STM32尋跡小車詳細設(shè)計

ID:231968 · 發(fā)表于 2017-9-8 20:17

1、概述
智能車輛作為智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是許多高新技術(shù)綜合集成的
載體。它體現(xiàn)了車輛工程、人工智能、自動控制及計算機技術(shù)于一體的綜合技術(shù)，是未來汽車發(fā)展的趨勢。
我們組基于STM32F103芯片為控制核心，附以紅外傳感器采集外界信息的智尋能跡小車，充分利用該芯片的高速運算、處理能力，來實現(xiàn)小車自動識別線路按跡行走。

2、功能描述
實現(xiàn)功能
1：實現(xiàn)小車能夠沿著地面上貼的黑色膠帶行走。
2：了解紅外發(fā)射與接收技術(shù)，有力體現(xiàn):智能尋跡功能 3：了解直流電機驅(qū)動原理，掌握電機驅(qū)動技術(shù)；拓展功能
1：添加前置紅外，能進行避障；
2：添加超聲波測距傳感器，可以進行房間地圖掃描 3：添加藍牙或Wi-Fi模塊，能實現(xiàn)與pc的通信 4：添加語音控制等。
5：在以后中可以添加攝像頭，拍攝視頻。

3、詳細設(shè)計
本系統(tǒng)由4個模塊組成：主控模塊、路面黑線檢測模塊、電機驅(qū)動模塊、電源電路設(shè)計。系統(tǒng)頂層結(jié)構(gòu)如圖所示：

整個電路系統(tǒng)分為檢測、控制、驅(qū)動三個模塊。首先利用光電對管對路面信號進行檢測，經(jīng)過比較器處理之后，送給軟件控制模塊進行實時控制，輸出相應的信號給驅(qū)動芯片驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，從而控制整個小車的運動。系統(tǒng)方案方框圖如圖所示。

L298N電機驅(qū)動
直流電機電源模塊路面黑線檢測模塊 STM32F103

(window.cproArray = window.cproArray || []).push({ id: "u3054371" });

3.1 子模塊功能介紹 3.1.1 主控模塊
主控模塊主要是用于控制電機的運動，黑線的檢測。我們采用STM32作為
控制器，其性能優(yōu)良，移植性好，提高了對直流電機的控制效率，并對控制系統(tǒng)進行了模塊化設(shè)計，有利于智能小車的功能擴展和升級。
3.1.2 路面黑線檢測模塊
路面黑線檢測模塊由多對紅外收發(fā)管組成，通過檢測接收到的反射光強，判斷黑白線。原理圖由紅外對管和電壓比較器兩部分組成，紅外對管輸出的模擬電壓通過電壓比較器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平輸出到單片機。

3.1.3 電機驅(qū)動模塊
采用雙H橋驅(qū)動芯片L298。其內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路，可以方便的驅(qū)動兩個直流電機，或一個兩相步進電機。控制芯片的驅(qū)動使能端就可以控制驅(qū)動電機的速度。L298芯片采用3V(VSS)與5V(VS)直流供電，ENA和ENB分別產(chǎn)生PWM1和PWM2兩路PWM波輸出，IN1-IN4分別用PC8-PC11實現(xiàn)I／O輸出控制電機轉(zhuǎn)動方向。

電機驅(qū)動原理圖
紅外傳感器原理圖

小車運動狀態(tài)通過電機A和B的不同方向轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)，電機有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止3種狀態(tài)，每個電機由一對I／O口進行控制。下圖是I／O端口狀態(tài)與電機制動對照表。

3.1.4 電源模塊
電源分配電路中，所用的電池是兩節(jié)3.7V的干電池，用來給STM32開發(fā)板供電，紅外傳感器檢測電路采用5V，電機驅(qū)動采用3.3V和5V供電。
3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件設(shè)計采用C語言編程實現(xiàn)，利用開發(fā)板的I/O接口，根據(jù)系統(tǒng)需求對各個模塊進行初始化配置，以實現(xiàn)其相應的功能，主程序流程如圖所示

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