stm32单片机智能小车的设计
摘 要随着科技的发展，在各类的产品中融入的大量的智能化元素，智能这个词已经融入了人们的脑海中，而智能循迹小车正是符合时代的发展，所以应运而生，智能一词就是说不需要人工来操作的，自己实现自我动作的过程，随着智能汽车的发展及实现，在智能汽车中它的核心就是用到了传感器技术，它用超声波检测智能小车的距离，最后得到感应，然后传感器把感应得到的信号传给CPU,信号在传感器和CPU之间的传输是通过IO口的。然后CPU根据传过来的数据信息来调用相应的指令，来控制电机转动。
目录
一、前言 1
（一）智能循迹小车概述 1
（二）智能循迹小车研究的内容 1
二、系统的方案对比与论证 2
（一）总体方案的原理框图 2
（二）单片机的选择 2
（三）障碍物探测方案的选择? 3
（四）电机驱动模块的选择 4
（五）显示电路的选择 4
（六）按键电路的选择 5
三、电路的硬件设计 6
（一）单片机模块的设计 6
（二）按键模块的设计 8
（三）显示模块的设计 9
（四）电机驱动模块 10
四、 电路的软件设计 11
（一）主程序流程图 11
（二）电机驱动子程序流程图 12
五、电路的软硬件调试 13
总 结 15
参 考 文 献 16
附录1 电路原理图 17
附录2 电路板PCB图 18
附录3 元器件清单 19
附录4 部分程序清单 20
附录5 最终实物图 23
一、前言
（一）智能循迹小车概述
时代在发展，科技在进步，现在的人工智能化已经达到了一个高峰，完全靠人力的工作渐渐的退出舞台，进而自动化成为了必不可少的部分，工厂，单位都离不开自动化，可以达到事半功倍的效果。本次设计智能巡检小车在生活中起着非常大的作用。例如需要搬运东西的时候，智能巡检小车就可以代替人工，我们可以先给它设定一定的轨迹，然后通过传感器来使小车得到一定的行驶路线。这样一来我们就可以节约人力，
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也大大的加快了做事的效率。现在阿里巴巴以及亚马逊的仓库等等都采用了这种方式来进行工作。可以说智能小车是未来的一个努力方向，也是我们人类共同努力的目标。
（二）智能循迹小车研究的内容
本次智能巡检小车采用的STM32单片机进行控制小车的行驶，可以实现后退、前进、右转、左转4种运动方式，四种运动方式都可以在液晶屏上显示出工作状态，并可以通过按键来控制小车的运转。电机的驱动电路采用的是LM298，采用超声波传感器、金属探测器等传感器来检测前面有没有障碍物以及距离障碍物的距离来实现小车的巡检。传感器检测到的数据传送给STM32单片机，由单片机处理传感器测得的数据，已达到智能控制的效果。未来智能小车也一定会给人们的生活带来便捷。
二、系统的方案对比与论证
（一）总体方案的原理框图
在系统的总体方案框图中，主要包括这几大模块，电源模块，按键模块，遥控器通讯模块，超声波传感器模块，声光报警模块，电机驱动模块，液晶显示模块。图1是系统的总体原理框图，如下1图所示。
图1 系统的总体方案设计图
（二） 单片机的选择
本次系统的核心就是单片机，它控制着巡检小车整个系统的运行，但选择哪款单片机也很重要，各有利弊，下面我论述一下我选择单片机的方案：
方案一：选用STM32单片机，STM32单片机的内核是用arm公司的，它的传输位数是32位的，所以它最大的特点就是传输的特别快，时钟晶振接8Mhe，内核里面有一个时钟倍频，它的最大倍频系数可达9倍，所以最高时钟可达72MHZ，相比其它的单片机这个时钟频率还是比较高的，所以它的性能特别的好，现在市场上最流行的一款是STM32F103ZET6，它的普通的输入输出口总共有112，STM32单片机里面还集成了非常多的外设，包括中断，普通定时器，高级定时器，ADC转换，串口等模块，但是相比51单片机，STM32单片机的价格还是比较昂贵的。STM32单片机外观图如图2所示：
方案二：选用STC89C51单片机，STC89C51单片的的内核和8051单片机的内核是一样的，它的传输位数是8位的，时钟晶振接12Mhe，STC89C51单片机里面还集成了非常多的外设，包括中断，普通定时器，，ADC转换，串口等模块，51单片机里面也集成了程序存储器，数据存储器等信息，所以STC89c51单片机集成了足够多的资源，对于一般要求不是太多的场合特别的适合，所以性价比很高。
综上所述：由于STM32单片机的性能比较优越，我选择STM32单片机。STM32单片机实物图如图2所示。
图2 STM32单片机实物图
（三）障碍物探测方案的选择?
方案一：选用红外接收器作为测量测量传感器，调制脉冲的高科技技术都是人们所熟悉的，而红外接受器就是利用了这个原理，红外接收器是利用发射和接收的技术，首相红外发射传感器发射了红外光，当红外光照射到物体后就被反射回来，通过计算出发射到单片机检测到接受到信号的时间就可以计算出物体的距离，从而控制单元控制相应的动作，红外接受器有很多的优点，比如反应灵敏。
方案二：超声波，就是它的频率非常的高，而人类的听觉是有限的，大大超过了人们的听觉范围，超声波一般用于测量距离，还有用于清洗物品等，比如我们的眼睛清洗时就是用的超声波清洗器，还有在发生地震时，一般可以通过超声波测量地震源的位置以及深度。超声波的外观图如图3所示：
综上所述：红外线接收器容易受到外界环境的影响，所以最终采用了超声波作为障碍物探测的方案。选择采用的超声波模块如图3所示。
图3 超声波模块外形图
（四） 电机驱动模块的选择
方案一：选用LM298作为电机的驱动芯片，LM298不仅可以驱动两相电机还可以驱动四相电机，LM298不仅可以实现电机的调速功能，还能实现电机的正反向旋转的切换，一个LM298可以驱动两路电机，驱动的功率很大。
方案二：在电机驱动模块中，我使用的是ULN2805，ULN2805是集电极开路输出的，总共有18个引脚，有8路驱动输出端，也就是说，可以驱动8路电机。我们可以使用ULN2805来增大功率，从而有足够大的功率来驱动电机，控制电机的正反向旋转，从而控制智能循迹小车的前后左右运行。通过单片机的p1.0,p1.1两个引脚来连接ULN2805的IN1，IN2，IN3，IN4脚。ULN2805驱动功率也是特别的大，非常适合做电机驱动模块。ULN2805的外观图如图4所示：
目录
一、前言 1
（一）智能循迹小车概述 1
（二）智能循迹小车研究的内容 1
二、系统的方案对比与论证 2
（一）总体方案的原理框图 2
（二）单片机的选择 2
（三）障碍物探测方案的选择? 3
（四）电机驱动模块的选择 4
（五）显示电路的选择 4
（六）按键电路的选择 5
三、电路的硬件设计 6
（一）单片机模块的设计 6
（二）按键模块的设计 8
（三）显示模块的设计 9
（四）电机驱动模块 10
四、 电路的软件设计 11
（一）主程序流程图 11
（二）电机驱动子程序流程图 12
五、电路的软硬件调试 13
总 结 15
参 考 文 献 16
附录1 电路原理图 17
附录2 电路板PCB图 18
附录3 元器件清单 19
附录4 部分程序清单 20
附录5 最终实物图 23
一、前言
（一）智能循迹小车概述
时代在发展，科技在进步，现在的人工智能化已经达到了一个高峰，完全靠人力的工作渐渐的退出舞台，进而自动化成为了必不可少的部分，工厂，单位都离不开自动化，可以达到事半功倍的效果。本次设计智能巡检小车在生活中起着非常大的作用。例如需要搬运东西的时候，智能巡检小车就可以代替人工，我们可以先给它设定一定的轨迹，然后通过传感器来使小车得到一定的行驶路线。这样一来我们就可以节约人力，
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
也大大的加快了做事的效率。现在阿里巴巴以及亚马逊的仓库等等都采用了这种方式来进行工作。可以说智能小车是未来的一个努力方向，也是我们人类共同努力的目标。
（二）智能循迹小车研究的内容
本次智能巡检小车采用的STM32单片机进行控制小车的行驶，可以实现后退、前进、右转、左转4种运动方式，四种运动方式都可以在液晶屏上显示出工作状态，并可以通过按键来控制小车的运转。电机的驱动电路采用的是LM298，采用超声波传感器、金属探测器等传感器来检测前面有没有障碍物以及距离障碍物的距离来实现小车的巡检。传感器检测到的数据传送给STM32单片机，由单片机处理传感器测得的数据，已达到智能控制的效果。未来智能小车也一定会给人们的生活带来便捷。
二、系统的方案对比与论证
（一）总体方案的原理框图
在系统的总体方案框图中，主要包括这几大模块，电源模块，按键模块，遥控器通讯模块，超声波传感器模块，声光报警模块，电机驱动模块，液晶显示模块。图1是系统的总体原理框图，如下1图所示。
图1 系统的总体方案设计图
（二） 单片机的选择
本次系统的核心就是单片机，它控制着巡检小车整个系统的运行，但选择哪款单片机也很重要，各有利弊，下面我论述一下我选择单片机的方案：
方案一：选用STM32单片机，STM32单片机的内核是用arm公司的，它的传输位数是32位的，所以它最大的特点就是传输的特别快，时钟晶振接8Mhe，内核里面有一个时钟倍频，它的最大倍频系数可达9倍，所以最高时钟可达72MHZ，相比其它的单片机这个时钟频率还是比较高的，所以它的性能特别的好，现在市场上最流行的一款是STM32F103ZET6，它的普通的输入输出口总共有112，STM32单片机里面还集成了非常多的外设，包括中断，普通定时器，高级定时器，ADC转换，串口等模块，但是相比51单片机，STM32单片机的价格还是比较昂贵的。STM32单片机外观图如图2所示：
方案二：选用STC89C51单片机，STC89C51单片的的内核和8051单片机的内核是一样的，它的传输位数是8位的，时钟晶振接12Mhe，STC89C51单片机里面还集成了非常多的外设，包括中断，普通定时器，，ADC转换，串口等模块，51单片机里面也集成了程序存储器，数据存储器等信息，所以STC89c51单片机集成了足够多的资源，对于一般要求不是太多的场合特别的适合，所以性价比很高。
综上所述：由于STM32单片机的性能比较优越，我选择STM32单片机。STM32单片机实物图如图2所示。
图2 STM32单片机实物图
（三）障碍物探测方案的选择?
方案一：选用红外接收器作为测量测量传感器，调制脉冲的高科技技术都是人们所熟悉的，而红外接受器就是利用了这个原理，红外接收器是利用发射和接收的技术，首相红外发射传感器发射了红外光，当红外光照射到物体后就被反射回来，通过计算出发射到单片机检测到接受到信号的时间就可以计算出物体的距离，从而控制单元控制相应的动作，红外接受器有很多的优点，比如反应灵敏。
方案二：超声波，就是它的频率非常的高，而人类的听觉是有限的，大大超过了人们的听觉范围，超声波一般用于测量距离，还有用于清洗物品等，比如我们的眼睛清洗时就是用的超声波清洗器，还有在发生地震时，一般可以通过超声波测量地震源的位置以及深度。超声波的外观图如图3所示：
综上所述：红外线接收器容易受到外界环境的影响，所以最终采用了超声波作为障碍物探测的方案。选择采用的超声波模块如图3所示。
图3 超声波模块外形图
（四） 电机驱动模块的选择
方案一：选用LM298作为电机的驱动芯片，LM298不仅可以驱动两相电机还可以驱动四相电机，LM298不仅可以实现电机的调速功能，还能实现电机的正反向旋转的切换，一个LM298可以驱动两路电机，驱动的功率很大。
方案二：在电机驱动模块中，我使用的是ULN2805，ULN2805是集电极开路输出的，总共有18个引脚，有8路驱动输出端，也就是说，可以驱动8路电机。我们可以使用ULN2805来增大功率，从而有足够大的功率来驱动电机，控制电机的正反向旋转，从而控制智能循迹小车的前后左右运行。通过单片机的p1.0,p1.1两个引脚来连接ULN2805的IN1，IN2，IN3，IN4脚。ULN2805驱动功率也是特别的大，非常适合做电机驱动模块。ULN2805的外观图如图4所示：
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