STM32寻迹小车详细设计

ID:231968 · 发表于 2017-9-8 20:17

1、概述
智能车辆作为智能交通系统的关键技术之一，是许多高新技术综合集成的
载体。它体现了车辆工程、人工智能、自动控制及计算机技术于一体的综合技术，是未来汽车发展的趋势。
我们组基于STM32F103芯片为控制核心，附以红外传感器采集外界信息的智寻能迹小车，充分利用该芯片的高速运算、处理能力，来实现小车自动识别线路按迹行走。

2、功能描述
实现功能
1：实现小车能够沿着地面上贴的黑色胶带行走。
2：了解红外发射与接收技术，有力体现:智能寻迹功能 3：了解直流电机驱动原理，掌握电机驱动技术；拓展功能
1：添加前置红外，能进行避障；
2：添加超声波测距传感器，可以进行房间地图扫描 3：添加蓝牙或Wi-Fi模块，能实现与pc的通信 4：添加语音控制等。
5：在以后中可以添加摄像头，拍摄视频。

3、详细设计
本系统由4个模块组成：主控模块、路面黑线检测模块、电机驱动模块、电源电路设计。系统顶层结构如图所示：

整个电路系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对管对路面信号进行检测，经过比较器处理之后，送给软件控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。系统方案方框图如图所示。

L298N电机驱动
直流电机电源模块路面黑线检测模块 STM32F103

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3.1 子模块功能介绍 3.1.1 主控模块
主控模块主要是用于控制电机的运动，黑线的检测。我们采用STM32作为
控制器，其性能优良，移植性好，提高了对直流电机的控制效率，并对控制系统进行了模块化设计，有利于智能小车的功能扩展和升级。
3.1.2 路面黑线检测模块
路面黑线检测模块由多对红外收发管组成，通过检测接收到的反射光强，判断黑白线。原理图由红外对管和电压比较器两部分组成，红外对管输出的模拟电压通过电压比较器转换成数字电平输出到单片机。

3.1.3 电机驱动模块
采用双H桥驱动芯片L298。其内部包含4通道逻辑驱动电路，可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。控制芯片的驱动使能端就可以控制驱动电机的速度。L298芯片采用3V(VSS)与5V(VS)直流供电，ENA和ENB分别产生PWM1和PWM2两路PWM波输出，IN1-IN4分别用PC8-PC11实现I／O输出控制电机转动方向。

电机驱动原理图
红外传感器原理图

小车运动状态通过电机A和B的不同方向转动来实现，电机有正转、反转和停止3种状态，每个电机由一对I／O口进行控制。下图是I／O端口状态与电机制动对照表。

3.1.4 电源模块
电源分配电路中，所用的电池是两节3.7V的干电池，用来给STM32开发板供电，红外传感器检测电路采用5V，电机驱动采用3.3V和5V供电。
3.2 系统软件设计
系统软件设计采用C语言编程实现，利用开发板的I/O接口，根据系统需求对各个模块进行初始化配置，以实现其相应的功能，主程序流程如图所示

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