嵌入式避障小車設(shè)計報告

2014—20152014—2015學(xué)年第二學(xué)期期末考試《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用》實(shí)踐考核項(xiàng)目設(shè)計說明書專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)號：20120510104姓名：游建雷任課教師：陳立剛2015年5月25日2014—20152014—2015學(xué)年第二學(xué)期期末考試2014—20152014—2015學(xué)年第二學(xué)期期末考試專業(yè)專業(yè).專注專業(yè)專業(yè).專注《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用》實(shí)踐考核項(xiàng)目設(shè)計說明書專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)號：20120510124姓名：鄭旭任課教師：陳立剛專業(yè)專業(yè).專注專業(yè)專業(yè).專注2015年5月25日考核項(xiàng)目及要求項(xiàng)目一：上機(jī)仿真1．考核要點(diǎn)掌握嵌入式系統(tǒng)原理基本知識；包括嵌入式最小系統(tǒng)知識，定時器應(yīng)用，中斷應(yīng)用、接口模塊電路應(yīng)用、PWM及方波的應(yīng)用;熟練使用keil編程軟件編寫各模塊電路的調(diào)試程序。2．仿真要求學(xué)生上機(jī)綜合設(shè)計調(diào)試，硬件電路及程序設(shè)計合理，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。項(xiàng)目二：智能小車硬件電路模塊的選型與制作1．考核要點(diǎn)掌握嵌入式系統(tǒng)、電機(jī)模塊及驅(qū)動、避障模塊在實(shí)際操作中的基本知識；實(shí)驗(yàn)板包括嵌入式最小系統(tǒng)、復(fù)位電路、電機(jī)驅(qū)動模塊電路、避障模塊電路等的選型與制作；(6)熟練使用keil編程軟件編寫各模塊電路的調(diào)試程序。2．作品要求學(xué)生自行運(yùn)用工具進(jìn)行作品的設(shè)計、仿真及演示，達(dá)到正確實(shí)現(xiàn)、布局合理、美觀整潔。項(xiàng)目三：智能小車底盤設(shè)計1．考核要點(diǎn)(1)理解電機(jī)的工作原理；(2)了解部分機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計方法；掌握智能小車的整體安裝方法。2．作品要求學(xué)生獨(dú)立設(shè)計安裝，車身結(jié)構(gòu)美觀，布局合理，功能實(shí)現(xiàn)。目錄TOC\o"1-5"\h\z一．避障小車功能設(shè)計說明4二．硬件設(shè)計52.1元器件選擇5.2.2小車整體架構(gòu)原理設(shè)計處理5三．軟件設(shè)計83.1功能設(shè)計流程圖8.3.2程序設(shè)計目錄9.四．測試與總結(jié)12五．實(shí)物展示13基于ARM的避障小車一．避障小車功能設(shè)計說明基于ARM避障小車是運(yùn)用STM32F103C8T6為核心芯片、以3個傳感器、以及2個L298N電機(jī)為基本構(gòu)架。通過傳感器模塊精確測距離遠(yuǎn)近,將模擬電流信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號,通過改變高低電平,向STM32芯片傳送高電平1，表示前方無障礙。遇到障礙時，正前方傳感器由1變0，表示前方有障礙，通過32芯片驅(qū)動電機(jī)，兩輪反轉(zhuǎn)，向后行駛。當(dāng)左側(cè)遇到障礙，左側(cè)傳感器由1變0，左輪正常行駛，右輪停轉(zhuǎn)，車子向右轉(zhuǎn)。當(dāng)右側(cè)遇到障礙，右側(cè)傳感器由1變0，右輪正常行駛，左輪停轉(zhuǎn)，車子向左轉(zhuǎn)。二．硬件設(shè)計2.1元器件選擇元件數(shù)量STM32F103C8T6芯片1個L298N電機(jī)2個小車車輪2個小車底座1個電源模塊1個紅外傳感器3個傳感器模塊1個萬向輪1個杜邦線若干螺絲螺母若干開關(guān)1個2.2小車整體架構(gòu)原理設(shè)計處理嵌入式最小系統(tǒng)即是在盡可能減少上層應(yīng)用的情況下，能夠使系統(tǒng)運(yùn)行的最小化模塊配置。以ARM內(nèi)核嵌入式微處理器為中心，具有完全相配接的Flash電路、SDRAM電路、JTAG電路、電源電路、晶振電路、復(fù)位信號電路和系統(tǒng)總線擴(kuò)展等，保證嵌入式微處理器正常運(yùn)行的系統(tǒng)，可稱為嵌入式最小系統(tǒng)。對于一個典型的嵌入式最小系統(tǒng)，以ARM處理器為例，其構(gòu)成模塊及其各部分功能如圖1所示，其中ARM微處理器、FLASH和SDRAM模塊是嵌入式最小系統(tǒng)的核心部分。使用L298N芯片驅(qū)動電機(jī)L298N是一個具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動芯片，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用的IO口提供信號，而且?guī)в惺鼓芏?，方便PWM調(diào)速，電路簡單，性能穩(wěn)定，使用比較方便。L298N芯片可以驅(qū)動兩個二相電機(jī),也可以驅(qū)動一個四相電機(jī),正好符合我們小車兩個二相電機(jī)的驅(qū)動要求。電源電路中使用了大量的去耦電容，用于濾除交流成分，使輸出的直流電源更平滑。同時，每個芯片的電源引腳和地之間都連接了這樣的去耦電容，以防止電源噪聲影響元件正常工作。紅外位置傳感器，用漫反射式光電開關(guān)進(jìn)行避障。紅外線光電開關(guān)（光電傳感器）屬于光電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。漫反射式光電開關(guān)是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測物體經(jīng)過時，將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。NorFlash：SST39VF1601是16位寬的存儲器，每次讀操作可取2字節(jié)數(shù)據(jù)，對于S3C2410A來說相應(yīng)于半字節(jié)對其操作地址最小變化值為0x00000002,因此將S3C2410A的ADDR1引腳與SST39VF1601的A0引腳連接,不用ADDR0引腳，其它地址一次遞增連接即可。SDRAM存儲器：此32位總線的存儲器由兩片16位的SDRAM(HY57V561620)組成,使用s3c2410a的Ngcs6片選信號,用U4與數(shù)據(jù)總線的低16相連,U5與數(shù)據(jù)總線的高16位相連。SST39VF1601是16位寬的存儲器，每次讀操作可取2字節(jié)數(shù)據(jù)，對于S3C2410A來說相應(yīng)于半字節(jié)對其操作地址最小變化值為0x00000002，因此將S3C2410A的ADDR1引腳與SST39VF1601的A0引腳連接，不用ADDR0引腳，其它地址一次遞增連接即可。專業(yè)專業(yè).專注*避障電路功能表：傳感器避障電路（上左中左左轉(zhuǎn)信號000001010011100101110111二升沿動作）待執(zhí)行命令右轉(zhuǎn)信號右轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)前進(jìn)注解（“0”表示有障礙物；“1”表示無障礙物）三．軟件設(shè)計3.1功能設(shè)計流程圖否是GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);專業(yè)GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);專業(yè).專注GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);專業(yè)GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);專業(yè).專注3.2程序設(shè)計附錄主函數(shù)#include"stm32f10x.h"#include"LED.h"#include"Key.h"#include"delay.h"inti=0;intmain(void){LED_GPIO_Config();Key_GPIO_Config();while(1){i=Key_Scan();if(i==0){GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7);//前進(jìn)}if(i==1){GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);//右GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7);}if(i==3){GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);//左GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);}if(i==2){//后GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_1)==KEY_ON&GPIO_ReadIn專業(yè)if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_1)==KEY_ON&GPIO_ReadIn專業(yè).專注if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_1)==KEY_ON&GPIO_ReadIn專業(yè)if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_1)==KEY_ON&GPIO_ReadIn專業(yè).專注專業(yè)專業(yè).專注GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_7);}}}檢測障礙函數(shù)#include"stm32f10x.h"#include"Key.h"#include"delay.h"voidKey_GPIO_Config(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;/*開啟按鍵端口(PA0/PA13/PA15)的時鐘*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);/*初始化KEY0-->GPIOA.13,KEY1-->GPIOA.15GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_15;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);}uint8_tKey_Scan(void){if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_3)==KEY_ON&GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_2)==KEY_ON&GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_1)==KEY_ON){return2;//后}if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_3)==KEY_ON&GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_2)==KEY_ON){return1;//右}if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_3)==KEY_ON&GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_1)==KEY_ON){return2;//后}putDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_2)==KEY_ON)膽二“u」n@CXJvdfe、\(NO>'d>THCN—u一d—OIdo<OIda七DQEeQlnduIpe攀—olda七￡—>1u」rnp寸Vdwmvdw、\(NO>'LJJ>rHm—u一d—OIdo<OIda七DQEeQlnduIpe攀—olda七wQmu」rnp也>.務(wù)>ewo號刼」wQmu」rnpTVd目_(NO—>￥Hcrwd—OIdEyvoIdDm?§nduIP@—OIda:H專業(yè)專業(yè).專注專業(yè).專注四．測試與總結(jié)經(jīng)過實(shí)踐測設(shè)小車已能夠正常運(yùn)行，且已達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并且符合實(shí)踐要求。在設(shè)計過程中采用傳感器識別障礙物。但由于存在著一些不可避免干擾因素的影響，如果在加入一定的防干擾裝置小車的性能會有更好的實(shí)用性和可操作性，此外小車還有些許瑕疵，低廉的電動機(jī)價格與其性能息息相關(guān)，劣質(zhì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速過快導(dǎo)致小車在旋轉(zhuǎn)式不穩(wěn)，應(yīng)當(dāng)配置一個調(diào)轉(zhuǎn)速的控制器，來輔助小車進(jìn)行轉(zhuǎn)向。由于是初次設(shè)計，理論與