stm32的智能小车设计与实现
基于STM32的智能小车设计与实现
本文研究和分析了使用STM32单片机为核心开发一套智能小车系统，小车可进行超声波测距、循迹、可进行金属探测并报警，给出了设计框图、硬件组成及软件系统。本系统硬件系统以STM32单片机最小系统为核心，主要的部件有STM32F103ZET6单片机最小系统、超声波传感器、红外传感器、金属探测器LJ12A3-4-Z/BX，蜂鸣器电路等，同时使用LCD1602显示小车运行状态。系统通过超声波探测器探测前方距离，实现避障，使用4个红外传感器读取地面的路径信息，实现循迹；使用金属探测器实现对周围金属的探测，并使用蜂鸣器和LED进行声光报警；使用红外接收装置，接受并解码红外信号，进而控制小车的基本运动。系统自动化程度高，集成度高。
关键词：STM32；智能小车；超声波；循迹
摘 要 1
Abstract 2
第一章 系统简介 4
1.1 课题来源 4
1.2 本设计技术要求及实现方案 4
第二章 系统硬件设计 5
2.1 系统硬件总体设计 5
2.2 主控芯片STM32F103ZET6 5
2.2.1 STM32F103ZET6单片机性能介绍 5
2.2.2 STM32F103ZET6单片机复位电路 6
2.2.3 STM32F103ZET6单片机晶振电路 6
2.3 LCD1602显示电路介绍 7
2.4 超声波测距 8
2.5 电机驱动 10
2.6 蜂鸣器报警电路 10
2.7 红外循迹电路 11
2.8 金属探测器部分 11
2.9 红外遥控接收部分 11
2.10 电源电路 12
第三章 系统软件设计 13
3.1 主函数及头文件 13
3.2 超声波测距子函数 15
3.3 蜂鸣器驱动子函数 15
3.4 红外解码子函数 16
第四章 系统调试 18
4.1 系统硬件平台搭建 18
4.2 系统软件调试 18
4.3 系统测试 19
总结 21
致谢 21
参考文献 22
附录1 小车实物图 23
1.1课题来源
随着嵌入式技术的发展，社会生产和生活的自动化程度逐渐提高；而具有智能化程度高、传感器集成密集、使用功能丰富的智能小车，也逐渐克服一道道技术门槛，在社会生产和生活的各个方面得到大量的应用。智能小车其本身集成了多种高新技术，它融合了电子、传感器、计算机硬件、软件等许多学科的知识，知识和成本门槛较高；另一方面，社会科技化程度提高，人们对类似智能车相关的科技设备的需求越来越多，社会教育对智能化设备的涉及面也越来越广，这就需要一款成本较低，且技术含量较高，能实现一些基本的自动化运行的智能设备出现。
综上所述，开发一款能实现基本自动化功能的低成本的智能小车非常有必要；其不但可以完成社会生活的特定方面的需要，解决问题；同时，也在智能化教育领域，提供了一种很好的示范平台。
所以本文根据嵌入式发展和成本控制的实际情况，以微控制芯片技术为手段，设计一套能够完成循迹等多种功能的智能小车系统。
1.2本设计技术要求及实现方案
本系统设计一套智能小车系统，能够完成小车运行控制、壁障、循迹、遥控、金属探测并报警、显示系统运行参数、人机交互友好。
本设计实时读取超声波传感器数值，实现低于距离阈值，则做规避动作，实现壁障功能；同时红外传感器实时接收信号，一旦接收到信号，则产生中断，在中断服务程序里解码红外信号，根据预置信息进行匹配，进而控制小车动作；使用金属探测器探测周围金属，一旦发现金属，控制蜂鸣器报警和LED灯闪烁。系统使用红外传感器读取道路黑线信息，红外传感器接收到返回信号，则没有扫描到黑线，没有接收到返回信号，则说明扫描到黑线；使用LCD1602来进行状态显示，显示当前各个传感器的状态。主控通过电机驱动芯片，控制小车电机运行。
系统硬件可以划分为主控电路、超声波传感器、金属探测器电路、LCD显示电路、蜂鸣器报警电路，红外探测电路、电机驱动电路，智能小车以硬件电路为基础，以C语言进行程序编写，完成系统设计。
第二章系统硬件设计
2.1系统硬件总体设计
系统主要组成部分包括：STM32F103单片机最小系统模块、LCD电路、超声波测距电路、蜂鸣器报警模块、金属探测电路、电机驱动电路等。系统的整体组成框图如下：
图2-1 系统组成框图
系统采用STM32F103ZET6单片机作为主处理芯片，通过单片机I/O口驱动超声波传感器模块测量前方障碍物的距离信息，根据读回的数字量与预置的距离阈值进行比较，如果距离超过阈值，则改变单片机I/O管脚的输出电平，进而电机驱动模块控制电机改变小车的运行方向，实现壁障；同时红外传感器实时接收信号，一旦接收到信号，则产生中断，在中断服务程序里解码红外信号，根据预置信息进行匹配，进而控制小车动作；金属探测器探测周围金属，一旦发现金属，控制蜂鸣器报警和LED灯闪烁。红外传感器读取道路黑线信息，红外传感器接收到路面返回信号，进行循迹；使用LCD1602来进行状态显示，显示当前各个传感器的状态。主控通过电机驱动芯片，控制小车电机运行。
本文研究和分析了使用STM32单片机为核心开发一套智能小车系统，小车可进行超声波测距、循迹、可进行金属探测并报警，给出了设计框图、硬件组成及软件系统。本系统硬件系统以STM32单片机最小系统为核心，主要的部件有STM32F103ZET6单片机最小系统、超声波传感器、红外传感器、金属探测器LJ12A3-4-Z/BX，蜂鸣器电路等，同时使用LCD1602显示小车运行状态。系统通过超声波探测器探测前方距离，实现避障，使用4个红外传感器读取地面的路径信息，实现循迹；使用金属探测器实现对周围金属的探测，并使用蜂鸣器和LED进行声光报警；使用红外接收装置，接受并解码红外信号，进而控制小车的基本运动。系统自动化程度高，集成度高。
关键词：STM32；智能小车；超声波；循迹
摘 要 1
Abstract 2
第一章 系统简介 4
1.1 课题来源 4
1.2 本设计技术要求及实现方案 4
第二章 系统硬件设计 5
2.1 系统硬件总体设计 5
2.2 主控芯片STM32F103ZET6 5
2.2.1 STM32F103ZET6单片机性能介绍 5
2.2.2 STM32F103ZET6单片机复位电路 6
2.2.3 STM32F103ZET6单片机晶振电路 6
2.3 LCD1602显示电路介绍 7
2.4 超声波测距 8
2.5 电机驱动 10
2.6 蜂鸣器报警电路 10
2.7 红外循迹电路 11
2.8 金属探测器部分 11
2.9 红外遥控接收部分 11
2.10 电源电路 12
第三章 系统软件设计 13
3.1 主函数及头文件 13
3.2 超声波测距子函数 15
3.3 蜂鸣器驱动子函数 15
3.4 红外解码子函数 16
第四章 系统调试 18
4.1 系统硬件平台搭建 18
4.2 系统软件调试 18
4.3 系统测试 19
总结 21
致谢 21
参考文献 22
附录1 小车实物图 23
1.1课题来源
随着嵌入式技术的发展，社会生产和生活的自动化程度逐渐提高；而具有智能化程度高、传感器集成密集、使用功能丰富的智能小车，也逐渐克服一道道技术门槛，在社会生产和生活的各个方面得到大量的应用。智能小车其本身集成了多种高新技术，它融合了电子、传感器、计算机硬件、软件等许多学科的知识，知识和成本门槛较高；另一方面，社会科技化程度提高，人们对类似智能车相关的科技设备的需求越来越多，社会教育对智能化设备的涉及面也越来越广，这就需要一款成本较低，且技术含量较高，能实现一些基本的自动化运行的智能设备出现。
综上所述，开发一款能实现基本自动化功能的低成本的智能小车非常有必要；其不但可以完成社会生活的特定方面的需要，解决问题；同时，也在智能化教育领域，提供了一种很好的示范平台。
所以本文根据嵌入式发展和成本控制的实际情况，以微控制芯片技术为手段，设计一套能够完成循迹等多种功能的智能小车系统。
1.2本设计技术要求及实现方案
本系统设计一套智能小车系统，能够完成小车运行控制、壁障、循迹、遥控、金属探测并报警、显示系统运行参数、人机交互友好。
本设计实时读取超声波传感器数值，实现低于距离阈值，则做规避动作，实现壁障功能；同时红外传感器实时接收信号，一旦接收到信号，则产生中断，在中断服务程序里解码红外信号，根据预置信息进行匹配，进而控制小车动作；使用金属探测器探测周围金属，一旦发现金属，控制蜂鸣器报警和LED灯闪烁。系统使用红外传感器读取道路黑线信息，红外传感器接收到返回信号，则没有扫描到黑线，没有接收到返回信号，则说明扫描到黑线；使用LCD1602来进行状态显示，显示当前各个传感器的状态。主控通过电机驱动芯片，控制小车电机运行。
系统硬件可以划分为主控电路、超声波传感器、金属探测器电路、LCD显示电路、蜂鸣器报警电路，红外探测电路、电机驱动电路，智能小车以硬件电路为基础，以C语言进行程序编写，完成系统设计。
第二章系统硬件设计
2.1系统硬件总体设计
系统主要组成部分包括：STM32F103单片机最小系统模块、LCD电路、超声波测距电路、蜂鸣器报警模块、金属探测电路、电机驱动电路等。系统的整体组成框图如下：
图2-1 系统组成框图
系统采用STM32F103ZET6单片机作为主处理芯片，通过单片机I/O口驱动超声波传感器模块测量前方障碍物的距离信息，根据读回的数字量与预置的距离阈值进行比较，如果距离超过阈值，则改变单片机I/O管脚的输出电平，进而电机驱动模块控制电机改变小车的运行方向，实现壁障；同时红外传感器实时接收信号，一旦接收到信号，则产生中断，在中断服务程序里解码红外信号，根据预置信息进行匹配，进而控制小车动作；金属探测器探测周围金属，一旦发现金属，控制蜂鸣器报警和LED灯闪烁。红外传感器读取道路黑线信息，红外传感器接收到路面返回信号，进行循迹；使用LCD1602来进行状态显示，显示当前各个传感器的状态。主控通过电机驱动芯片，控制小车电机运行。
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