基于stm8單片機智能尋跡課件

1、燕山大學專業(yè)綜合訓練說明書題目：基于STM8單片機的智能尋跡/避障小車的設(shè)計 學院（系）： 電氣工程學院 年級專業(yè)： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 吳希軍 教師職稱： 副教授 燕山大學專業(yè)綜合訓練任務(wù)書院（系）：電氣工程學院 基層教學單位：儀器科學與工程系學 號 學生姓名 專業(yè)（班級）檢測1班題目基于STM8單片機的智能尋跡/避障小車的設(shè)計訓練內(nèi)容1 適當選擇傳感模塊實現(xiàn)尋跡、避障功能。2 以STM8單片機小系統(tǒng)為核心實現(xiàn)傳感數(shù)據(jù)采集及信息處理。3 實現(xiàn)小車尋跡、避障、測距、魔術(shù)手等多個功能。4 編制軟件程序。5 提供全部設(shè)計文檔（程序代碼及注釋文檔等）。訓練要求1、學習聲光傳感模塊；2、

2、以STM8單片機小系統(tǒng)為核心，學習單片機C語言編程。工作計劃第一周第二周第三周第四周熟悉傳感模塊及STM8單片機的硬件資源編程調(diào)試功能擴展撰寫報告，準備答辯參考資料1單片機C語言編程2尋跡車相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源。答疑地點A205-1答疑時間工作日聯(lián)系電子郵箱Wuxijun指導教師簽字基層教學單位主任簽字2014年10月24日目 錄第1章 緒論11.1 課題研究背景及意義11.2 技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1 1.3 課題主要研究內(nèi)容1第2章 PWM控制直流電機原理 3 2.1 PWM基本原理3 2.2 PWM波實現(xiàn)方法3第3章 尋跡車硬件部分4 3.1 管腳接線4 3.2 電機驅(qū)動部

3、分4 3.3 紅外檢測部分4第4章 程序流程圖6 第5章 源程序7心得體會9參考文獻 10第1章 緒 論1.1課題研究背景及意義近年來機器人的智能水平不斷提高，并且迅速地改變著人們的生活方式。人們在不斷探討、改造、認識自然的過程中，制造能替代人勞動的機器一直是人類的夢想。而近幾十年來中國在航天領(lǐng)域的發(fā)展越來越快，世界各國也從沒停止過探索外星的腳步。在外星球惡劣的環(huán)境下探索全由人去完成是不可能的。那么可以自動駕駛的小車就發(fā)揮了它的作用了。本設(shè)計是一種基于STM8控制的簡易自動尋跡小車系統(tǒng)，其研究意義涵蓋了工業(yè)、生活、勘探以及人類關(guān)注的探月工程。旨在設(shè)計出一款可以自主識別路線，選擇正確的行進線路的

4、小車。用帶有攝像頭的小車就可以讓我們在地球上看到外星球的地貌。如何讓小車自動的準確的按照人預設(shè)的路線去進行工作成了人們開始研究的課題，現(xiàn)在也有很多的相關(guān)成果。1.2技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、智能控制技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品的智能化和小型化越來越成為人們關(guān)注的熱點。各種智能小車在智能化玩具中占了很大的比例。近年來，傳統(tǒng)玩具的市場逐步縮水，高科技智能化的電子類玩具則逐步成為市場的主流。因此，可遙控的智能化小車的研究是非常有意義的，具有很大潛在市場價值的。 智能小車，也被稱之為輪式機器人。我們知道，機器人技術(shù)的發(fā)展是一個國家高科技水平和工業(yè)自動化程度的重要標志和體現(xiàn)。機器人由

5、于具有高度的靈活性、可以幫助人們提高生產(chǎn)率、改進產(chǎn)品質(zhì)量和改善勞動條件等優(yōu)點，在世界各地的生產(chǎn)生活領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。智能小車正是模仿機器人的一種嘗試。它是一種以汽車電子為背景，涵蓋控制，模式識別，電子、電氣、單片機、機械等多學科的科技創(chuàng)新性設(shè)計，一般主要由路徑識別、速度采集、角度控制以及車速控制等模塊組成。這種智能小車能夠自動搜尋前進路線，還能爬坡；感知前方的障礙物，并自動尋找前進方向，避開障礙物；加入相關(guān)聲光訊號后，更能體現(xiàn)出智能化和人性化的一面。1.3課題主要研究內(nèi)容本設(shè)計就采用了比較先進的 STM8 為控制核心，該設(shè)計具有實際意義，可以應(yīng)用于考古、機器人、醫(yī)療器械等許多方面。尤其是

6、在足球機器人研究方面具有很好的發(fā)展前景；在考古方面也應(yīng)用到了超聲波傳感器進行檢測。所以本設(shè)計與實際相結(jié)合，現(xiàn)實意義很強。該智- 1 -能小車可以作為機器人的典型代表。它可以分為三大組成部分：傳感器檢測部分、執(zhí)行部分、CPU。實現(xiàn)小車自動識別路線，選擇正確的行進路線。傳感檢測部分考慮到小車一般不需要感知清晰的圖像，只要求粗略感知即可，所以可以舍棄昂貴的CCD傳感器而考慮使用價廉物美的紅外反射式傳感器來充當。智能小車的執(zhí)行部分，是由直流電機來充當?shù)?，主要控制小車的行進方向。實現(xiàn)了小車根據(jù)路線自動轉(zhuǎn)向也就可以讓小車去完成人預設(shè)的任務(wù)。關(guān)鍵詞 ： 尋跡小車，STM8，紅外反射光電傳感器，超聲波，避障第

7、2章 PWM控制直流電機原理2.1 PWM基本原理脈寬調(diào)制的基本原理，脈寬調(diào)制（Pulse Width Modulation），是利用電力電子開關(guān)器件的導通與關(guān)斷，將直流電壓變成連續(xù)的直流脈沖序列，并通過控制脈沖的寬度或周期達到變壓的目的。所采用的電力電子器件都為全控型器件，如電力晶體管（GTR）、功率MOSFET、IGBT等。 通常PWM變換器是用定頻調(diào)寬來達到調(diào)壓的目的 PWM 變換器調(diào)壓與晶閘管相控調(diào)壓相比有許多優(yōu)點，如需要的濾波裝置很小甚至只利用電樞電感已經(jīng)足夠，不需要外加濾波裝置；電動機的損耗和發(fā)熱較小、動態(tài)響應(yīng)快、開關(guān)頻率高、控制線路簡單等。PWM的占空比決定輸出到直流電機的平均電

8、壓. PWM不是調(diào)節(jié)電流的.PWM的意思是脈寬調(diào)節(jié),也就是調(diào)節(jié)方波高電平和低電平的時間比,一個20%占空比波形,會有20%的高電平時間和80%的低電平時間，而一個60%占空比的波形則具有60%的高電平時間和40%的低電平時間,占空比越大,高電平時間越長,則輸出的脈沖幅度越高,即電壓越高.如果占空比為0%,那么高電平時間為0,則沒有電壓輸出.如果占空比為100%,那么輸出全部電壓. 所以通過調(diào)節(jié)占空比,可以實現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓的目的,而且輸出電壓可以無級連續(xù)調(diào)節(jié). PWM信號是一個矩形的方波，他的脈沖寬度可以任意改變，改變其脈沖寬度控制控制回路輸出電壓高低或者做功時間的長短，實現(xiàn)無級調(diào)速。2.2 P

9、WM波實現(xiàn)方法 PWM信號的產(chǎn)生通常有兩種方法：一種是軟件的方法；另一種是硬件的方法。本實驗用STM8以軟件的的方式實現(xiàn)PWM的輸出和占空比的改變。通過控制定時器，從而可以實現(xiàn)從STM8的任意輸出口輸出不同占空比的脈沖波形。第3章 尋跡車硬件部分3.1 管腳接線CPU通過接口PD3、PD4輸出兩個占空比可調(diào)的PWM波，分別連接小車上的兩個直流電機控制小車的直走或轉(zhuǎn)彎。四個紅外反射式光電傳感器對稱接在小車的兩端發(fā)射和接收紅外信號，將紅外反射式光電傳感器的接收端分別連至CPU的PB1、PB2、PC1、PC2接口。CPU內(nèi)部時基單元采用高速時鐘HSI，8分頻，即2MHz。紅外反射式光電傳感器的掃描周

10、期通過延時程序delay設(shè)置實現(xiàn)。利用兩個輸出比較通道CH1、CH2，可輸出占空比可調(diào)的PWM波。3.2電機驅(qū)動部分 對于小車車輪的兩個直流電機，我們采用了兩片電機驅(qū)動芯片分別對其進行驅(qū)動，接收 STM8單片機的信號使兩個直流電機轉(zhuǎn)速相同或不同，從而調(diào)整小車的前進方向和轉(zhuǎn)速。 3.3 紅外檢測部分 小車循跡原理是小車在畫有黑線的白紙 “路面”上行駛，由于黑線和白紙對光線 的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強弱來判斷“道路”黑線。該模塊中利用了簡單、應(yīng)用也比較普遍的檢測方法紅外探測法。 紅外探測法，即利用紅外線在不同顏色的物理表面具有不同的反射性質(zhì)的特點。在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā)射紅外

11、光，當紅外光遇到白色地面時發(fā)生漫發(fā)射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，則小車上的接收管接收不到信號，接收管收到信號后，輸出端為低電平，接收管不能接收到信號時，輸出端為高電平，單片機通過采集每個紅外接收管的輸出端電壓，便可以檢測出軌道的位置，從而控制小車的轉(zhuǎn)向，使小車一直沿軌道前進。為了使檢測準確，4只紅外接收管對稱分布在黑線的兩側(cè)。本尋跡車采用YL-73紅外反射式傳感器，YL-73具有結(jié)構(gòu)緊湊建設(shè)發(fā)光光源和探測器排列在同一方向，以感知對象的存在從對象使用反射紅外線光束。工作波長為950毫米。該探測器光電晶體管組成。工作時由藍色發(fā)射管發(fā)射紅外線，紅外線由遮擋物反射回來

12、被接收管接收。接收反射光線后的接收管呈導通狀態(tài)，與一電阻串聯(lián)即可主城一個由發(fā)射管控制的分壓電路，由此可實現(xiàn)對遮擋物反射光線強度的檢測。我們經(jīng)常利用這一特性去實現(xiàn)顏色識別。第4章 程序流程圖 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、; /左檢測 GPIO_Init(GPIOC, GPIO_PIN_1, GPIO_MODE_IN_FL_IT ); /右檢測 GPIO_Init(GPIOB, GPIO_PIN_2, GPIO_MODE_IN_FL_IT ); /左檢測 GPIO_Init(GPIOC, GPIO_PIN_2, GPIO_MODE_IN_FL_IT ); /右檢測 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); /直線行駛 TIM2_SetCompare2(700); else if(N=0x00&&X=0x00&&Y=0x00&&M!=0x00) TIM2_SetCompare1(300); /

18、右轉(zhuǎn) TIM2_SetCompare2(200); else if(N=0x00&&M=0x00&&X=0x00&&Y!=0x00) TIM2_SetCompare1(500); /右轉(zhuǎn) TIM2_SetCompare2(200); else if(N!=0x00&&M=0x00&&X=0x00&&Y=0x00) TIM2_SetCompare1(200); TIM2_SetCompare2(300); /左轉(zhuǎn) else if(N=0x00&&M=0x00&&X!=0x00&&Y=0x00) TIM2_SetCompare1(200); TIM2_SetCompare2(500); /左轉(zhuǎn) else TIM2_SetCompare1(0); TIM2_SetCompare2(0); /停止 心得體會尋跡小車是個實踐性很強的實訓項目，對我們的動手能力、專業(yè)知識技能有很高的要求，一個月的專業(yè)綜合訓練已經(jīng)結(jié)束，這段時間真是獲益匪淺，不僅學到了一些新東西還進一步鞏固了之前學過的STM8單片機的知識。因為項目涉及硬件設(shè)