李娜 楊春鶴 王澤昊 婁世超

沈陽(yáng)工學(xué)院信息與控制學(xué)院

淺談基于STM32單片機(jī)的智能車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程

李娜 楊春鶴 王澤昊 婁世超

沈陽(yáng)工學(xué)院信息與控制學(xué)院

介紹了關(guān)于基于STM32的智能車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程,主要通過(guò)硬件和軟件兩部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)物可以完成小車(chē)直線行進(jìn)、四邊形勻速、變速行進(jìn)等一系列基礎(chǔ)的功能和引用紅外模塊同時(shí)能實(shí)現(xiàn)小車(chē)循跡避障的功能。

STM32 智能車(chē) 設(shè)計(jì) 功能

如今智能車(chē)的設(shè)計(jì)過(guò)程方案很多種，本文采用了以STM32單片機(jī)為核心,外加電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊,紅外尋跡模塊，紅外避障模塊，報(bào)警模塊所組成。接下來(lái)詳細(xì)介紹智能車(chē)的設(shè)計(jì)過(guò)程。

1 模塊介紹

1.1 單片機(jī)模塊介紹

智能車(chē)設(shè)計(jì)的核心部分要協(xié)調(diào)整個(gè)外設(shè)工作過(guò)程和相互通信，所以單片機(jī)的選擇很重要，既要考慮速度，又要考慮io引腳資源，還要考慮中斷等一系列問(wèn)題，因此本文采用了適合本設(shè)計(jì)的STM32S103型號(hào)單片機(jī)。該單片機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中需要完成采集數(shù)據(jù)的處理工作，需要完成輸出信號(hào)的控制工作，需要在特殊情況下進(jìn)行報(bào)警控制。

1.2 電機(jī)模塊介紹

智能車(chē)的運(yùn)行是通過(guò)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電機(jī)的運(yùn)行需要高電壓，大電流，直接利用單片機(jī)的IO口來(lái)提供無(wú)法保證電機(jī)正常工作，那么一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊就非常有必要。本文中采用了L298N模塊來(lái)保證電機(jī)的正常工作。單片機(jī)與驅(qū)動(dòng)模塊之間的控制信號(hào)如下：

1.3 紅外循跡和避障模塊

小車(chē)的行進(jìn)過(guò)程中可能會(huì)碰到障礙物，那么小車(chē)需要事前檢測(cè)到，然后進(jìn)行合理的避障處理機(jī)制，本文采用了紅外這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)紅外的避障檢測(cè)過(guò)程，當(dāng)小車(chē)在行進(jìn)過(guò)程中紅外模塊始終發(fā)送出紅外信號(hào)，當(dāng)無(wú)障礙物時(shí)，紅外接收器沒(méi)有接收到紅外信號(hào)，小車(chē)正常運(yùn)行，當(dāng)有障礙物時(shí)，接收模塊接收到信號(hào)，單片機(jī)根據(jù)信號(hào)的變化判斷出小車(chē)遇到障礙物要通過(guò)改變當(dāng)前的行進(jìn)路線進(jìn)行避障處理。小車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中需要按照規(guī)劃的路線循跡行駛，那么紅外模塊就起到了循跡的功能，可以通過(guò)紅外模塊與地面和路線反饋給紅外接收器信號(hào)的不等，單片機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)信號(hào)發(fā)生的變化判斷出小車(chē)與規(guī)定路線的偏差，來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)行方式。

1.4 報(bào)警模塊

小車(chē)在遇到障礙物或者是無(wú)法找到行走的路線時(shí)，要實(shí)時(shí)進(jìn)行報(bào)警來(lái)提示當(dāng)前的狀態(tài)，所以設(shè)計(jì)了報(bào)警模塊。當(dāng)需要報(bào)警的時(shí)候，單片機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路工作，該模塊就可以進(jìn)行聲音和光報(bào)警兩種方式，有效起到提醒的作用。

2 實(shí)現(xiàn)的功能

該設(shè)計(jì)利用單片機(jī)和電機(jī)模塊可以實(shí)現(xiàn)的基本功能包括：直行，后退，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)四種基本功能。

該設(shè)計(jì)利用單片機(jī)和電機(jī)模塊可以實(shí)現(xiàn)的其他功能包括：左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)。

該設(shè)計(jì)利用單片機(jī)和電機(jī)模塊加紅外循跡模塊可以實(shí)現(xiàn)的在基礎(chǔ)功能包括：隨機(jī)設(shè)計(jì)運(yùn)行軌跡，小車(chē)可以自由運(yùn)行在軌道上。

該設(shè)計(jì)利用單片機(jī)和電機(jī)模塊加紅外避障模塊可以實(shí)現(xiàn)的在基礎(chǔ)功能包括：隨機(jī)設(shè)計(jì)障礙物的位置，小車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中一旦碰到障礙物立即停止，當(dāng)障礙物清楚，小車(chē)?yán)^續(xù)運(yùn)行。

該設(shè)計(jì)利用單片機(jī)和電機(jī)模塊加紅外避障模塊加紅外循跡模塊可以實(shí)現(xiàn)的在基礎(chǔ)功能包括：隨機(jī)設(shè)計(jì)障礙物的位置，隨機(jī)設(shè)計(jì)運(yùn)行軌跡，小車(chē)按照軌跡運(yùn)行，當(dāng)碰到障礙物時(shí)，進(jìn)行聲音和光報(bào)警，并在運(yùn)行過(guò)程中一旦碰到障礙物立即停止，當(dāng)障礙物清楚，小車(chē)?yán)^續(xù)運(yùn)行。

3 軟件設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)思路： 先定義好前進(jìn)、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止、后退的子函數(shù)。在主函數(shù)中做if判斷，若兩個(gè)傳感器都感應(yīng)到了障礙物，則調(diào)用停止函數(shù)，讓小車(chē)停止，同時(shí)將PB6置低電平讓蜂鳴器響；若小車(chē)左方有障礙物，則調(diào)用后退、右轉(zhuǎn)函數(shù)，讓小車(chē)先后退再右轉(zhuǎn)，同時(shí)讓蜂鳴器響；若小車(chē)右方有障礙物，則調(diào)用后退、左轉(zhuǎn)函數(shù)，讓小車(chē)先后退再左轉(zhuǎn)，同時(shí)讓蜂鳴器響；若沒(méi)檢測(cè)到障礙物，則調(diào)用直行函數(shù)，同時(shí)將PB6置高電平，蜂鳴器不響。將紅外傳感器跨在黑線兩旁，若小車(chē)向右偏，則小車(chē)左側(cè)傳感器就會(huì)檢測(cè)到黑線，左側(cè)傳感器就沒(méi)有反射信號(hào)，此時(shí)設(shè)置小車(chē)向左轉(zhuǎn)；若小車(chē)向左偏，原理亦然；若兩側(cè)的紅外傳感器都能檢測(cè)到信號(hào)，則證明小車(chē)沒(méi)有走偏，持續(xù)直行。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)測(cè)試，本文設(shè)計(jì)的智能小車(chē)可以完成循跡和避障過(guò)程，同時(shí)可以給出聲音和光報(bào)警，是一種非常適合于學(xué)生來(lái)完成的一個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用是學(xué)生必須掌握的基本技能。

[1] 譚淑梅.簡(jiǎn)析STM32單片機(jī)原理及硬件電路設(shè)計(jì)[J].大慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2014

[2] 楊光祥.STM32單片機(jī)原理與工程實(shí)踐[M].武漢理工大學(xué)出版社,2008

[3] 劉火良，楊森.STM32庫(kù)開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2013