基于STM32的智能循跡小車的設(shè)計

燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書題目：基于STM32智能循跡小車設(shè)計學(xué)院（系）：理學(xué)院年級專業(yè)：12級智能傳感器學(xué)號：18040006學(xué)生姓名：賀紅紅指導(dǎo)教師：杜會靜徐超教師職稱：副教授講師燕山大學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書院（系）：理學(xué)院基層教學(xué)單位：12級智能傳感器學(xué)號學(xué)生姓名賀紅紅專業(yè)（班級）12級智能傳感器設(shè)計題目基于STM32智能循跡小車設(shè)計設(shè)計技術(shù)參數(shù)設(shè)計參數(shù)：以SMT32作為主控制器，由紅外傳感器作為檢測工具，二者相輔相成，控制電機電機轉(zhuǎn)動。設(shè)計要求按要求組裝好小車，編寫程序，使得小車按下按鍵后停兩秒自啟，并沿著黑膠帶行駛，抵達終點線后停頓。在滿足1條件下，調(diào)試小車，使小車走快而穩(wěn)。工作量15個工作日平均每個工作日約8小時工作計劃/6/27---/7/1焊接STM32開發(fā)板，組裝小車。/7/2---/7/10學(xué)習(xí)STM32開發(fā)板使用，進行編程練習(xí)。調(diào)試小車/7/11課設(shè)結(jié)題答辯。參考資料[1]《控制電機》楊渝欽[2]《STM32系列ARMCortex-M3微控制器原理與實踐》王詠虹徐煒郝立平[3]《Cortex-M3嵌入式處理器原理與應(yīng)用》范書瑞[4]

《電子元器件與實用電路基礎(chǔ)》韓廣興指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任字說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。年月日基于STM32智能循跡小車設(shè)計賀紅紅理學(xué)院12級智能傳感器摘要：主要分析了基于STM32小車控制系統(tǒng)設(shè)計過程，此系統(tǒng)主要包含STM32控制器、按鍵控制電路、電機驅(qū)動電路、紅外探測電路等。以STM32為主控芯片及其外圍擴展電路實現(xiàn)系統(tǒng)整體功效，用紅外探測電路實現(xiàn)小車循跡功效，小車速度由PWM波控制，控制電動小車速度及轉(zhuǎn)向，從而使小車順利經(jīng)過直線，虛線，十字路口，S彎，實現(xiàn)循跡功效。在硬件設(shè)計基礎(chǔ)上實現(xiàn)了電機控制功效，LED顯示功效，以及小車簡單循跡軟件設(shè)計方案。關(guān)鍵字：STM32電機傳感器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.學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.學(xué)習(xí)STM32工作原理及使用方法；2.學(xué)習(xí)計算機程序設(shè)計；3.學(xué)習(xí)編程并掌握軟件調(diào)試。TIME\@"EEEE年O月A日"三月二十八日學(xué)習(xí)軟件KeiluVision、串口獵人學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)會利用STM32和紅外線傳感器設(shè)計智能循跡小車引言智能車輛作為智能交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)之一，是許多高新技術(shù)綜合集成載體。它表現(xiàn)了車輛工程、人工智能、自動控制及計算機技術(shù)于一體綜合技術(shù)，是未來汽車發(fā)展趨勢。本文提出了一個基于STM32芯片為控制關(guān)鍵，附以紅外傳感器采集外界信息智能小車系統(tǒng)設(shè)計方案。充分利用該芯片高速運算、處理能力，來實現(xiàn)小車自動識別路線按跡行走，自帶PWMPWM脈寬調(diào)制技術(shù)結(jié)合，提升了對車位置控制精度。智能循跡小車組裝組裝步驟：第一步：電路部分基本焊接電路焊接部分比較簡單，焊接次序按照元件高度從低到高標(biāo)準(zhǔn)，首先焊接8個電阻，焊接時可用萬用表確認阻值是否正確，焊接有極性元件如三極管、LED指示燈、電解電容、芯片務(wù)必分清楚極性盡可能參考圖片元件方向焊接，焊接時間不能太長不然輕易焊壞。初步焊接完成后請務(wù)必細心查對，預(yù)防粗提供小車元器件有小車主板，電機，STM32芯片，紅外傳感器，電池插座，螺絲螺母，電池，車輪，排線等。按照說明書及圖片安裝小車，其中有一點與說明書不一樣：按照正常把電機與車輪裝在主板上，不過此時，小車前排傳感器與電機和車輪較近，這對反應(yīng)時間有很大影響，這時我們就會把電機反過來裝，這么距離較遠，調(diào)整反應(yīng)時間，小車會走相對較穩(wěn)。組裝好小車以下列圖所表示：圖SEQ圖表\*ARABIC1.小車正反面?zhèn)鞲衅鳈z測模塊小車上裝有紅外傳感器，當(dāng)小車在地面行走時，黑膠帶地面對光反射程度不一樣，依照反射光強弱分辨出是地板還是黑膠帶。黑膠帶檢測是小車研究中主要一部分，紅外傳感器相當(dāng)于小車眼睛，其探測視角小，方向性強，只對紅外線具備較高靈敏度，從而防止了外界光線干擾；跑道黑帶能夠吸收紅外線，而白色跑道能夠反射紅外線，從而檢測到跑道黑帶。因而選取紅外傳感器作為小車探測器。圖SEQ圖表\*ARABIC2.小車檢測電路紅外傳感器由我們自己焊接完成，其電路以下所表示： +vcc Inc發(fā)射器接收器GND圖3.紅外傳感電路控制器模塊系統(tǒng)采取STM32芯片作為循跡小車中央控制器，完成傳感器信息搜集、電機控制、外部擴展等功效。STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計ARMCortex-M3內(nèi)核。按性能分成兩個不一樣系列：STM32F103“增強型”系列和STM32F101“基本型”系列。增強型系列時鐘頻率達成72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高產(chǎn)品；基本型時鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品價格得到比16位產(chǎn)品大幅提升性能，是16位產(chǎn)品用戶最好選擇。兩個系列都內(nèi)置32K到128K閃存，不一樣是SRAM最大容量和外設(shè)接口組合。時鐘頻率72MHz時，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場上功耗最低產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5mA/MHz。本系統(tǒng)關(guān)鍵控制板是STM32F103最小系統(tǒng)，它由電源電路、實時時鐘、系統(tǒng)時鐘電路、JTAG接口電路、復(fù)位電路、按鍵電路、串口電路等組成。STM32以下列圖所表示：圖SEQ圖表\*ARABIC3STM32芯片圖小車前方裝有五個自制紅外傳感器，當(dāng)紅外傳感器檢測到地面黑線時，將該信號發(fā)送到STM32芯片，STM32芯片經(jīng)過控制電機來控制輪子轉(zhuǎn)速，從而使小車實現(xiàn)直走、轉(zhuǎn)彎、停頓等功效。這么就達成了小車循跡目標(biāo)。電機模塊電機是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞一個電磁裝置，或者將一個形式電能轉(zhuǎn)換成另一個形式電能。電動機是將電能轉(zhuǎn)換為機械能（俗稱馬達），發(fā)電機是將機械能轉(zhuǎn)換為電能。電動機在電路中用字母“M”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“D”）表示。它主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機械動力源,我們這次使用是L9110電機，L9110是為控制和驅(qū)動電機設(shè)計兩通道推挽式功率放大專用集成電路器件，將分立電路集成在單片IC之中，使外圍器件成本降低，整機可靠性提升。該芯片有兩個TTL/CMOS兼容電平輸入，具備良好抗干擾性；兩個輸出端能直接驅(qū)動電機正反向運動，它具備較大電流驅(qū)動能力，每通道能經(jīng)過800mA連續(xù)電流，峰值電流能力可達1.5A；同時它具備較低輸出飽和壓降；內(nèi)置鉗位二極管能釋放感性負載反向沖擊電流，使它在驅(qū)動繼電器、直流電機、步進電機或開關(guān)功率管使用上安全可靠。L9110被廣泛應(yīng)用于玩具汽車電機驅(qū)動、脈沖電磁閥門驅(qū)動，步進電機驅(qū)動和開關(guān)功率管等電路上。下列圖分別為電路圖。圖SEQ圖表\*ARABIC4L9110電機電路圖軟件編程設(shè)計先分析工作原理和工作要求，利用小車前方五個紅外傳感器探測到黑線，然后把信號發(fā)送到STM32芯片，STM32芯片經(jīng)過控制電機來控制輪子轉(zhuǎn)速，從而使小車實現(xiàn)直走、轉(zhuǎn)彎、停頓等功效。這么就達成了小車循跡目標(biāo)。在這次小車設(shè)計中，要求小車在起點時2秒自起，依次經(jīng)過轉(zhuǎn)彎，直行，虛線，十字路口，S彎。分析完要求后，可按照要求編寫對應(yīng)程序，總結(jié)在這為期15天課程設(shè)計中，即使時間很短，但學(xué)到東西有很多，感觸也不少。首先，同為大三學(xué)生，他人卻對這方面很有研究，能給我們教授知識，令人佩服，這也激發(fā)了大家斗志。給大家很大激勵。另外在這次課設(shè)中學(xué)到不不過書本上知識，更提升了我們實踐能力。包含焊接、貼片、組裝小車等，這些在平時學(xué)習(xí)跟生活中學(xué)不到東西，讓這次課設(shè)變得更為生動有趣。除此之外，整個課設(shè)過程中，大家一起努力，大大地提升了自己動手能力。即使課設(shè)時間很緊，很忙碌，但這種充實感代替了疲憊感。學(xué)到了很多東西，增強了動手能力。參考資料[1]《控制電機》楊渝欽[2]《STM32系列ARMCortex-M3微控制器原理與實踐》王詠虹徐煒郝立平[3]《Cortex-M3嵌入式處理器原理與應(yīng)用》范書瑞[4]

《電子元器件與實用電路基礎(chǔ)》韓廣興附錄voidcar_stay(void)//小車停頓速度{ left_pwm=0; right_pwm=0; leftb_pwm=0; rightb_pwm=0;}voidgo_stright(void)//小車直行速度{ left_pwm=40; right_pwm=40; leftb_pwm=0; rightb_pwm=0; }voidgo_stright_slow(void)//小車慢直行速度{ left_pwm=30; right_pwm=30; leftb_pwm=0; rightb_pwm=0;}voidturn_left_slow(void)//左轉(zhuǎn)大彎速度{ left_pwm=20; right_pwm=27; leftb_pwm=0; rightb_pwm=0;}voidturn_right_slow(void)//右轉(zhuǎn)大彎速度{ left_pwm=27; right_pwm=20; leftb_pwm=0; rightb_pwm=0;}voidturn_left_quick(void)//左小彎速度{ left_pwm=5; right_pwm=20; leftb_pwm=0; rightb_pwm=0;}voidturn_right_quick(void)//右小彎速度{ 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.此次設(shè)計主程序/*****************************************************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"/**oˉêy??￡omain*?èê?￡o?÷oˉêy*ê?è?￡o?T*ê?3?￡o?T*/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;//左輪占空比改變—存放器操作 TIM4->CCR3=20;//右輪占空比改變—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;//左輪占空比改變—存放器操作 TIM4->CCR3=right_pwm;//右輪占空比改變—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