基于STM32的循跡避障智能小車的設(shè)計(jì)

李帥男

摘要：隨著計(jì)算機(jī)、電子、機(jī)械、通信等技術(shù)的快速發(fā)展，車輛的智能化及其發(fā)展也越來越迅速，作為21世紀(jì)智能化領(lǐng)域的成就之一，它已經(jīng)和現(xiàn)代人們的生活密不可分。其中，隨著全球交通能源的改造和新能源汽車的發(fā)展，智能汽車將迅速成為世界汽車行業(yè)研究的熱點(diǎn)和汽車產(chǎn)業(yè)新的增長點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：循跡避障；STM32；智能小車

中圖分類號(hào)：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）08-0163-02

1 緒論

近年來，科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展大大提高了我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，我國為實(shí)現(xiàn)制造業(yè)強(qiáng)國的戰(zhàn)略目標(biāo)，頒發(fā)了《中國制造2025》重大方針策略。對(duì)此，2016年中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布了《“十三五”汽車工業(yè)發(fā)展規(guī)劃意見》，在白皮書中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)要大力開拓智能汽車行業(yè)，智能汽車將為我國實(shí)現(xiàn)大中型智能機(jī)械產(chǎn)業(yè)化奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 循跡硬件電路的設(shè)計(jì)

紅外發(fā)射接收對(duì)管探尋黑線的原理為：結(jié)合圖1，根據(jù)黑色吸光原理，當(dāng)紅外發(fā)射管發(fā)出的光線照射黑色區(qū)域上面后反射回來的光線就較少，接收管接收到的紅外線也就較少，接受管不導(dǎo)通，VCC電源電壓就會(huì)通過R26直接給引腳3加上5V電源電壓，而引腳2的電壓則是通過電位器RP7分壓得到的，肯定沒有引腳3的電壓高，輸出端輸出高電平，通過外接電路就可以讀出檢測(cè)的狀態(tài)[2]。

當(dāng)反射到白色表面時(shí)，接受管的接受道德紅外線較多，三極管導(dǎo)通，顯然，引腳3的電壓低于引腳2的電壓，即同相位輸入端低于反相位輸入端，輸出端輸出低電平，經(jīng)過I/O端口就可以讀出檢測(cè)的狀態(tài)，送入最小系統(tǒng)中去，經(jīng)過程序運(yùn)算，輸出控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)的信號(hào)來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。

2.2 避障硬件電路的設(shè)計(jì)

本文采用超聲波傳感器加舵機(jī)組合的傳感器系統(tǒng)。

根據(jù)圖2，我們將超聲波模塊的觸發(fā)端Trig連接單片機(jī)的PD8端口，將超聲波的接收端Echo連接至單片機(jī)的PB14端口，HC-SR04超聲波模塊可提供2cm～400cm的距離感測(cè)功能，測(cè)量精度可以達(dá)到3mm；將舵機(jī)的信號(hào)線連接單片機(jī)的PD12端口。

2.2.1 超聲波模塊的工作原理

（1）給Trig管腳至少10us的高電平脈沖信號(hào)觸發(fā)超聲波；（2）模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40kHz的方波，自動(dòng)探測(cè)是否有信號(hào)返回[3]；（3）如果有信號(hào)被探測(cè)到，經(jīng)過Echo管腳輸出一個(gè)高電平脈沖，高電平脈沖持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到反射返回的時(shí)間[4]。距離=（高電平脈沖時(shí)間*340）/2。

2.2.2 舵機(jī)的工作原理

舵機(jī)的控制信號(hào)是從PD12端口進(jìn)入的，產(chǎn)生周期是20ms的脈寬調(diào)制信號(hào)，脈沖寬度從0.5ms-2.5ms不等，對(duì)應(yīng)舵盤的偏角為0至180度，基本上呈線性關(guān)系變化。簡單地說，單片機(jī)I/O輸入端通過控制線給予舵機(jī)一定的脈寬，使舵機(jī)輸出軸保持對(duì)應(yīng)的偏角，無論外界環(huán)境對(duì)轉(zhuǎn)矩怎樣改變，轉(zhuǎn)角都不會(huì)發(fā)生改變，直到處理器給它提供另外一個(gè)脈寬信號(hào)，它才會(huì)改變輸出對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角[5]。

3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)

L9110S是一種雙通道推挽功率放大器專用集成電路裝置，用于控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)。將分立電路集成在單片集成電路中，可以降低外圍設(shè)備的成本，提高系統(tǒng)的整體可靠性。該芯片具有兩個(gè)TTL/CMOS兼容電平輸入和良好的抗干擾能力，兩個(gè)輸出可以直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)的前向和后向轉(zhuǎn)動(dòng)，具有大電流驅(qū)動(dòng)能力，每個(gè)通道可連續(xù)電流通過800 mA，峰值電流容量可達(dá)1.5A，輸出飽和壓降較低，內(nèi)置鉗位二極管可釋放反向涌入電流的感性負(fù)載，安全可靠地應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)繼電器、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)或開關(guān)電源管，其電路內(nèi)部功能圖如圖3所示。

4 結(jié)語

智能小車?yán)酶袘?yīng)器捕獲前方道路的信息，完成在復(fù)雜環(huán)境下的自主運(yùn)動(dòng)。智能小車的多樣化設(shè)計(jì)涉及到現(xiàn)代各種高新科技，它是一個(gè)國家和民族的高科技水平的重要體現(xiàn)。通過制作簡易智能小車，培養(yǎng)大學(xué)生綜合理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐生活的動(dòng)手實(shí)操能力，使我們?cè)诹私庵悄芸刂葡到y(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，考驗(yàn)著我們完成整體項(xiàng)目的能力，以及掌握STM32開發(fā)板的編程原理，為我們今后學(xué)習(xí)工作進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域提供了堅(jiān)實(shí)的功底。

參考文獻(xiàn)

[1]陳飛鵬.基于STC89C52單片機(jī)智能小車設(shè)計(jì)[J].硅谷，2012，（11）：43-44.

[2]陳夢(mèng)婷，胡白燕.基于單片機(jī)的智能循跡避障小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].智能機(jī)器人，2016，（04）：47-51.

[3]賴林弟，胡海燕，胡克滿.智能擋車器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].軟件導(dǎo)刊，2012，（04）：106-108.

[4]蔣瑞挺.自制超聲波測(cè)距儀[J].電子制作，2011，（05）：53-55.

[5]范鑫.轎車自動(dòng)空調(diào)控制系統(tǒng)的研究[D].江蘇大學(xué)，2010：31-33.