<正>本設(shè)計基于STM32F系列單片微型控制器,設(shè)計的核心模塊選用STM32F103rct6型號單片微型控制器,其具備強大的數(shù)據(jù)運算和控制能力。主要使用TCRT5000紅外反射模塊、HC-SR04超聲波測距模塊、L298N電機驅(qū)動模塊等,實現(xiàn)智能小車的黑白線循跡功能與超聲波測距并避障報警的功能。該設(shè)計使智能小車具有一定程度的環(huán)境感知能力、障礙物探測能力和自動黑白線循跡行駛能力。 

【文章來源】：電子世界. 2020年19期

【文章頁數(shù)】：2 頁

【部分圖文】：

小車成品圖

硬件系統(tǒng)的設(shè)計方案包含五大模塊：STM32單片微控制器、檢測黑白線循跡模塊、障礙物探測測距模塊、蜂鳴報警模塊、行駛驅(qū)動控制模塊。本次設(shè)計包含兩大功能板塊：自動循跡模塊與探測障礙物并報警模塊。自動循跡功能的設(shè)計以紅外反射傳感器為主要器件，配合電機驅(qū)動模塊驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)，以達到智能小車循跡行駛的目的；避障報警功能依托超聲波測距模塊和蜂鳴器設(shè)計完成，在小車運行過程中，超聲波測距模塊以一定的時間間隔不斷發(fā)出超聲波，并接受超聲波的回波，當測距模塊通過計算檢測到智能小車離障礙物的距離小于預(yù)先設(shè)計好的距離，就會使小車自動停止并通過蜂鳴器蜂鳴報警。當小車在行駛時，位于其前端兩側(cè)的倆個紅外反射模塊會不停檢測黑白線軌跡，當小車靠近黑線時，紅外反射模塊會向單片機返回電信號，此電信號表示小車即將越過黑線脫離行駛軌道，這時，單片機向電機驅(qū)動模塊發(fā)送控制命令，減緩即將越過黑線一側(cè)電機的轉(zhuǎn)速，利用差速轉(zhuǎn)動原理使小車回歸到軌道內(nèi)行駛。在小車的車體前端安裝有一個超聲波測距模塊，當小車在運行過程中，超聲波模塊以一個極為短暫的時間間隔不斷地向前發(fā)射超聲波。利用聲波的反射，當聲波在傳播過程中碰上障礙物，會產(chǎn)生一個回波，超聲波模塊會接收到這個回波，并將會返回一個電信號給單片微控制器。此時電信號代表小車前方出現(xiàn)障礙物，單片機會向電機驅(qū)動模塊發(fā)送控制指令使電機停止轉(zhuǎn)動，這時小車處于停止狀態(tài)，接著單片機向蜂鳴器發(fā)送電信號使其蜂鳴報警，提示智能小車遭遇障礙物。待障礙物被清理之后，小車繼續(xù)循跡前進。小車的整個控制過程不斷循環(huán)重復，即可達到循跡行駛功能和避障報警功能（見圖1）。1.2 軟件系統(tǒng)

程序設(shè)計包括三個功能模塊：驅(qū)動控制模塊、障礙物測距模塊、報警模塊。將三個程序功能模塊寫做三個單獨的.C文件，每個文件不相互依賴，這樣有助于提高程序的易讀性和抽象性。驅(qū)動控制模塊的函數(shù)全部寫在control.c文件中。程序中先對與L298N連接的引腳PA1、PA2、PA3、PA5、PA7初始化。寫好電機控制函數(shù)接口。在control.h文件中使用宏將其實現(xiàn)細節(jié)屏蔽，使得電機控制函數(shù)接口更加抽象。障礙物測距模塊的函數(shù)全部寫在time.c文件中。程序中需要對定時器TIM2的通道1配置為輸入捕獲模式，并設(shè)置相應(yīng)的端口PA0，接著設(shè)置分頻、捕獲模式、中斷功能等。待定時器TIM2設(shè)置完成后，需要設(shè)置外部中斷函數(shù)。當小車在運行過程中遭遇障礙物時，通過單片機的中斷功能發(fā)送信號，程序的設(shè)計更合理，對單片機資源的消耗也最小。中斷函數(shù)中需要計算超聲波的運行時間。報警模塊的函數(shù)寫在led.c文件中。該文件中包含兩個函數(shù)：使蜂鳴器蜂鳴的函數(shù)buzzer，和使led紅燈閃爍的函數(shù)。待包含各個部分功能函數(shù)的文件完成后，只需要在主函數(shù)main.c中調(diào)用即可。各個軟件功能模塊設(shè)計完成后，將其分別封裝成不同的函數(shù)，保存在不同的文件中。在主要函數(shù)文件中將其引入，通過在main.c中將各個功能模塊調(diào)用，根據(jù)不同的情況調(diào)用不同的函數(shù)，即可完成預(yù)先設(shè)計的全部功能，流程如圖2所示。1.3 實物制作及調(diào)試


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