孫李生

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高，近幾年無人駕駛逐漸火熱，而無人駕駛汽車是智能小車的一種。本設(shè)計是基于STM32F429IGT6開發(fā)板制作的數(shù)字智能化小車，主要功能有：紅外尋跡、超聲波避障、WIFI和藍牙通信、WPM占空比控制IO口電流輸出和周圍溫度監(jiān)測。采用模塊化，結(jié)合具體實際情況，具有擴展性好、操作便捷、傳輸安全和控制簡單等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：stm32；智能小車；傳感器；無線通信

一、引言

智能汽車作為一種全新的汽車概念和汽車產(chǎn)品，在不久的將來會成為汽車生產(chǎn)和汽車市場的主流產(chǎn)品。因此，為了規(guī)范智能汽車的研究設(shè)計開發(fā)生產(chǎn)和銷售，避免將來可能發(fā)生的混亂局面和減少不必要的損失，應(yīng)該在智能汽車出現(xiàn)之初，就抓緊相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究制定工作。本文就是這一背景下提出對智能小車的研究，并取得了一定的成果。

二、整體系統(tǒng)框架

本系統(tǒng)所設(shè)計的智能小車系統(tǒng)主要由以Cortex-M4為架構(gòu)STM32F429IGT6為主要控制芯片，其中結(jié)合采用了超聲波測距模塊， 紅外傳感器、電機驅(qū)動模塊，溫度傳感器、無線通信模塊、攝像頭、按鍵和蜂鳴器及相應(yīng)外圍電路組成，可由手機端的app控制小車。通過按鍵可選擇小車工作模式， 紅外傳感器采集道路信息及測量車速， 通過電機驅(qū)動模塊驅(qū)動電機，小車根據(jù)賽道狀況結(jié)合車輪轉(zhuǎn)速， 完成特定軌跡。通過超聲波測距，當(dāng)小車遇到障礙物時蜂鳴器會發(fā)出警報并自行避開。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

（一）系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1.超聲波避障模塊

采用的超聲波模塊是HC-SR04，模塊的工作方式如下：

當(dāng)觸發(fā)信號發(fā)出10μs的高電平之后，模塊自動發(fā)出8個40Khz的方波，并自動檢測是否有信號返回；通過程序算法計算小車與障礙物之間的距離，但距離大于10cm時不做警報；當(dāng)距離小于10cm時，此時蜂鳴器響起，紅色的LED發(fā)出警報色，同時采用了pwm電脈沖，蜂鳴器響應(yīng)的頻率和LED閃爍的頻率將隨著距離的縮小而線性地去提高。

2.紅外尋跡模塊

由紅外線發(fā)射和接收管、LM339電壓比較器及其周圍其他元器件組成；一般的尋跡模塊只是單限比較器，沒有加入遲滯電路，輸出電壓會隨著輸入電壓的干擾，最終導(dǎo)致小車實際的機動性能不夠靈活。

3.電機驅(qū)動模塊

采用的是L298N電機驅(qū)動模塊和28BYJ-48步進電機，其中L298電機驅(qū)動模塊可驅(qū)動電壓在+5-+35V之間。

4.溫度與時間模塊

由溫度傳感器DS18B20和STM32F429IGT6內(nèi)部的TIM（定時器）組成，實時監(jiān)測周圍環(huán)境的溫度，對實際車輛進行仿真，避免了小車電機和控制器運行出現(xiàn)意外事件。

5.無線通信模塊及攝像頭

通信采用的是基于SDIO接口，符合wifi無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的SDIO-Wifi模塊，有傳輸數(shù)據(jù)快，兼容SD、MMC接口等特點。攝像頭方面用的是500萬像素的高清攝像頭OV5640，彩色，2592*1944分辨率。

當(dāng)然，為了進一步保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還啟動了備用通信方式——藍牙。

采用的是BH-HC05藍牙串口模塊，支持的頻率范圍在4800-1382400之間，本項目采用的是9600的波特率。在安卓手機app上配對相對應(yīng)的藍牙設(shè)備即可。

（二）系統(tǒng)的軟件設(shè)計

該系統(tǒng)選用了STM32F429IGT6作為主控芯片，工作頻率高達180多MHZ，具有17TIM，3個ADC通道。

下圖為系統(tǒng)的執(zhí)行流程：

當(dāng)通上電源，系統(tǒng)初始化后可通過無線通信方式開啟小車。當(dāng)然，可以通過小車上的按鍵去打開L298N驅(qū)動去驅(qū)動車輪進行特定的軌跡行駛，也可以通過手機上的app進行控制。

此時，我們事先在app上設(shè)定了小車的左右轉(zhuǎn)、前后進、緊急停止、關(guān)閉警報裝置（LED和蜂鳴器）和控制小車攝像頭的開關(guān)；通過app上的頁面也可以實時監(jiān)測到小車的周圍溫度和與障礙物之間的距離。

以下為小車的尋跡行駛：

當(dāng)我們手動或者通過無線通信方式啟動小車之后，小車的紅外尋跡模塊會實時收到從外界返回來的數(shù)據(jù)，通過高低電平去判斷走的路線是否為黑線，并通過多個傳感器返回的電平數(shù)值去判斷是否要進行拐彎操作。

三、結(jié)語

本文研究了一種通過無線通信方式，實現(xiàn)移動終端與智能小車之間實現(xiàn)實時傳輸圖像，超聲波避障、紅外尋跡、實時報警、通過手機的app去控制小車的行動；從而達到了通過小車可實時監(jiān)測周圍環(huán)境、自我保護、實用簡單便捷穩(wěn)定的目的，體現(xiàn)了小車的多功能和智能性。

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