基于STM32的循迹往返小车设计
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2020-08-14
06:53:36
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基于基于STM32的循迹往返小车设计的循迹往返小车设计
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。本文提出了一个基于STM32F103芯片
为控制核心，附以红外传感器采集外界信息和检测障碍物的智能小车系统设计方案。
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。本文提出了一个基于STM32F103芯片为控制核心，附以红外传感器采
集外界信息和检测障碍物的智能小车系统设计方案。充分利用该芯片高速运算、处理能力，来实现小车自动识别路线按迹行
走、躲避障碍物，并且通过LCD显示器实时显示小车运动参数，使用芯片自带的PWM输出功能，步进调节占空比来调节电机
的转速。通过模糊控制和PWM脉宽调制技术的结合，提高了对车位置控制精度。
1 系统硬件电路设计
根据题目中的设计要求，本系统主要由主控单片机模块、电源模块、电机驱动模块、黑线检测模块、液晶显示模块以及电源模
块构成。本系统的方框图如图1所示。
图一 智能小车循迹往返系统方框图
1.1 主控单片机模块
控制器主要用于控制电机的运动，黑线的检测以及相关信息的显示。本设计采用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，并对控制系统进行模块化设计，有利于智能小车的功能扩展和升级。本系统的核心控制板
是STM32F103的最小系统，它由电源电路、实时时钟、系统时钟电路、JTAG接口电路、复位电路、用户LED和按键电路、串
口电路等组成。
本小车由于需要倒车，为了倒车的准确性在小车的前后两端分别安装了两个红外传感器，小车前端两个红外传感器检测的到的
信号输入单片机GPIOB12、GPIOB13，而后端两个红外传感器检测的到的信号输入单片机GPIOB12、GPIOB13，单机片经处
理后通过GPIOE3-GPIOE6驱动电路控制直流电机的转向;显示模块以24寸tft为核心，对记录的结果进行显示。
1.2 路面黑线检测模块
该智能小车在贴有黑线的白纸“路面”上行驶，因此本模块设计需要检测铺在行驶区的黑胶带，由于黑线和白纸对光线的反射系
数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”——黑线。本文采用的是简单实用的检测方法，即红外探测法。采用红外
线控制的反射式红外对管，红外对管只对红外线具有较高灵敏度，从而避免了外界光线的干扰;跑道黑带能够吸收红外线，而
白色跑道能够反射红外线，从而检测到跑道黑带。
图2
采用反射式光电开关来识别轨迹上的黑线标记信号，这种光电开关的红外发射管和接收管位于同一侧，光敏三极管只能接收反
射回的红外光。当车身下面是黑线时，由于黑线吸收部分光，光敏三极管接收到的红外光不能使光敏三极管导通，光电开关输
出高电平，经非门输出低电平。反之，当车身下面是白色的地面时，红外发射管发射的光经其反射后，被接收管接受，光电开
关输出低电平，经非门整形后输出高电平。将非门的输出接至单片机IO口。车在前进和后退过程中，小车每过一道黑线，便
产生一次电平变化，主程序从而调用相应的子程序，随着小车的不断行驶，相应的程序依次被调用执行，使小车在跑道上按设
计要求时快、时慢、时前进、时后退。
1.3 电动机驱动模块
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