数字电路创新实践设计报告书

20XX数字电路创新实践设计报告书汇报人：XXXX-二.导论与设计思路1三.小组分工2四.设计内容3数字电路创新实践设计报告书NEXT-一．中文摘要基于STM32的自动循迹小车设计关键词：STM32；自动循迹小车；模块化为了锻炼同学们的自学能力和团队协作能力，以及提前接触STM32和单片机课程的目的，课题组设计了一款基于STM32单片机的自动循迹小车自动小车整体采用模块化设计，包含电源板、主控板、电机驱动模块、灰度传感器模块，提高了运行可靠性，具有快速运行且稳定的特点循迹小车是一种智能机器人车辆，能够根据环境中的灰度传感器数据进行导航和控制本文将详细介绍使用STM32F103C8T6和28BYJ-48步进电机来构建循迹小车的设计和实现过程，包括硬件设计、软件设计以及实施结果1二.导论与设计思路二.导论与设计思路2.1导论智能小车是一种集成了多种先进技术的智能交通工具，它可以自主行驶、避障、识别交通信号等，为人们的出行提供了更加便捷、安全的选择智能小车的应用场景非常广泛，如在城市出行中通过高精度地图和传感器来识别道路、车辆和行人等，从而实现自主导航和避障在物流配送中通过与物流管理系统的联动，实现智能配送调度和货物跟踪，提高配送效率和准确性在旅游观光中可以通过高精度地图和传感器来规划合理高效的出行路径显然智能小车的应用范围越发广泛，涉及生活的方方面面而如何控制智能小车沿着预定的轨迹稳定快速运行则是设计的难点所在二.导论与设计思路1课题组设计了一款基于C语言的自动循迹小车以STN32F103C8T6为主控核心，分别对直流电机、灰度传感器等进行控制，使小车沿着循迹条快速稳定运行2二.导论与设计思路2.2设计思路2.2.1灰度传感器灰度传感器是一种常用的光电传感器，它可以通过测量物体表面的反射光强度来判断物体的颜色和亮度灰度传感器的工作原理是基于光电效应和光敏电阻的原理二.导论与设计思路灰度传感器的工作原理非常简单，但是它在工业自动化、机器人控制、智能家居等领域中有着广泛的应用在智能家居中，灰度传感器可以用来控制灯光的亮度和颜色，从而实现智能化的照明系统例如，在机器人控制中，灰度传感器可以用来识别不同颜色的物体，从而实现自动分拣和装配在设计循迹小车时，我们选择使用灰度传感器来检测地面上的线路。灰度传感器能够感知地面上的反射光强度，通过检测反射光的差异来判断车辆是否偏离轨道。我们选用了两个灰度传感器进行双向检测，以获得更准确的位置信息二.导论与设计思路2.2.2电机驱动模块为了实现循迹小车的移动、转向功能，我们选用了28BYJ-48步进电机步进电机具有精确的位置控制和速度调节能力，非常适合用于机器人车辆的驱动本文设计的循迹小车采用两个步进电机作为驱动装置，配备一个万向轮，在电机驱动模块下完成小车的前进、转弯等动作当小车左端的步进电机停止转动，右端的步进电机开始工作时，小车左转当小车右端的步进电机停止转动，左端的步进电机开始工作时，小车右转当两个电机的转向转速一致时，可完成小车的前进、后退动作2.2.3STM32F103C8T6二.导论与设计思路我们选择了STM32F103C8T6作为主控制器该芯片具备强大的计算和控制功能，并且具有丰富的IO接口用于连接灰度传感器和步进电机2三.小组分工三.小组分工本小组由组长吴建发，组员杨加洋、吴程皓组成，其中，组长吴建发负责的部分是代码设计与软件调控，杨加洋负责的部分是数学建模及模型打印，吴程皓负责的部分是参数计算及主题汇报三.小组分工3.1代码设计与软件调控为了实现程序控制，小组成员在软件部分编写了ADC的初始化代码，包括对ADCCLK分频器、ADC和GPIO时钟的开启等小组成员还编写了小车的启动代码，包括直行程序、左转程序和右转程序通过将采集到的模拟量与设定的阈值进行比较，小组成员让小车执行对应的程序，从而实现循迹功能在程序调试的过程中，小组成员发现一开始设定的阈值过高，导致小车的灵敏度不够高，无法准确识别寻迹线为了解决这一问题，小组成员不断地进行测试和尝试，最终找到了一个最佳值通过不断调试，最终成功提高了小车的灵敏度，并且最终实现了较为精准的寻迹控制三.小组分工在实际操作中，小组成员采用了ADC模数转换器，将传感器采集到的模拟信号转换成数字信号，并根据左右两个传感器采集到的信号大小进行比较为了实现小车的循迹功能，小组成员深入学习了相关课程，专门研究了灰度传感器模拟量转换的技术通过与设定的阈值进行比较，小组成员成功地实现了小车在传感器被遮挡的情况下的平地上的的左转、直行和右转等基础操作三.小组分工3.2数学建模及模型打印小组成员在制作小车时，运用Solidworks软件对车体进行建模，并为了提高零件与小车的匹配度而一遍又一遍地打印，以此来达到目前对我们来说能够实现功能的模型关于3D打印，小组成员本想要在网络上寻找商家进行打印，但考虑到性价比和小车结构要求，最后通过诸多努力得到了较好的能够打印更大尺寸模型的机器来打印小车打印部分小组成员采用了2次打印以方便我们在不满意的情况下进行后续的修改第一次是对车身的打印，随后在车身达到预想的效果后再进行对车轮的打印，考虑到小车的运动效果，我们对电机所连接的车轮进行了打印并为了转向灵活性我们还采用了一颗万向轮三.小组分工3.3参数计算及主题汇报出于材料强度与设计重量要求的限制，如何在不影响小车整体性能情况下进行减重是一门学问，小组成员通过一次次精密计算跟试错，最终得出了在不影响小车性能及结构强度情况下的最小重量。同时，在不影响电源输出电压的情况下，小组成员通过比较和计算，最终选用了在满足电压要求的情况下的最轻电源为了能在最终答辩上能做到有的放矢，小组成员认真听取技术细节，跟进项目进度并做好记录，认真撰写报告书，制作PPT，以严谨认真的态度做好主题汇报