基于stm32的智能小车(远程控制、避障、循迹)

嵌入式悦翔园 2022-07-21 11:40

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学完stm32,总是想做点东西“大显身手”一下,智能小车就成了首选项目,其核心只是就是PWM输出,I/O口引脚电平判断。

硬件清单

  • STM32C8T6核心板  一块
  • L298N电机驱动  两个
  • 2.4G无线通讯模块  一个
  • 红外壁障模块  两个
  • 红外循迹模块  两个
  • 电源转换模块  一个
  • 18650供电电池  两节
  • 带电机轮子的小车支架(自带tt电机)  一个
  • 电子产品专用胶  一支LED灯  若干

先让小车跑起来

我们在淘宝上买的那种智能小车底板都是自带tt电机的,不管我们用那种控制方式,首先要做的都是让电机先跑起来。

驱动一个电机转动

说到驱动电机,就不得不说一下L298N(电机驱动)了,为什么要说L298N呢?

当时我第一次用电机的时候,也很疑惑,为什么要用L298N,我电机是5v的,直接连上单片机IO口,让其输出高低电平不久能控制电机转动吗????但其实是不是的,IO口确实能输出5V的电压,也确实是和电机的电压一样,但大家不要忽略IO口输出的电流,也就是驱动能力。IO口输出的电流太小了,根本带不动电机啊。。。。举个例子:“可以想象一下让一个小伙子去耕地,他肯定拉不动,但如果给他一头牛,就让小伙拿着小皮鞭赶牛,让牛去耕地,very  esay。”

而L298N的作用和刚刚说的“牛”的作用一样,,我们只需用单片机IO口控制L298N的工作,其他的脏活累活全让L298n去做,,好奸商的感觉  哈哈哈哈。

L298n电源接口的接线:

  • 电源12V正极→L298n正极

  • 电源12V负极、单片机GND→L298n的GND

  • L298n的5V输出→单片机的5V(用L298n产生的5V给单片机供电)

具体如何控制正反转及停止的:简单说IN1、IN2依次输出(0,1)正传,输出(1,1)反转,输出(1,1)制动。

那我们只需要输出不同电平就能驱动电机正反转了,但是为了控制电机的转速,不能单纯的输出1、0,可以用PWM控制,通过调整PWM的占空比,就能控制电机的转速。(很好理解吧,我们日常开私家车,也不是一脚踩足油门,一脚刹车踩到底,而是均匀的升速,或者均匀的降速)这就是PWM的功能。

控制小车前进、后退、左转、右转

刚刚已经了解了如何驱动一个电机的转动,那控制小车的前进方向,无非就是四个轮子搭配着运行。

前行:四个轮子都顺转

后退:四个轮子都逆转

左转:左侧两个轮子不动,右边两个轮子往前走。

右转:右侧两个轮子不动,左边两个轮子往前走。

四个电机,需要两个定时器TIM1、TIM4两个定时器产生两路PWM,一路PWM又有四个通道,一共8个通道,因为两个逻辑输入控制L298n的一个电机呀(这8路pwm输出都是连接到L298N的逻辑输入端)。

驱动程序代码

PWM.C

#include "timer_pwm.h"
#include "led.h"
#include "usart.h"
 
 
// TIM1_PWM输出初始化 
// TIM1_CH1 = PA8
// TIM1_CH2 = PA9
// TIM1_CH3 = PA10
// TIM1_CH4 = PA11
 
// TIM1_Reload_Num   = TIM1自动重装值
// TIM1_Frequency_Divide = 时钟预分频数
//-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
void TIM1_PWM_Init(void)
{  
 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
 TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
 
 
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);   // 使能TIM1时钟 
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);     // 使能GPIOB时钟
   
    // 配置IO模式
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TIM1_CH1_GPIO_PIN | TIM1_CH2_GPIO_PIN | TIM1_CH3_GPIO_PIN | TIM1_CH4_GPIO_PIN; 
 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;      // 复用推挽输出
 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
 GPIO_Init(TIM1_CH1_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);       // 初始化PA8、PA9、PA10、PA11
 
 
   //初始化TIM1的计数模式、分频值、重装载值等
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = TIM1_Reload_Num;      // 设置下一个更新事件后,装入自动重装载寄存器的值
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =TIM1_Frequency_Divide;  // 设置TIM3时钟预分频值 
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;          // 设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数模式
 TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure);        // 根据参数初始化TIM1
 
  //初始化TIM1_CH1-4的PWM
 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;        // 选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1
  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;  // 比较输出使能
 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputState_Disable; // 比较输出N不使能
 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;        
 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;    // 输出极性:TIM输出比较极性高
 TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCPolarity_High;    // 互补输出极性
 TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;    //在空闲时输出低
 TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCIdleState_Reset ;  //在空闲时互补输出低
 
 TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);        // 数初始化TIM1_OC1 
 TIM_OC2Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);       // 数初始化TIM1_OC2
 TIM_OC3Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);       // 数初始化TIM1_OC3
 TIM_OC4Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);       // 数初始化TIM1_OC4
 
 
 TIM_ARRPreloadConfig(TIM1,ENABLE);          // 使能TIM1的自动重装载寄存器
 
 TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);           // 主输出使能
 
 TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);    // 使能TIM1在OC1上的预装载寄存器
 TIM_OC2PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);   // 使能TIM1在OC2上的预装载寄存器
 TIM_OC3PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);   // 使能TIM1在OC3上的预装载寄存器
 TIM_OC4PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);   // 使能TIM1在OC4上的预装载寄存器
 
 TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);                 // 使能TIM1
 
}
 
 
 
//TIM3 PWM部分初始化 
//PWM输出初始化
//arr:自动重装值
//psc:时钟预分频数
void TIM4_PWM_Init(void)
{  
 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
 TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
 
 
  //时钟配置
 RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); //使能定时器3时钟
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB  | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟
 
 
 
 // 配置IO模式
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TIM4_CH1_GPIO_PIN | TIM4_CH2_GPIO_PIN | TIM4_CH3_GPIO_PIN | TIM4_CH4_GPIO_PIN; //TIM_CH2
 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出
 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
 GPIO_Init(TIM4_CH1_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO
 
 
 
   //初始化TIM4的计数模式、分频值、重装载值等
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = TIM4_Reload_Num;      //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =TIM4_Frequency_Divide;  //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;          //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
 TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;   //TIM向上计数模式
 TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);        //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
 
 
 
 //初始化TIM4_CH1-4的PWM  
 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2(模式二:计数时当计数器值超过设定值时输出有效电平,低于时输出无效电平)
  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高(高电平是有效电平,还是低电平是有效电平)
 
 TIM_OC1Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure); 
 TIM_OC2Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure); 
 TIM_OC3Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure); 
 TIM_OC4Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure); 
 
  //TIM_OC2PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器(作用:当要改变占空比时,能否立马生效)
 
 TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);  //使能TIM3
}

PWM.h

#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H
#include "sys.h"
 
#define TIM1_Frequency_Divide 719  // TIM1时钟预分频值
#define TIM1_Reload_Num   99  // 自动重装载寄存器的值
 
#define TIM4_Frequency_Divide 719  // TIM1时钟预分频值
#define TIM4_Reload_Num   99  // 自动重装载寄存器的值
 
 
//左前电机
#define TIM1_CH1_GPIO_PIN       GPIO_Pin_8
#define TIM1_CH1_GPIO_PORT      GPIOA
#define TIM1_CH1_GPIO_CLK       RCC_APB2Periph_GPIOA
 
#define TIM1_CH2_GPIO_PIN       GPIO_Pin_9
#define TIM1_CH2_GPIO_PORT      GPIOA
#define TIM1_CH2_GPIO_CLK       RCC_APB2Periph_GPIOA
 
//左后电机
#define TIM1_CH3_GPIO_PIN       GPIO_Pin_10
#define TIM1_CH3_GPIO_PORT      GPIOA
#define TIM1_CH3_GPIO_CLK       RCC_APB2Periph_GPIOA
 
#define TIM1_CH4_GPIO_PIN       GPIO_Pin_11
#define TIM1_CH4_GPIO_PORT      GPIOA
#define TIM1_CH4_GPIO_CLK       RCC_APB2Periph_GPIOA
 
 
 
//右前电机
#define TIM4_CH1_GPIO_PIN       GPIO_Pin_6
#define TIM4_CH1_GPIO_PORT      GPIOB
#define TIM4_CH1_GPIO_CLK       RCC_APB2Periph_GPIOB
 
#define TIM4_CH2_GPIO_PIN       GPIO_Pin_7
#define TIM4_CH2_GPIO_PORT      GPIOB
#define TIM4_CH2_GPIO_CLK       RCC_APB2Periph_GPIOB
 
//右后电机
#define TIM4_CH3_GPIO_PIN       GPIO_Pin_8
#define TIM4_CH3_GPIO_PORT      GPIOB
#define TIM4_CH3_GPIO_CLK       RCC_APB2Periph_GPIOB
 
#define TIM4_CH4_GPIO_PIN       GPIO_Pin_9
#define TIM4_CH4_GPIO_PORT      GPIOB
#define TIM4_CH4_GPIO_CLK       RCC_APB2Periph_GPIOB
 
 
void TIM1_PWM_Init(void);
void TIM4_PWM_Init(void);
#endif

红外循迹

本项目采用三个红外循迹模块。

其原理很简单,未碰到黑线(接收到红外光):对应状态 = 0碰到黑线(未接收到红外光):对应状态 = 1

也就是说,正常沿着黑线行驶,循迹模块输出高电平。当偏离黑线时,循迹模块输出低电平。我们只需采集引脚电平,当左侧出现低电平时,让小车向右转一点调整一定的角度。当右侧出现低电平时,让小车向左转一点调整一定的角度。

trail.c(循迹)

#include "trail.h"
 
u8 S_Trail_Input = 0 ;  // 三个寻迹模块的返回值
 
 
// 红外寻迹初始化(将PB3、PB4、PB5初始化为上拉输入)
// Trail -- PB3
// Trai2 -- PB4
// Trai3 -- PB5
//----------------------------------------------------------------------------------------------
void Trail_Input_Init(void)
{
 GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 
 // 使能GPIOB端口时钟
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);   // GPIOB时钟使能
 
 //PB3、PB4默认设置JTCK引脚,释放为通用GPIO口
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);   // 复用时钟使能
 GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);   // 将PB3、PB4释放为通用GPIO口
 
 // 寻迹:Trail--PB3、PB4、PB5端口配置
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5; // Trail--PB3、PB4、PB5
 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;      // 上拉输入
 //GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;    // 输入模式不需要设端口速度
 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);       // 初始化PB3、PB4、PB5
 
}
//----------------------------------------------------------------------------------------------
 
 
// 黑线寻迹函数
// S_Trail_Input的低三位分别对应[PB5、PB4、PB3]的状态值
// 未碰到黑线(接收到红外光):对应状态 = 0
// 碰到黑线(未接收到红外光):对应状态 = 1
//----------------------------------------------------
void Trail_black_line(void)
{
 S_Trail_Input = 0 ;
 
 S_Trail_Input = (((u8)GPIOB->IDR) & 0x38)>>3;
}
//----------------------------------------------------
 

trail.h

#ifndef __TRAIL_H
#define __TRAIL_H
 
#include "stm32f10x.h"
 
 
// S_Trail_Input的低三位分别对应[PB5、PB4、PB3]的状态值
// 未碰到黑线(接收到红外光):对应状态 = 0
// 碰到黑线(未接收到红外光):对应状态 = 1
//-----------------------------------------------------
extern u8 S_Trail_Input ;  // 三个寻迹模块的返回值
//-----------------------------------------------------
 
 
// 黑线寻迹情况
//---------------------------------------------------------------------
#define  Not_Find_Black_Line    0x00 // 未发现黑线
#define  Middle_Find_Black_Line   0x02 // 中间发现黑线
#define  Left_Find_Black_Line   0x01 // 左侧发现黑线
#define  Left_Middle_Find_Black_Line  0x03 // 左中侧发现黑线
#define  Right_Find_Black_Line   0x04 // 右侧发现黑线
#define  Right_Middle_Find_Black_Line 0x06 // 右中侧发现黑线
 
#define  Left_Right_Find_Black_Line  0x05 // 左右侧发现黑线
 
#define  All_Find_Black_Line    0x07 // 全部发现黑线
//---------------------------------------------------------------------
 
 
void Trail_Input_Init(void);  // 红外寻迹初始化
 
void Trail_black_line(void);  // 黑线寻迹函数
 
 
#endif /* __TRAIL_H*/
 

红外避障

原理与红外循迹差不多,用了三个避障模块。

网上还有很多其他楼主,是用的一个舵机带动一个超声波避障模块做的,但是那种遇到障碍时,必须停下来,然后转动舵机 从而让超声波避障模块转动,测那边没有障碍,从而往那边走。

而我们这种设计不需要停下小车再去判断,在行使的过程中直接判断。

elude.c (避障)

#include "elude.h"
 
u8 S_Elude_Input = 0 ;  // 三个红外避障模块的返回值
 
 
// 红外避障初始化(将PA1、PA2、PA3初始化为上拉输入)
// Elude_左 -- PA1
// Elude_中 -- PA2
// Elude_右 -- PA3
//----------------------------------------------------------------------------------------------
void Elude_Input_Init(void)
{
 GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
 
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);   // GPIOB时钟使能
 
 
 // 避障:Elude--PA1、PA2、PA3
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3; // Elude--PA1、PA2、PA3
 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;      // 上拉输入
 //GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;    // 输入模式不需要设端口速度
 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);       // 初始化PA1、PA2、PA3
 
}
//----------------------------------------------------------------------------------------------
 
 
// 红外避障检测函数
// S_Elude_Input的低三位分别对应[PA3、PA2、PA1]的状态值
// 未遇到障碍(未接收到红外光):对应状态 = 1
// 遇到障碍(接收到红外光):对应状态 = 0
//-------------------------------------------------------------
void Elude_detect_barrier(void)
{
 S_Elude_Input = 0 ;
 
 S_Elude_Input = (((u8)GPIOA->IDR) & 0x0E)>>1;
}
//-------------------------------------------------------------
 

elude.h

#ifndef __ELUDE_H
#define __ELUDE_H
 
#include "stm32f10x.h"
 
 
// S_Elude_Infrared_Input的低三位分别对应[PA3、PA2、PA1]的状态值
// 未遇到障碍(未接收到红外光):对应状态 = 1
// 遇到障碍(接收到红外光):对应状态 = 0
//--------------------------------------------------------------
extern u8 S_Elude_Input ;  // 三个避障模块的返回值
//--------------------------------------------------------------
 
 
// 红外避障情况
//-----------------------------------------------------------------
#define  Not_Find_Barrier   0x07 // 未发现障碍
#define  Middle_Find_Barrier   0x05 // 中间发现障碍
#define  Left_Find_Barrier   0x06 // 左边发现障碍
#define  Left_Middle_Find_Barrier 0x04 // 左中侧发现障碍
#define  Right_Find_Barrier   0x03 // 右边发现障碍
#define  Right_Middle_Find_Barrier 0x01 // 右中侧发现障碍
 
#define  Left_Right_Find_Barrier  0x05 // 左右测发现障碍
 
#define  All_Find_Barrier   0x00 // 全部发现障碍
//-----------------------------------------------------------------
 
 
void Elude_Input_Init(void);  // 红外避障初始化
 
void Elude_detect_barrier(void); // 红外避障检测函数
 
 
#endif /* __ELUDE_H*/
 

作者:最穷不过要饭、不死总会出头

链接:https://blog.csdn.net/m0_59113542/article/details/123811441

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    丙丁先生 2025-01-07 09:25 122浏览
  • 本文介绍编译Android13 ROOT权限固件的方法,触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。关闭selinux修改此文件("+"号为修改内容)device/rockchip/common/BoardConfig.mkBOARD_BOOT_HEADER_VERSION ?= 2BOARD_MKBOOTIMG_ARGS :=BOARD_PREBUILT_DTB
    Industio_触觉智能 2025-01-08 00:06 95浏览
  • 故障现象一辆2017款东风风神AX7车,搭载DFMA14T发动机,累计行驶里程约为13.7万km。该车冷起动后怠速运转正常,热机后怠速运转不稳,组合仪表上的发动机转速表指针上下轻微抖动。 故障诊断 用故障检测仪检测,发动机控制单元中无故障代码存储;读取发动机数据流,发现进气歧管绝对压力波动明显,有时能达到69 kPa,明显偏高,推断可能的原因有:进气系统漏气;进气歧管绝对压力传感器信号失真;发动机机械故障。首先从节气门处打烟雾,没有发现进气管周围有漏气的地方;接着拔下进气管上的两个真空
    虹科Pico汽车示波器 2025-01-08 16:51 79浏览
  • 每日可见的315MHz和433MHz遥控模块,你能分清楚吗?众所周知,一套遥控设备主要由发射部分和接收部分组成,发射器可以将控制者的控制按键经过编码,调制到射频信号上面,然后经天线发射出无线信号。而接收器是将天线接收到的无线信号进行解码,从而得到与控制按键相对应的信号,然后再去控制相应的设备工作。当前,常见的遥控设备主要分为红外遥控与无线电遥控两大类,其主要区别为所采用的载波频率及其应用场景不一致。红外遥控设备所采用的射频信号频率一般为38kHz,通常应用在电视、投影仪等设备中;而无线电遥控设备
    华普微HOPERF 2025-01-06 15:29 172浏览
  • 这篇内容主要讨论三个基本问题,硅电容是什么,为什么要使用硅电容,如何正确使用硅电容?1.  硅电容是什么首先我们需要了解电容是什么?物理学上电容的概念指的是给定电位差下自由电荷的储藏量,记为C,单位是F,指的是容纳电荷的能力,C=εS/d=ε0εrS/4πkd(真空)=Q/U。百度百科上电容器的概念指的是两个相互靠近的导体,中间夹一层不导电的绝缘介质。通过观察电容本身的定义公式中可以看到,在各个变量中比较能够改变的就是εr,S和d,也就是介质的介电常数,金属板有效相对面积以及距离。当前
    知白 2025-01-06 12:04 227浏览
  • 「他明明跟我同梯进来,为什么就是升得比我快?」许多人都有这样的疑问:明明就战绩也不比隔壁同事差,升迁之路却比别人苦。其实,之间的差异就在于「领导力」。並非必须当管理者才需要「领导力」,而是散发领导力特质的人,才更容易被晓明。许多领导力和特质,都可以通过努力和学习获得,因此就算不是天生的领导者,也能成为一个具备领导魅力的人,进而被老板看见,向你伸出升迁的橘子枝。领导力是什么?领导力是一种能力或特质,甚至可以说是一种「影响力」。好的领导者通常具备影响和鼓励他人的能力,并导引他们朝着共同的目标和愿景前
    优思学院 2025-01-08 14:54 74浏览
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