淺談基于STM32單片機的智能車設(shè)計過程

李娜 楊春鶴 王澤昊 婁世超

沈陽工學院信息與控制學院

淺談基于STM32單片機的智能車設(shè)計過程

李娜 楊春鶴 王澤昊 婁世超

沈陽工學院信息與控制學院

介紹了關(guān)于基于STM32的智能車設(shè)計過程,主要通過硬件和軟件兩部分來實現(xiàn)。實物可以完成小車直線行進、四邊形勻速、變速行進等一系列基礎(chǔ)的功能和引用紅外模塊同時能實現(xiàn)小車循跡避障的功能。

STM32 智能車 設(shè)計 功能

如今智能車的設(shè)計過程方案很多種，本文采用了以STM32單片機為核心,外加電機驅(qū)動模塊,紅外尋跡模塊，紅外避障模塊，報警模塊所組成。接下來詳細介紹智能車的設(shè)計過程。

1 模塊介紹

1.1 單片機模塊介紹

智能車設(shè)計的核心部分要協(xié)調(diào)整個外設(shè)工作過程和相互通信，所以單片機的選擇很重要，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題，因此本文采用了適合本設(shè)計的STM32S103型號單片機。該單片機在整個系統(tǒng)中需要完成采集數(shù)據(jù)的處理工作，需要完成輸出信號的控制工作，需要在特殊情況下進行報警控制。

1.2 電機模塊介紹

智能車的運行是通過電機的運轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的，電機的運行需要高電壓，大電流，直接利用單片機的IO口來提供無法保證電機正常工作，那么一個驅(qū)動模塊就非常有必要。本文中采用了L298N模塊來保證電機的正常工作。單片機與驅(qū)動模塊之間的控制信號如下：

1.3 紅外循跡和避障模塊

小車的行進過程中可能會碰到障礙物，那么小車需要事前檢測到，然后進行合理的避障處理機制，本文采用了紅外這種方式來實現(xiàn)紅外的避障檢測過程，當小車在行進過程中紅外模塊始終發(fā)送出紅外信號，當無障礙物時，紅外接收器沒有接收到紅外信號，小車正常運行，當有障礙物時，接收模塊接收到信號，單片機根據(jù)信號的變化判斷出小車遇到障礙物要通過改變當前的行進路線進行避障處理。小車在運行過程中需要按照規(guī)劃的路線循跡行駛，那么紅外模塊就起到了循跡的功能，可以通過紅外模塊與地面和路線反饋給紅外接收器信號的不等，單片機實時檢測信號發(fā)生的變化判斷出小車與規(guī)定路線的偏差，來實時調(diào)整運行方式。

1.4 報警模塊

小車在遇到障礙物或者是無法找到行走的路線時，要實時進行報警來提示當前的狀態(tài)，所以設(shè)計了報警模塊。當需要報警的時候，單片機發(fā)出報警信號驅(qū)動報警電路工作，該模塊就可以進行聲音和光報警兩種方式，有效起到提醒的作用。

2 實現(xiàn)的功能

該設(shè)計利用單片機和電機模塊可以實現(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)計利用單片機和電機模塊可以實現(xiàn)的其他功能包括：左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)。

該設(shè)計利用單片機和電機模塊加紅外循跡模塊可以實現(xiàn)的在基礎(chǔ)功能包括：隨機設(shè)計運行軌跡，小車可以自由運行在軌道上。

該設(shè)計利用單片機和電機模塊加紅外避障模塊可以實現(xiàn)的在基礎(chǔ)功能包括：隨機設(shè)計障礙物的位置，小車在運行過程中一旦碰到障礙物立即停止，當障礙物清楚，小車繼續(xù)運行。

該設(shè)計利用單片機和電機模塊加紅外避障模塊加紅外循跡模塊可以實現(xiàn)的在基礎(chǔ)功能包括：隨機設(shè)計障礙物的位置，隨機設(shè)計運行軌跡，小車按照軌跡運行，當碰到障礙物時，進行聲音和光報警，并在運行過程中一旦碰到障礙物立即停止，當障礙物清楚，小車繼續(xù)運行。

3 軟件設(shè)計

設(shè)計思路： 先定義好前進、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，若兩個傳感器都感應到了障礙物，則調(diào)用停止函數(shù)，讓小車停止，同時將PB6置低電平讓蜂鳴器響；若小車左方有障礙物，則調(diào)用后退、右轉(zhuǎn)函數(shù)，讓小車先后退再右轉(zhuǎn)，同時讓蜂鳴器響；若小車右方有障礙物，則調(diào)用后退、左轉(zhuǎn)函數(shù)，讓小車先后退再左轉(zhuǎn)，同時讓蜂鳴器響；若沒檢測到障礙物，則調(diào)用直行函數(shù)，同時將PB6置高電平，蜂鳴器不響。將紅外傳感器跨在黑線兩旁，若小車向右偏，則小車左側(cè)傳感器就會檢測到黑線，左側(cè)傳感器就沒有反射信號，此時設(shè)置小車向左轉(zhuǎn)；若小車向左偏，原理亦然；若兩側(cè)的紅外傳感器都能檢測到信號，則證明小車沒有走偏，持續(xù)直行。

4 結(jié)論

經(jīng)過測試，本文設(shè)計的智能小車可以完成循跡和避障過程，同時可以給出聲音和光報警，是一種非常適合于學生來完成的一個設(shè)計過程。因此，單片機的學習、開發(fā)與應用是學生必須掌握的基本技能。

[1] 譚淑梅.簡析STM32單片機原理及硬件電路設(shè)計[J].大慶師范學院學報，2014

[2] 楊光祥.STM32單片機原理與工程實踐[M].武漢理工大學出版社,2008

[3] 劉火良，楊森.STM32庫開發(fā)實戰(zhàn)指南[M]. 機械工業(yè)出版社，2013