自动循迹小车课程设计

自动循迹小车课程设计 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】

课程报告

嵌入式系统与应用课程名

称：

项目名

自动循迹小车称：

院

理学院

系：

专

自动化1401业：

学

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 号：

xxxxxxxx

姓

名：

xxxxxxxx

指导导

师：

2017年05月23日

西京学院理学院制

摘要

本次课程设计主要完成基于STM32F103微处理器的智能小车控制系统的系统设计。此智能小车系统的组成主要包括STM32F103控制器、电机驱动电路、红外探测电路。本次试验采用STM32F103微处理器为核心芯片，利用PWM技术对速度进行控制，循迹模块进行黑白检测，其他外围扩展电路实现系统整体功能。实现了智能小车能够自动跟踪地面上的黑色轨迹的任务。

关键字：STM32；红外探测；PWM；电机控制

Abstract

This course design mainly completes the system design of intelligent car control system based on STM32F103 microprocessor. The composition of this intelligent car system mainly includes STM32F103 controller, motor drive circuit, infrared detection circuit. This test uses STM32F103 microprocessor as the core chip, the use of PWM technology to control the speed, tracking module for black and white detection, other peripheral expansion circuit to achieve the overall function of the system. To achieve the smart car can automatically track the black track on the ground task.

Keywords：STM32；infrared detection；PWM；motor control

目录

1设计任务要求 (1)

2方案设计及选型 (1)

2.1 总体方案选择 (1)

2.2 车型选型 (1)

2.3 器件选型 (2)

3系统电路设计 (2)

3.1 循迹模块接口电路设计 (2)

3.2 电机驱动模块接口电路设计 (3)

3.3 电源设计 (4)

3.4 STM32小系统 (5)

4系统软件设计 (6)

4.1 主程序设计 (6)

4.2 功能函数设计 (6)

5系统测试 (6)

6结束语 (7)

参考文献 (8)

附录一：系统总体电路图 (9)

附录二：部分程序 (10)

附录三：作品实物图 (11)

1设计任务要求

本设计通过对轨迹跟踪问题的分析，制作了一辆能够自动跟踪地面上的黑色轨迹的智能小车。

（1）设计搭建小车结构框架，两驱或四驱不限，机械转向灵活。

（2）设计选型电源、电机、传感器、STM32控制器板等电路模块，完成方案设计和电路图绘制。

（3）设计功能函数和软件流程图。

2方案设计及选型

2.1 总体方案选择

基于对小车循迹准确性以及速度的综合考虑，我们最终选择的系统框图如图2-1所示：

图2-1 总体方案框图

2.2 车型选型

基于在循迹小车设计报告的实际完成情况，我们考虑到小车调试频繁的问题、电池使用时间长短以及小车的灵活性，我么们选择了由俩个电机与一个万向轮组成的俩驱小车。车架使用市面上的合成简易车架。

2.3 器件选型

（1）循迹模块选型

方案一：采用红外对管对黑带进行高频率扫描，并将扫描结果串行输出，用斯密特触发器对波形整形后，将数据送入STM32进行分析判断。

优点：节省系统消耗的功率，节约STM32的I/O，硬件电路的接线变得简洁。

缺点：信息处理速度相对于并行输出慢，相邻红外会产生干扰。

方案二：采用多路反射型的光电传感器TCRT5000对地面进行检测，将所采集到的信息并行输入比较器比较后，再将数据送入STM32处理。

优点：信息处理速度快，相邻传感器不会相互干扰，操作方便，结构简单。

缺点：占用STM32的I/O较多，连线相对繁琐。

方案选择：考虑到小车对信息的采集速度及检测的准确性，我们最终选用了方案二。

（2）驱动及电机选择

①驱动选择：由于L298N驱动有以下优点：

a.可实现电机正反转；

b.启动性能好，启动转矩大；

c.可同时驱动两台直流电机；

所以我们最终选择了L298N驱动。

②电机选择：直流减速电机转速平稳，速度快，功耗低，又因为本设计是用电池供电，所以我们最终选择了6V的直流减速电机作为小车的驱动电机。

3系统电路设计

3.1 循迹模块接口电路设计

小车在白色地面行驶时，红外发射管发出的红外信号被反射，接收管接收到信号后，输出端为低电平。红外传感器的三个输出端口分别与控制模块的PA4-PA6依次相连，而当红外信号遇到黑色导轨时，红外信号被吸收，接收管不能接收到信号，输出端为高电平。单片机通过采集每个红外接收管的输出信号，便可以检测出所处位置，从而控制小车的转向。

我们采用的传感器为红外避障模块传感器，它是采用高发射功率红外光电二极管和高度灵敏光电晶体管组成。红外避障传感器的发射管和接收管是一起封装在矩形塑料壳中，为了使检测更加准确，我们用了红外避障传感器检测黑线，其中一只放在黑线上方其余2只对称分布在黑线的两侧。循迹模块实物如图3-1所示：