基于STM32智能循迹避障小车(课程设计报告)

信号与信息处理综合应用设计（报告）

题 目： 基于 STM32 智能循迹避障小车

二级学院：

专 业：

班 级：

学生姓名： 学号：

指导教师：

时 间：

基于 STM32 智能循迹避障小车

（1） 通过编程来控制小车的速度；

（2） 传感器的有效应用；

（3） 新型芯片的采用。

关键词：stm32 芯片、PWM 调速、电动小车、红外对管、循迹、避障、MDK（keil）软件

正文前言

随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和市内电子

大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义

很大。指导教师已经有充分的准备。设计的智能电动小车具有自动寻迹、避障、可程控行驶速度。

根据题目的要求，确定如下方案：在现有玩具电动车的基础上，加红外线传感器和超声波传感

器，实现对电动车的速度、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至 stm32 进行处理，然后由

STM32F101“基本型”系列

STM32F105、STM32F107“互联型”系列

增强型系列时钟频率达到 72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型时钟频率为 36MHz，

以 16 位产品的价格得到比 16 位产品大幅提升的性能，是 32 位产品用户的最佳选择。两个系列都

内置 32K 到 128K 的闪存，不同的是 SRAM 的最大容量和外设接口的组合。时钟频率 72MHz 时，从

闪存执行代码，STM32 功耗 36mA，相当于 0.5mA/MHz。

本次课程设计用的芯片为 stm32f103ze 型

内核：ARM32 位 Cortex-M3 CPU，最高工作频率 72MHz，1.25DMIPS/MHz。单周期乘法和硬件除

法。

存储器：片上集成 32-512KB 的 Flash 存储器。6-64KB 的 SRAM 存储器。

支持的外设：定时器，ADC，DAC，SPI，IIC 和 UART。

方案设计及工作原理

根据题目的要求，有如下方案：

一 调速系统

方案：脉宽调速系统。

PWM 调速系统有下列优点：

（1）由于 PWM 调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直

流电流，电枢电流容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达 1：10000 左右。由于电

流波形好，电动机的损耗和发热都比较小。

（2）同样由于开关频率高，若与快速响应的电机相配合，系统可以获得很宽的频带，因此快

车的前行与倒车，本设计采用了可逆 PWM 变换器。可逆 PWM 变换器主电路的结构式有 H 型、T 型等

类型。我们在设计中采用了常用的双极式 H 型变换器，它是由 4 个三极电力晶体管和 4 个续流二

极管组成的桥式电路。

二 检测系统

检测系统主要实现光电检测，即利用各种传感器对电动车的避障、位置、行车状态进行测量。

行车起始、终点及光线检测：

本系统采用反射式红外线光电传感器用于检测路面的起始、终点（黑线），玩具车底盘上沿黑

线放置，以适应起始的记数开始和终点的停车的需要。

行车方向检测电路采用反射接收原理配置了一对红外线发射、接收传感器。该电路包括一个红

速,通过软件改变脉冲调宽波形的占空比,实现调速。最后经反接制动实现停车。前行与倒车控制电

路的核心是桥式电路和继电器。电桥上设置有两组开关，一组常闭，另一组常开。方案设计流程图

如下图所示：

各功能模块设计和仿真

1、电机模块

模块接口说明

+5V：芯片电压 5V。

VCC：电机电压，最大可接 50V。

GND：共地接法。

{ GPIO_InitTypeDef GPIO_Initstrut;

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitstrut;

TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitstrut;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_AFIO|RCC_APB2Periph

_GPIOA,ENABLE);

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);

GPIO_Initstrut.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;

GPIO_Initstrut.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1; //TIM3 通道 3、4

GPIO_Initstrut.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Initstrut);