基于STM32-智能抓物小车的设计-电子设计II课程报告

摘要本实验主要分析把握对象的智能车基于STM32F103的设计。智能系统的组成主要包括STM32F103控制器、伺服驱动电路、红外检测电路、超声波避障电路。本试验采用STM32F103微处理器作为核心芯片，速度和转向的控制采用PWM技术，跟踪模块、检测、障碍物检测和避免功能避障模块等外围电路，实现系统的整体功能。小车行驶时，避障程序跟踪程序，具有红外线跟踪功能的汽车检测电路。然后用颜色传感器识别物体的颜色和抓取。在硬件设计的基础上提出了实现伺服控制功能，简单的智能车跟踪和避障功能的软件设计和控制程序，在STM32集成开发环境IAR编译，并使用JLINK下载程序。关键词：stm32;红外探测;超声波避障;颜色传感;舵机控制ABSTRACTThisexperimentmainlyanalyzedthegraspingobjectintelligentcarbasedonSTM32F103design.ThecompositionoftheintelligentsystemmainlyincludesSTM32F103controller,servodrivecircuit,infrareddetectioncircuit,ultrasonicobstacleavoidancecircuit.ThistestusestheSTM32F103microprocessorasthecorechip,thespeedandsteeringcontrolusingPWMtechnology,trackingmoduleanddetection,obstacleavoidancemoduleforobstacledetectionandavoidancefunction,otherperipheralcircuittoachievetheoverallfunctionofthesystem.Thecarismoving,obstacleavoidanceprocedurespriortotrackingprogram,cartrackingfunctionwithinfrareddetectioncircuit.Thenusecolorsensortorecognizeobjectcolorandgrab.Onthebasisofthehardwaredesignisproposedtorealizetheservocontrolfunction,simpleintelligentcartrackingandobstacleavoidancefunctionofthesoftwaredesign,andthecontrolprogramiscompiledintheSTM32integrateddevelopmentenvironmentIAR,anddownloadtheprogramusingJlink.Keywords:STM32;infrareddetection;ultrasonicobstacleavoidance;colorsensing;steeringcontrol目录第一章绪论..............................................................................................................................11.1研究意义概况..............................................................................................................11.2研究思路.....................................................................................................................1第二章硬件设计部分..............................................................................................................22.1中央处理模块.............................................................................................................22.1.1stm32f103内部结构.....................................................................................32.1.2stm32最小系统电路设计.............................................................................32.1.3stm32软件设计的基本思路.........................................................................62.2避障模块设计............................................................................................................62.2.1避障模块器件结构及其原理........................................................................72.2.2HC-SR04模块硬件电路设计.........................................................................82.3循迹模块设计.............................................................................................................92.3.1循迹模块结构及其原理................................................................................92.3.2循迹模块电路设计......................................................................................11第三章软件调试及实物展示................................................................................................123.1程序仿真................................................................................................................123.2程序下载..................................................................................................................123.3实物展示..................................................................................................................13第四章总结............................................................................................................................14致谢........................................................................................................................................15参考文献..................................................................................................................................16电子设计II课程报告1第一章绪论1.1研究意义概况智能小车通过各种感应器获得外部环境信息和内部运动状态，实现在复杂环境背景下的自主运动，从而完成具有特定功能的机器人系统。而随着智能化电器时代的到来，它们在为人们提供的舒适的生活环境的同时，也提高了制造智能化电器对于人才要求的门槛。智能小车是集成了多种高新技术，它不仅融合了电子、传感器、计算机硬件、软件等许多学科的知识，而且还涉及到当今许多前沿领域的技术，它是一个国家高科技技术水平的重要体现。通过建立起简易智能小车的设计，引导学生从理论走向实践，培养同学们的动手能力，使同学们在了解智能化电器的工作原理的基础上，还使同学们获得完成整体项目的能力，并掌握了Stm32开发板的编程原理，为同学们进入ARM领域提供了基础。另外，本次课程设计，使同学们了解自己的不足之处，从而使同学们有目标的提升自己的能力。国外研究概况：上世纪50年代初，国外就有智能车辆的研究，从90年代开始，智能车辆的研究就进入了系统化、大规模的研究阶段。尤其突出的是美国卡内基-梅陇大学机器人研究所已经完成了Navlab系列的自主车辆的研究，这一研究成果代表了国外智能车辆的主要研究方向。国内研究概况：我国对于智能车辆的研究较晚，始于上世纪80年代，而且现在大部分还是使用入门级别的51单片机进行设计与研究的，为了弥补与国外研究的差距，开设了全国大学生电子设计竞赛。1.2研究思路系统将采集的传感器信号送入stm32微控制器中，stm32微控制器根据采集的信号做出不同的判断，从而控制舵机运动方向和运动速度。系统以stm32微控制器为核心，通过传感器采集不同的信号做出判断，继而改变电机的运动方向和运动速度。实验系统结构如图1.1所示：图1.1实验系统结构图舵机驱动电路电子设计II课程报告2第二章硬件设计部分智能小车控制系统具备了障碍物检测、自主避障、自主循迹等功能。相应的控制系统主要由以下四个模块组成：避障模块、循迹模块、电机驱动模块、中央处理模块四个模块组成，系统总体框架如图2.1所示：图2.1系统框架图我们本节主要任务是了解各个模块的功能，掌握各个模块所使用的器件的使用方法，并能够编写相应的程序代码。掌握各个模块的功能。2.1中央处理模块在人类身体结构中，大脑可以根据各个器官所传输的信息做出相应的行为动作用以保证人体所必须的生理原料，而stm32处理器之于智能小车就相当于大脑之于人类，它可以从各个模块之间获得数据，并对所传输的数据进行实时处理，来驱使电机模块做出相应的行为动作。由ARM公司设计的基于ARMv7架构的Cortex系列的标准体系结构在2006年推出，此结构是用来满足日渐复杂的不同性能要求的软件设计，根据所面向的领域，Cortex系列可以分为A、R、M三个分工明确的系列[1]。Stm32处理器的出现为微控制系统、工业控制系统、汽车车身系统和无线网络等对功耗和成本敏感的嵌入式应用领域实现高系统性能系统提供了基础，使编程的复杂性，集高性能、低功耗、低成本大大简化，并使它们融为于一体[2]。意法半导体ST公司作