一款可以自主识别路线，选择正确的行进线路的

4、小车。用带有摄像头的小车就可以让我们在地球上看到外星球的地貌。如何让小车自动的准确的按照人预设的路线去进行工作成了人们开始研究的课题，现在也有很多的相关成果。1.2技术现状及发展趋势随着电子技术、计算机技术、智能控制技术的飞速发展，产品的智能化和小型化越来越成为人们关注的热点。各种智能小车在智能化玩具中占了很大的比例。近年来，传统玩具的市场逐步缩水，高科技智能化的电子类玩具则逐步成为市场的主流。因此，可遥控的智能化小车的研究是非常有意义的，具有很大潜在市场价值的。 智能小车，也被称之为轮式机器人。我们知道，机器人技术的发展是一个国家高科技水平和工业自动化程度的重要标志和体现。机器人由

5、于具有高度的灵活性、可以帮助人们提高生产率、改进产品质量和改善劳动条件等优点，在世界各地的生产生活领域得到了广泛的应用。智能小车正是模仿机器人的一种尝试。它是一种以汽车电子为背景，涵盖控制，模式识别，电子、电气、单片机、机械等多学科的科技创新性设计，一般主要由路径识别、速度采集、角度控制以及车速控制等模块组成。这种智能小车能够自动搜寻前进路线，还能爬坡；感知前方的障碍物，并自动寻找前进方向，避开障碍物；加入相关声光讯号后，更能体现出智能化和人性化的一面。1.3课题主要研究内容本设计就采用了比较先进的 STM8 为控制核心，该设计具有实际意义，可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面。尤其是

6、在足球机器人研究方面具有很好的发展前景；在考古方面也应用到了超声波传感器进行检测。所以本设计与实际相结合，现实意义很强。该智- 1 -能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、执行部分、CPU。实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线。传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。智能小车的执行部分，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向。实现了小车根据路线自动转向也就可以让小车去完成人预设的任务。关键词 ： 寻迹小车，STM8，红外反射光电传感器，超声波，避障第

7、2章 PWM控制直流电机原理2.1 PWM基本原理脉宽调制的基本原理，脉宽调制（Pulse Width Modulation），是利用电力电子开关器件的导通与关断，将直流电压变成连续的直流脉冲序列，并通过控制脉冲的宽度或周期达到变压的目的。所采用的电力电子器件都为全控型器件，如电力晶体管（GTR）、功率MOSFET、IGBT等。 通常PWM变换器是用定频调宽来达到调压的目的 PWM 变换器调压与晶闸管相控调压相比有许多优点，如需要的滤波装置很小甚至只利用电枢电感已经足够，不需要外加滤波装置；电动机的损耗和发热较小、动态响应快、开关频率高、控制线路简单等。PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电

8、压. PWM不是调节电流的.PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间，而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压. 所以通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以无级连续调节. PWM信号是一个矩形的方波，他的脉冲宽度可以任意改变，改变其脉冲宽度控制控制回路输出电压高低或者做功时间的长短，实现无级调速。2.2 P

9、WM波实现方法 PWM信号的产生通常有两种方法：一种是软件的方法；另一种是硬件的方法。本实验用STM8以软件的的方式实现PWM的输出和占空比的改变。通过控制定时器，从而可以实现从STM8的任意输出口输出不同占空比的脉冲波形。第3章 寻迹车硬件部分3.1 管脚接线CPU通过接口PD3、PD4输出两个占空比可调的PWM波，分别连接小车上的两个直流电机控制小车的直走或转弯。四个红外反射式光电传感器对称接在小车的两端发射和接收红外信号，将红外反射式光电传感器的接收端分别连至CPU的PB1、PB2、PC1、PC2接口。CPU内部时基单元采用高速时钟HSI，8分频，即2MHz。红外反射式光电传感器的扫描周

10、期通过延时程序delay设置实现。利用两个输出比较通道CH1、CH2，可输出占空比可调的PWM波。3.2电机驱动部分 对于小车车轮的两个直流电机，我们采用了两片电机驱动芯片分别对其进行驱动，接收 STM8单片机的信号使两个直流电机转速相同或不同，从而调整小车的前进方向和转速。 3.3 红外检测部分 小车循迹原理是小车在画有黑线的白纸 “路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线 的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”黑线。该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法红外探测法。 红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外

11、光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号，接收管收到信号后，输出端为低电平，接收管不能接收到信号时，输出端为高电平，单片机通过采集每个红外接收管的输出端电压，便可以检测出轨道的位置，从而控制小车的转向，使小车一直沿轨道前进。为了使检测准确，4只红外接收管对称分布在黑线的两侧。本寻迹车采用YL-73红外反射式传感器，YL-73具有结构紧凑建设发光光源和探测器排列在同一方向，以感知对象的存在从对象使用反射红外线光束。工作波长为950毫米。该探测器光电晶体管组成。工作时由蓝色发射管发射红外线，红外线由遮挡物反射回来

12、被接收管接收。接收反射光线后的接收管呈导通状态，与一电阻串联即可主城一个由发射管控制的分压电路，由此可实现对遮挡物反射光线强度的检测。我们经常利用这一特性去实现颜色识别。第4章 程序流程图 第5章 源程序#include"stm8s.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned longunsigned int left_read(void) return GPIO_ReadInputPin(GPIOB,GPIO_PIN_1); unsigned int left_r

13、ead1(void) return GPIO_ReadInputPin(GPIOB,GPIO_PIN_2); unsigned int right_read(void) return GPIO_ReadInputPin(GPIOC, GPIO_PIN_1); unsigned int right_read1(void) return GPIO_ReadInputPin(GPIOC, GPIO_PIN_2); void delay(ulong i) ulong j; for(j=0;j<i;j+) ; void CLK_configuration(void) CLK_HSIPrescale

14、rConfig(CLK_PRESCALER_HSIDIV8); void GPIO_configuration(void) GPIO_DeInit( GPIOD); GPIO_DeInit( GPIOB); GPIO_DeInit( GPIOC); GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_3, GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST ); /CH2 GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_4, GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST ); /CH1 GPIO_Init(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_MODE_IN_FL_IT )

15、; /左检测 GPIO_Init(GPIOC, GPIO_PIN_1, GPIO_MODE_IN_FL_IT ); /右检测 GPIO_Init(GPIOB, GPIO_PIN_2, GPIO_MODE_IN_FL_IT ); /左检测 GPIO_Init(GPIOC, GPIO_PIN_2, GPIO_MODE_IN_FL_IT ); /右检测 void main(void) CLK_configuration(); GPIO_configuration(); TIM2_TimeBaseInit(TIM2_PRESCALER_8,1000); TIM2_OC1Init(TIM2_OCMODE

16、_PWM1, TIM2_OUTPUTSTATE_ENABLE,0, TIM2_OCPOLARITY_HIGH); TIM2_OC1PreloadConfig(ENABLE); TIM2_OC2Init(TIM2_OCMODE_PWM1, TIM2_OUTPUTSTATE_ENABLE , 0, TIM2_OCPOLARITY_HIGH); TIM2_OC2PreloadConfig(ENABLE); TIM2_ARRPreloadConfig(ENABLE); TIM2_Cmd(ENABLE); while(1) unsigned int N; unsigned int M; unsigned

17、 int X; unsigned int Y; N=left_read(); X=left_read1(); M=right_read(); Y=right_read1(); delay(600); if(N=0x00&&M=0x00&&X=0x00&&Y=0x00) TIM2_SetCompare1(700); /直线行驶 TIM2_SetCompare2(700); else if(N=0x00&&X=0x00&&Y=0x00&&M!=0x00) TIM2_SetCompare1(300); /

18、右转 TIM2_SetCompare2(200); else if(N=0x00&&M=0x00&&X=0x00&&Y!=0x00) TIM2_SetCompare1(500); /右转 TIM2_SetCompare2(200); else if(N!=0x00&&M=0x00&&X=0x00&&Y=0x00) TIM2_SetCompare1(200); TIM2_SetCompare2(300); /左转 else if(N=0x00&&M=0x00&&X!=0x00&&Y=0x00) TIM2_SetCompare1(200); TIM2_SetCompare2(500); /左转 else TIM2_SetCompare1(0); TIM2_SetCompare2(0); /停止 心得体会寻迹小车是个实践性很强的实训项目，对我们的动手能力、专业知识技能有很高的要求，一个月的专业综合训练已经结束，这段时间真是获益匪浅，不仅学到了一些新东西还进一步巩固了之前学过的STM8单片机的知识。因为项目涉及硬件设