基于stm32的智能循跡小車(chē)的設(shè)計(jì)

1、燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)題目：基于stm32的智能循跡小車(chē)的設(shè)計(jì)學(xué)院（系）： 理學(xué)院 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 12級(jí)智能傳感器 學(xué) 號(hào)： 120108040006 學(xué)生姓名： 賀紅紅 指導(dǎo)教師： 杜會(huì)靜 徐超 教師職稱(chēng)： 副教授 講師 燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)院（系）： 理學(xué)院 基層教學(xué)單位：12級(jí)智能傳感器 學(xué) 號(hào)120108040006學(xué)生姓名賀紅紅專(zhuān)業(yè)（班級(jí)）12級(jí)智能傳感器設(shè)計(jì)題目基于stm32的智能循跡小車(chē)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) 設(shè)計(jì)參數(shù)： 以smt32作為主控制器，由紅外傳感器作為檢測(cè)工具，兩者相輔相成，控制電機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 設(shè)計(jì)要求1. 按要求組裝好小車(chē)，編寫(xiě)程序，使得小車(chē)按下按鍵

2、后停兩秒自啟，并沿著黑膠帶行駛，到達(dá)終點(diǎn)線后停止。2. 在滿(mǎn)足1的條件下，調(diào)試小車(chē)，使小車(chē)走的快而穩(wěn)。工作量 15個(gè)工作日 平均每個(gè)工作日約8小時(shí)工作計(jì)劃 2015/6/27-2015/7/1 焊接stm32開(kāi)發(fā)板，組裝小車(chē)。2015/7/2-2014/7/10 學(xué)習(xí)stm 32開(kāi)發(fā)板的使用，進(jìn)行編程練習(xí)。調(diào)試小車(chē)2015/7/11 課設(shè)結(jié)題答辯。參考資料1控制電機(jī) 楊渝欽2 stm32系列arm cortex-m3微控制器原理與實(shí)踐王詠虹 徐煒 郝立平3cortex-m3嵌入式處理器原理與應(yīng)用范書(shū)瑞4電子元器件與實(shí)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(shuō)明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教

3、師、基層教學(xué)單位、系部各一份。年 月 日 基于stm32的智能循跡小車(chē)的設(shè)計(jì)賀紅紅 理學(xué)院12級(jí)智能傳感器摘要：主要分析了基于stm32的小車(chē)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，此系統(tǒng)主要包括stm32控制器、按鍵控制電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、紅外探測(cè)電路等。以stm32為主控芯片及其外圍擴(kuò)展電路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體功能，用紅外探測(cè)電路實(shí)現(xiàn)小車(chē)循跡功能，小車(chē)速度由pwm波控制，控制電動(dòng)小車(chē)的速度及轉(zhuǎn)向，從而使小車(chē)順利通過(guò)直線，虛線，十字路口，s彎，實(shí)現(xiàn)循跡功能。在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了電機(jī)控制功能，led顯示功能，以及小車(chē)簡(jiǎn)單循跡的軟件設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵字： stm32 電機(jī) 傳感器 pwm keildesign of int

4、elligent tracking car based on stm32 abstract:. mainly analyzes the design process of the car control system based on stm32, this system mainly includes the stm32 controller, button control circuit, motor drive circuit, infrared detection circuit, etc. stm32 as main control chip and extend the perip

5、heral circuit to realize the whole system function, the function of infrared detection circuit is used to implement the car tracking, vehicle speed is controlled by a pwm wave, control the speed of the electric car and steering, which makes the car pass straight line, dotted line, intersection, s be

6、nding, realize the tracking function. on the basis of the hardware design to realize the function of motor control, led display function, and software design scheme of simple car tracking.keywords:stm32、 the motor、 the sensor、 pwm、 keil.學(xué)習(xí)目的 1. 學(xué)習(xí)stm32工作原理及使用方法； 2. 學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)； 3. 學(xué)習(xí)編程并掌握軟件調(diào)試。二二一二二一年四

7、月十三日學(xué)習(xí)軟件keil uvision、串口獵人學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)會(huì)利用stm32和紅外線傳感器設(shè)計(jì)智能循跡小車(chē)一、 引言智能車(chē)輛作為智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是許多高新技術(shù)綜合集成的載體。它體現(xiàn)了車(chē)輛工程、人工智能、自動(dòng)控制及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的綜合技術(shù)，是未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的趨勢(shì)。本文提出了一個(gè)基于stm32芯片為控制核心，附以紅外傳感器采集外界信息的智能小車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。充分利用該芯片高速運(yùn)算、處理能力，來(lái)實(shí)現(xiàn)小車(chē)自動(dòng)識(shí)別路線按跡行走，自帶的pwm輸出功能，調(diào)節(jié)占空比來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過(guò)模糊控制和pwm脈寬調(diào)制技術(shù)的結(jié)合，提高了對(duì)車(chē)位置控制精度。智能循跡小車(chē)組裝組裝步驟：一、 第一步：電路部分基本

8、焊接二、 電路焊接部分比較簡(jiǎn)單，焊接順序按照元件高度從低到高的原則，首先焊接8個(gè)電阻，焊接時(shí)可用萬(wàn)用表確認(rèn)阻值是否正確，焊接有極性的元件如三極管、led指示燈、電解電容、芯片務(wù)必分清楚極性盡量參考圖片的元件方向焊接，焊接時(shí)間不能太長(zhǎng)否則容易焊壞。初步焊接完成后請(qǐng)務(wù)必細(xì)心核對(duì)，防止粗三、 提供的小車(chē)元器件有小車(chē)主板，電機(jī)，stm32芯片，紅外傳感器，電池插座，螺絲螺母，電池，車(chē)輪，排線等。按照說(shuō)明書(shū)及圖片安裝小車(chē)，其中有一點(diǎn)與說(shuō)明書(shū)不同：按照正常把電機(jī)與車(chē)輪裝在主板上，但是此時(shí)，小車(chē)前排傳感器與電機(jī)和車(chē)輪較近，這對(duì)反應(yīng)時(shí)間有很大的影響，這時(shí)我們就會(huì)把電機(jī)反過(guò)來(lái)裝，這樣距離較遠(yuǎn)，調(diào)整反應(yīng)時(shí)間，小車(chē)

9、會(huì)走的相對(duì)較穩(wěn)。組裝好的小車(chē)如下圖所示：圖 1.小車(chē)正反面二、 傳感器檢測(cè)模塊 小車(chē)上裝有紅外傳感器，當(dāng)小車(chē)在地面行走時(shí)，黑膠帶地面對(duì)光的反射程度不一樣，根據(jù)反射光的強(qiáng)弱分辨出是地板還是黑膠帶。黑膠帶檢測(cè)是小車(chē)研究中重要的一部分，紅外傳感器相當(dāng)于小車(chē)的眼睛，其探測(cè)視角小，方向性強(qiáng)，只對(duì)紅外線具有較高靈敏度，從而避免了外界光線的干擾；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(cè)到跑道黑帶。因而選用紅外傳感器作為小車(chē)探測(cè)器。圖 2.小車(chē)檢測(cè)電路 紅外傳感器由我們自己焊接完成，其電路如下所示： +vccinc 發(fā)射器 接受器 gnd 圖3.紅外傳感電路 三、 控制器模塊 系統(tǒng)采用stm

10、32芯片作為循跡小車(chē)的中央控制器，完成傳感器信息收集、電機(jī)控制、外部擴(kuò)展等功能。stm32系列基于專(zhuān)為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的arm cortex-m3內(nèi)核。按性能分成兩個(gè)不同的系列：stm32f103“增強(qiáng)型”系列和stm32f101“基本型”系列。增強(qiáng)型系列時(shí)鐘頻率達(dá)到72mhz，是同類(lèi)產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時(shí)鐘頻率為36mhz，以16位產(chǎn)品的價(jià)格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品用戶(hù)的最佳選擇。兩個(gè)系列都內(nèi)置32k到128k的閃存，不同的是sram的最大容量和外設(shè)接口的組合。時(shí)鐘頻率72mhz時(shí)，從閃存執(zhí)行代碼，stm32功耗36ma，是32位市場(chǎng)

11、上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5ma/mhz。本系統(tǒng)的核心控制板是stm32f103的最小系統(tǒng)，它由電源電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、系統(tǒng)時(shí)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如下圖所示：圖 3 stm32芯片圖 小車(chē)前方裝有五個(gè)自制的紅外傳感器，當(dāng)紅外傳感器檢測(cè)到地面黑線時(shí)，將該信號(hào)發(fā)送到stm32芯片，stm32芯片通過(guò)控制電機(jī)來(lái)控制輪子的轉(zhuǎn)速，從而使小車(chē)實(shí)現(xiàn)直走、轉(zhuǎn)彎、停止等功能。這樣就達(dá)到了小車(chē)循跡的目的。四、 電機(jī)模塊 電機(jī)是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置，或者將一種形式的電能轉(zhuǎn)換成另一種形式的電能。電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能（俗稱(chēng)馬達(dá)），發(fā)

12、電機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。電動(dòng)機(jī)在電路中用字母“m”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“d”）表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源,我們這次使用的是l9110電機(jī)，l9110 是為控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)的兩通道推挽式功率放大專(zhuān)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(jī)可靠性提高。該芯片有兩個(gè) ttl/cmos 兼容電平的輸入，具有良好的抗干擾性；兩個(gè)輸出端能直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反向運(yùn)動(dòng)，它具有 較大的電流驅(qū)動(dòng)能力，每通道能通過(guò) 800ma 的持續(xù)電流，峰值電流能力可達(dá) 1.5a；同時(shí)它 具有較低的輸出飽和壓降；內(nèi)置的鉗位二極管能釋放感性負(fù)載的反向沖擊電流，使它在驅(qū)動(dòng)

13、 繼電器、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)或開(kāi)關(guān)功率管的使用上安全可靠。l9110 被廣泛應(yīng)用于玩具汽 車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、脈沖電磁閥門(mén)驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和開(kāi)關(guān)功率管等電路上。下圖分別為電路圖。 圖 4 l9110電機(jī)電路圖五、 軟件編程設(shè)計(jì) 先分析工作原理和工作要求，利用小車(chē)前方的五個(gè)紅外傳感器探測(cè)到黑線，然后把信號(hào)發(fā)送到stm32芯片，stm32芯片通過(guò)控制電機(jī)來(lái)控制輪子的轉(zhuǎn)速，從而使小車(chē)實(shí)現(xiàn)直走、轉(zhuǎn)彎、停止等功能。這樣就達(dá)到了小車(chē)循跡的目的。在這次小車(chē)的設(shè)計(jì)中，要求小車(chē)在起點(diǎn)時(shí)2秒自起，依次通過(guò)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(xiě)對(duì)應(yīng)程序，六、 總結(jié) 在這為期15天的課程設(shè)計(jì)中，雖然

14、時(shí)間很短，但學(xué)到的東西有很多，感觸也不少。首先，同為大三學(xué)生，別人卻對(duì)這方面很有研究，能給我們教授知識(shí)，令人佩服，這也激發(fā)了大家的斗志。給大家很大的鼓勵(lì)。另外在這次課設(shè)中學(xué)到的不僅是課本上的知識(shí)，更提高了我們的實(shí)踐能力。包括焊接、貼片、組裝小車(chē)等，這些在平時(shí)學(xué)習(xí)跟生活中學(xué)不到的東西，讓這次課設(shè)變得更為生動(dòng)有趣。除此之外，整個(gè)課設(shè)過(guò)程中，大家一起努力，大大地提高了自己的動(dòng)手能力。雖然課設(shè)時(shí)間很緊，很忙碌，但這種充實(shí)感代替了疲憊感。學(xué)到了很多東西，增強(qiáng)了動(dòng)手能力。七、 參考資料 1控制電機(jī) 楊渝欽2 stm32系列arm cortex-m3微控制器原理與實(shí)踐王詠虹 徐煒 郝立平3cortex-m3

15、嵌入式處理器原理與應(yīng)用范書(shū)瑞4電子元器件與實(shí)用電路基礎(chǔ)韓廣興八、 附錄 void car_stay(void) /小車(chē)停止速度left_pwm=0; right_pwm=0; leftb_pwm=0;rightb_pwm=0;void go_stright(void) /小車(chē)直行速度left_pwm=40; right_pwm=40;leftb_pwm=0;rightb_pwm=0;void go_stright_slow(void) /小車(chē)慢直行速度left_pwm=30; right_pwm=30; leftb_pwm=0;rightb_pwm=0;void turn_left_slow(

16、void) /左轉(zhuǎn)大彎速度left_pwm=20; right_pwm=27;leftb_pwm=0;rightb_pwm=0;void turn_right_slow(void) /右轉(zhuǎn)大彎速度left_pwm=27; right_pwm=20;leftb_pwm=0;rightb_pwm=0;void turn_left_quick(void) /左小彎速度left_pwm=5; right_pwm=20;leftb_pwm=0;rightb_pwm=0;void turn_right_quick(void) /右小彎速度left_pwm=20; right_pwm=5;leftb_pwm

17、=0;rightb_pwm=0;void turn_back(void) /后退速度left_pwm=0; right_pwm=0; leftb_pwm=10;rightb_pwm=10;2.本次設(shè)計(jì)主程序/*name:main.c*discribe :*libery edition:st3.5.0*writer :fs*/#include stm32f10x.h#include pwm.h#include key.h#include gpio.h#include xunji.h#include time.h/* * main * * * */ uint8_t left1,left2,mid,

18、right1,right2; uint16_t left_pwm=0,right_pwm=0,leftb_pwm=0,rightb_pwm=0; uint16_t time=0,final_stay_time=0; uint32_t delay_time1=0x31450,delay_time2=0x31450;/10100ms void delay_2s(void); void delay_(_io u32 ncount); void final_stay(void);int main(void)key_gpio_config();tim4_pwm_init();infrared_gpio_

19、config();tim2_nvic_configuration();tim2_configuration();while(1)if(key_scan(gpioc,gpio_pin_1)=key_on)delay_2s();tim4-ccr1=20; /左輪占空比改變寄存器操作tim4-ccr3=20; /右輪占空比改變寄存器操作break;while (1) left2=rd_left2;left1=rd_left1;mid=rd_mid;right1=rd_right1;right2=rd_right2;tim4-ccr1=left_pwm; /左輪占空比改變寄存器操作tim4-ccr3=right_pwm; /右輪占空比改變寄存器操作if(mid )go_stright();elseif(left1)turn_left_slow();else if(left2)turn_left_quick();else if(right1)turn_right_slow();else if(right2)turn_right_quick();else if(left2=1 & left1=1 & right1=1 & right2=1