基于STM32的智能循迹小车的设计

燕山大学课程设计说明书题目：基于STM32智能循迹小车设计学院（系）：理学院年级专业：12级智能传感器学号：18040006学生姓名：贺红红指导教师：杜会静徐超教师职称：副教授讲师燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：理学院基层教学单位：12级智能传感器学号学生姓名贺红红专业（班级）12级智能传感器设计题目基于STM32智能循迹小车设计设计技术参数设计参数：以SMT32作为主控制器，由红外传感器作为检测工具，二者相辅相成，控制电机电机转动。设计要求按要求组装好小车，编写程序，使得小车按下按键后停两秒自启，并沿着黑胶带行驶，抵达终点线后停顿。在满足1条件下，调试小车，使小车走快而稳。工作量15个工作日平均每个工作日约8小时工作计划/6/27---/7/1焊接STM32开发板，组装小车。/7/2---/7/10学习STM32开发板使用，进行编程练习。调试小车/7/11课设结题答辩。参考资料[1]《控制电机》杨渝钦[2]《STM32系列ARMCortex-M3微控制器原理与实践》王咏虹徐炜郝立平[3]《Cortex-M3嵌入式处理器原理与应用》范书瑞[4]

《电子元器件与实用电路基础》韩广兴指导教师签字基层教学单位主任字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。年月日基于STM32智能循迹小车设计贺红红理学院12级智能传感器摘要：主要分析了基于STM32小车控制系统设计过程，此系统主要包含STM32控制器、按键控制电路、电机驱动电路、红外探测电路等。以STM32为主控芯片及其外围扩展电路实现系统整体功效，用红外探测电路实现小车循迹功效，小车速度由PWM波控制，控制电动小车速度及转向，从而使小车顺利经过直线，虚线，十字路口，S弯，实现循迹功效。在硬件设计基础上实现了电机控制功效，LED显示功效，以及小车简单循迹软件设计方案。关键字：STM32电机传感器PWMKEILDesignofintelligenttrackingcarbasedonSTM32Abstract:.MainlyanalyzesthedesignprocessofthecarcontrolsystembasedonSTM32,thissystemmainlyincludestheSTM32controller,buttoncontrolcircuit,motordrivecircuit,infrareddetectioncircuit,etc.STM32asmaincontrolchipandextendtheperipheralcircuittorealizethewholesystemfunction,thefunctionofinfrareddetectioncircuitisusedtoimplementthecartracking,vehiclespeediscontrolledbyaPWMwave,controlthespeedoftheelectriccarandsteering,whichmakesthecarpassstraightline,dottedline,intersection,Sbending,realizethetrackingfunction.Onthebasisofthehardwaredesigntorealizethefunctionofmotorcontrol,LEDdisplayfunction,andsoftwaredesignschemeofsimplecartracking.Keywords:STM32、Themotor、Thesensor、PWM、KEIL.学习目标 1.学习STM32工作原理及使用方法；2.学习计算机程序设计；3.学习编程并掌握软件调试。TIME\@"EEEE年O月A日"三月二十八日学习软件KeiluVision、串口猎人学习任务学会利用STM32和红外线传感器设计智能循迹小车引言智能车辆作为智能交通系统关键技术之一，是许多高新技术综合集成载体。它表现了车辆工程、人工智能、自动控制及计算机技术于一体综合技术，是未来汽车发展趋势。本文提出了一个基于STM32芯片为控制关键，附以红外传感器采集外界信息智能小车系统设计方案。充分利用该芯片高速运算、处理能力，来实现小车自动识别路线按迹行走，自带PWMPWM脉宽调制技术结合，提升了对车位置控制精度。智能循迹小车组装组装步骤：第一步：电路部分基本焊接电路焊接部分比较简单，焊接次序按照元件高度从低到高标准，首先焊接8个电阻，焊接时可用万用表确认阻值是否正确，焊接有极性元件如三极管、LED指示灯、电解电容、芯片务必分清楚极性尽可能参考图片元件方向焊接，焊接时间不能太长不然轻易焊坏。初步焊接完成后请务必细心查对，预防粗提供小车元器件有小车主板，电机，STM32芯片，红外传感器，电池插座，螺丝螺母，电池，车轮，排线等。按照说明书及图片安装小车，其中有一点与说明书不一样：按照正常把电机与车轮装在主板上，不过此时，小车前排传感器与电机和车轮较近，这对反应时间有很大影响，这时我们就会把电机反过来装，这么距离较远，调整反应时间，小车会走相对较稳。组装好小车以下列图所表示：图SEQ图表\*ARABIC1.小车正反面传感器检测模块小车上装有红外传感器，当小车在地面行走时，黑胶带地面对光反射程度不一样，依照反射光强弱分辨出是地板还是黑胶带。黑胶带检测是小车研究中主要一部分，红外传感器相当于小车眼睛，其探测视角小，方向性强，只对红外线具备较高灵敏度，从而防止了外界光线干扰；跑道黑带能够吸收红外线，而白色跑道能够反射红外线，从而检测到跑道黑带。因而选取红外传感器作为小车探测器。图SEQ图表\*ARABIC2.小车检测电路红外传感器由我们自己焊接完成，其电路以下所表示： +vcc Inc发射器接收器GND图3.红外传感电路控制器模块系统采取STM32芯片作为循迹小车中央控制器，完成传感器信息搜集、电机控制、外部扩展等功效。STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗嵌入式应用专门设计ARMCortex-M3内核。按性能分成两个不一样系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。增强型系列时钟频率达成72MHz，是同类产品中性能最高产品；基本型时钟频率为36MHz，以16位产品价格得到比16位产品大幅提升性能，是16位产品用户最好选择。两个系列都内置32K到128K闪存，不一样是SRAM最大容量和外设接口组合。时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市场上功耗最低产品，相当于0.5mA/MHz。本系统关键控制板是STM32F103最小系统，它由电源电路、实时时钟、系统时钟电路、JTAG接口电路、复位电路、按键电路、串口电路等组成。STM32以下列图所表示：图SEQ图表\*ARABIC3STM32芯片图小车前方装有五个自制红外传感器，当红外传感器检测到地面黑线时，将该信号发送到STM32芯片，STM32芯片经过控制电机来控制轮子转速，从而使小车实现直走、转弯、停顿等功效。这么就达成了小车循迹目标。电机模块电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递一个电磁装置，或者将一个形式电能转换成另一个形式电能。电动机是将电能转换为机械能（俗称马达），发电机是将机械能转换为电能。电动机在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械动力源,我们这次使用是L9110电机，L9110是为控制和驱动电机设计两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片IC之中，使外围器件成本降低，整机可靠性提升。该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平输入，具备良好抗干扰性；两个输出端能直接驱动电机正反向运动，它具备较大电流驱动能力，每通道能经过800mA连续电流，峰值电流能力可达1.5A；同时它具备较低输出饱和压降；内置钳位二极管能释放感性负载反向冲击电流，使它在驱动继电器、直流电机、步进电机或开关功率管使用上安全可靠。L9110被广泛应用于玩具汽车电机驱动、脉冲电磁阀门驱动，步进电机驱动和开关功率管等电路上。下列图分别为电路图。图SEQ图表\*ARABIC4L9110电机电路图软件编程设计先分析工作原理和工作要求，利用小车前方五个红外传感器探测到黑线，然后把信号发送到STM32芯片，STM32芯片经过控制电机来控制轮子转速，从而使小车实现直走、转弯、停顿等功效。这么就达成了小车循迹目标。在这次小车设计中，要求小车在起点时2秒自起，依次经过转弯，直行，虚线，十字路口，S弯。分析完要求后，可按照要求编写对应程序，总结在这为期15天课程设计中，即使时间很短，但学到东西有很多，感触也不少。首先，同为大三学生，他人却对这方面很有研究，能给我们教授知识，令人佩服，这也激发了大家斗志。给大家很大激励。另外在这次课设中学到不不过书本上知识，更提升了我们实践能力。包含焊接、贴片、组装小车等，这些在平时学习跟生活中学不到东西，让这次课设变得更为生动有趣。除此之外，整个课设过程中，大家一起努力，大大地提升了自己动手能力。即使课设时间很紧，很忙碌，但这种充实感代替了疲惫感。学到了很多东西，增强了动手能力。参考资料[1]《控制电机》杨渝钦[2]《STM32系列ARMCortex-M3微控制器原理与实践》王咏虹徐炜郝立平[3]《Cortex-M3嵌入式处理器原理与应用》范书瑞[4]

《电子元器件与实用电路基础》韩广兴附录voidcar_stay(void)//小车停顿速度{ left_pwm=0; right_pwm=0; leftb_pwm=0; rightb_pwm=0;}voidgo_stright(void)//小车直行速度{ left_pwm=40; right_pwm=40; leftb_pwm=0; rightb_pwm=0; }voidgo_stright_slow(void)//小车慢直行速度{ left_pwm=30; right_pwm=30; leftb_pwm=0; rightb_pwm=0;}voidturn_left_slow(void)//左转大弯速度{ left_pwm=20; right_pwm=27; leftb_pwm=0; rightb_pwm=0;}voidturn_right_slow(void)//右转大弯速度{ left_pwm=27; right_pwm=20; leftb_pwm=0; rightb_pwm=0;}voidturn_left_quick(void)//左小弯速度{ left_pwm=5; right_pwm=20; leftb_pwm=0; rightb_pwm=0;}voidturn_right_quick(void)//右小弯速度{ left_pwm=20; right_pwm=5; leftb_pwm=0; rightb_pwm=0;}voidturn_back(void)//后退速度{ left_pwm=0; right_pwm=0; leftb_pwm=10; rightb_pwm=10;}2.此次设计主程序/*****************************************************Name:main.c*Discribe:*Liberyedition:ST3.5.0*Writer:FS****************************************************/#include"stm32f10x.h"#include"PWM.h"#include"key.h"#include"gpio.h"#include"xunji.h"#include"time.h"/**º¯ÊýÃû£ºmain*ÃèÊö£ºÖ÷º¯Êý*ÊäÈ룺ÎÞ*Êä³ö£ºÎÞ*/uint8_tleft1,left2,mid,right1,right2;uint16_tleft_pwm=0,right_pwm=0,leftb_pwm=0,rightb_pwm=0;uint16_ttime=0,final_stay_time=0;uint32_tdelay_time1=0x31450,delay_time2=0x31450;//10£¬100msvoidDelay_2s(void);voiddelay_(__IOu32nCount);voidfinal_stay(void);intmain(void){ KEY_GPIO_Config(); TIM4_PWM_Init(); Infrared_GPIO_Config(); TIM2_NVIC_Configuration(); TIM2_Configuration(); while(1) { if(Key_Scan(GPIOC,GPIO_Pin_1)==KEY_ON) { Delay_2s(); TIM4->CCR1=20;//左轮占空比改变—存放器操作 TIM4->CCR3=20;//右轮占空比改变—存放器操作 break; } } while(1) { left2=rd_left2; left1=rd_left1; mid=rd_mid; right1=rd_right1; right2=rd_right2; TIM4->CCR1=left_pwm;//左轮占空比改变—存放器操作 TIM4->CCR3=right_pwm;//右轮占空比改变—存放器操作 if(mid) { go_stright(); } else { if(left1){turn_left_slow();} elseif(left2){turn_left_quick();} elseif(right1){turn_right_slow();} elseif(right2){turn_right_quick();} elseif(left2==1&&left1==1&&right1==1&&right2==1){go_stright_slow();} //11011 elseif(left2==1&&left1==0&&right1==1&&right2==1){go_stright_slow();} //10011 elseif(left2==1&&left1==1&&right1==0&&right2==1){go_stright_slow();} //11001