首页 > kyapp官方网站 > 工业自动化

一个基于STM32芯片设计的智能循迹往返小车

时间: 2024-04-24 20:14:36 |   作者: 工业自动化

  智能车辆作为智能交通系统的关键技术之一,是许多高新技术综合集成的载体。它体现了车辆工程、人工智能、自动控制及计算机技术于一体的综合技术,是未来汽车发展的趋势。本文提出了一个基于STM32F103芯片为控制核心,附以红外传感器采集外界信息和检测障碍物的智能小车系统模块设计方案。充分利用该芯片高速运算、处理能力,来实现小车自动识别路线按迹行走、躲避障碍物,并且通过LCD显示器实时显示小车运动参数,使用芯片自带的PWM输出功能,步进调节占空比来调节电机的转速。通过模糊控制和PWM脉宽调制技术的结合,提高了对车位置控制精度。

  根据题目中的设计要求,本系统主要由主控单片机模块、电源模块、电机驱动模块、黑线检测模块、液晶显示模块以及电源模块构成。本系统的方框图如图1所示。

  控制器主要用于控制电机的运动,黑线的检测以及相关信息的显示。本设计采用STM32作为控制器,其性能优良,移植性好,提高了对直流电机的控制效率,并对控制系统进行模块化设计,有利于智能小车的功能扩展和升级。本系统的核心控制板是STM32F103的最小系统,它由电源电路、实时时钟、系统时钟电路、JTAG接口电路、复位电路、用户LED和按键电路、串口电路等组成。

  本小车由于需要倒车,为了倒车的准确性在小车的前后两端分别安装了两个红外传感器,小车前端两个红外传感器检测的到的信号输入单片机GPIOB12、GPIOB13,而后端两个红外传感器检测的到的信号输入单片机GPIOB12、GPIOB13,单机片经处理后通过GPIOE3-GPIOE6驱动电路控制直流电机的转向;显示模块以2.4寸tft为核心,对记录的结果进行显示。

  该智能小车在贴有黑线的白纸“路面”上行驶,因此本模块设计需要检测铺在行驶区的黑胶带,由于黑线和白纸对光线的反射系数不同,可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”———黑线。本文采用的是简单实用的检测方法,即红外探测法。采用红外线控制的反射式红外对管,红外对管只对红外线具有较高灵敏度,从而避免了外界光线的干扰;跑道黑带能够吸收红外线,而白色跑道能够反射红外线,从而检测到跑道黑带。

  采用反射式光电开关来识别轨迹上的黑线标记信号,这种光电开关的红外发射管和接收管位于同一侧[3],光敏三极管只能接收反射回的红外光。当车身下面是黑线时,由于黑线吸收部分光,光敏三极管接收到的红外光不能使光敏三极管导通,光电开关输出高电平,经非门输出低电平。反之,当车身下面是白色的地面时,红外发射管发射的光经其反射后,被接收管接受,光电开关输出低电平,经非门整形后输出高电平。将非门的输出接至单片机IO口。车在前进和后退过程中,小车每过一道黑线,便产生一次电平变化,主程序从而调用相应的子程序,随着小车的不断行驶,相应的程序依次被调用执行,使小车在跑道上按设计要求时快、时慢、时前进、时后退。

  采用双H桥驱动芯片L298。其内部包含4通道逻辑驱动电路,可以方便的驱动两个直流电机,或一个两相步进电机。控制芯片的驱动使能端就可以控制驱动电机的速度。L298芯片采用5V(VSS)与12V(VS)直流供电,ENA和ENB分别用STM32F103主控芯片的TIM3_CH3和PB1/ADC_IN9/TIM3_CH4控制,产生PWM1和PWM2两路PWM波输出,IN1-IN4分别用PE3-PE6实现I/O输出控制电机转动方向。在L298与电机之间加入二极管,以保护电路。

  如图2所示,小车运动状态通过电机A和B的不同方向转动来实现,电机有正转、反转和停止3种状态,每个电机由一对I/O口进行控制。表1是I/O端口状态与电机制动对照表。

  液晶显示模块使用2.4寸TFT触摸屏,由STM32的FSMC接口通过ILI9325驱动芯片驱动触摸屏。该驱动芯片支持240RGB×320像素,可以显示262144真色彩。支持MVA(Multi_domainVerticalAligement多范围垂直队列)宽视角显示,组合720通道源极驱动和320通道门极驱动,其内部集成172800字节的GRAM(图形内存),以及高速内存脉冲写功能等功能。

  由于各电路模块所需电压不同,本设计需多种电源供电。STM32F103主控芯片采用3.3V供电,电机驱动采用5V与12V,红外收发检测电路采用5V,液晶显示与触角传感电路均采用3.3V供电。外部电源采用12V的直流电压,因此根据设计要求,本设计进行了电源转换设计。

  1)采用KA7805芯片实现12V到5V的转换。KA7805的作用是输入大于5V的直流电压,输出5V的直流电压,且管脚较少,易于连接和实现,稳定性高。图4为KA7805芯片引脚接线V,具体电路设计如图5所示。

  系统软件设计采用C语言编程实现,利用单片机PWM输出模块和普通I/O模块,根据系统需求,对各个模块进行初始化配置,以实现其相应功能。主程序流程如图6所示。

  文中根据设计内容和要求,制定了设计的具体方案,并逐步完成了硬件和软件部分的设计。整个系统以STM32为主控芯片,实现对小车简单运动的控制,完成各部分电路设计并使用PROTEL画出电路设计原理图;软件部分在STM32集成开发环境IAREWARM5.3下编写各模块程序,包PWM波输出模块、液晶显示模块自由行走避障模块和红外循迹模块,并通过主控制程序将各模块融合一起。整个设计将硬件与软件相结合,实现对小车的控制,使小车能够做出前进、后退、左转、右转等动作,并通过液晶显示器实时显示小车的运动参数,及对小车速度进行调节,并且能够在不同模式下通过传感检测电路实现简单的避障和循迹功能,在本次设计中将PWM波占空比控制在1/2以下,使小车不会因速度过高而导致转弯过程中其方向不易控制。论文基本完成了硬件和软件的设计,并使之符合设计的基本要求。本设计与实际应用相结合,利用高性能的STM32F103芯片,辅以各种传感器来检测路面、障碍物等周围环境,通过高可靠性的软件设计,来实现小型电动车的智能控制,具有很强的现实意义。

  关键字:引用地址:一个基于STM32芯片设计的智能循迹往返小车上一篇:对STM32内部FLASH编程时遇到的ADC异常问题下一篇:

  便携式心电图设备的出现使心电信号能够在更多场合进行采集,它既可以实现可移动化,又可以实时的对心电信号进行分析。通过内置大容量存储器件能够对患者进行长时间的实时监护,并记录患者的心电数据,通过USB接口与PC机进行数据传输,以提交到专业医疗机构做进一步分析和诊断。 1、系统整体设计概述 系统原理框图可以用图1表示。心电信号由电极获取,送入心电采集电路,经前置放大、主放大、高低通滤波、电平抬升后,得到符合要求的心电信号,并送入到STM32的ADC进行AD转换。为了更好地抑制干扰信号,在电路中还引入了右腿驱动电路。系统控制芯片采用STM32,TFT-LCD的触摸功能加上少量按键可以建立良好的人机交互环境,可以通过LCD实时显示和回放

  和TFT-LCD的便携式心电图仪设计 /

  随着 汽车电子 的大量应用,车辆智能化呈现加速发展趋势。今年,国外诸多整车及 零部件厂商 加大了对 智能汽车 的研发力度,车辆智能化呈现大趋势。 “终于赶上了马车” 今年,随着汽车电子技术的发展,汽车的主动 安全性能 得到进一步加强。专注于传感器技术的东京大学名誉教授山崎弘郎将这种变化给汽车带来的影响形象地比喻为“终于赶上了马车”。 山崎弘郎介绍说,由于马在拉车时会自行判断周边情况,因此即使是车夫打盹时也不会发生追尾、跑偏等事故。从这一点说,长期以来,汽车的安全性能不如马车。不过,经过多年的发展,汽车智能化程度日益提高, 车载计算机 系统已经可以在一定程度上代替车主操控车辆。 本月中旬, 日产 汽车推出了2

  目前随着生活的水平提高,国人汽车拥有量正在逐年增多,目前,私人购车热潮仍有增加的趋势。私家车数量的增加也意味着交通拥堵也越来越严重,人们待在车内的时间也越来越长,因此人们在购车时,除对汽车的型号、特性、质量等进行选择外,还要考虑到汽车内的空气质量问题。那是因为汽车内拥有很多有毒有害气体危害着我们的健康。 车内空气常检测的项目 :甲醛、氨、苯、甲苯、二甲苯、总挥发性有机化合物、可吸入颗粒物等。如何解决这些问题成为汽车厂家的需要考虑的问题。 首先我们先来分析一下这些气体是如何形成有那些危害 1甲醛是一种无色易溶的刺激性气体。车内劣质材料及胶粘剂是空气中甲醛的主要来源,释放期长达3~15年。可经呼吸道吸收,甲醛对人体的危害具长期

  空气方案 /

  智能车辆是一个集环境感知、规划决策、自动行驶等功能于一体的综合系统其集中应用了计算机、传感、信息、通讯、导航、人工智能及自动控制等技术是典型的高新技术综合体。本文设计的智能简易车辆系统就是此综合体的一种尝试。该系统使智能简易车辆在多种传感器的配合下实现了自动寻迹、平衡探测等功能,已基本实现了车辆的智能化。 1 智能简易车辆电路总体结构设计 文中简易智能车辆系统通过电动车跷跷板这一实验实现。采用AT89S52作为电动车跷跷板的控制核心,用红外传感器检测小车是否在制定轨道上运动,小车若偏离轨道,传感器便会发出一个信号送至单片机,使单片机控制步进电机的转动。同时通过角度传感器来识别小车是否到达平衡位置。 总体电路系统包括主机控制模

  系统设计 /

  1.需求背景 1.1 需求背景 当前,中国国民经济正处于高速发展的重要阶段,随着国民经济健康持续的快速发展,GDP与居民收入持续稳定增长,我国汽车产业呈现爆发式增长,产销规模在1999-2009年的10年间保持了20%以上的年均增幅。据中汽协最新发布2009年国产汽车产销统计数字显示,在2009年,我国汽车产销1379.1万辆和1364.48万辆,同比增长48.30%和46.15%。高达近五成的同比增速,也超过了历史最高的井喷时期。目前我国已跃居世界第一大汽车消费国。 1.2 行业现状 随着人们生活水平的不断稳步提高,汽车作为交通工具已逐步成为日常生活中不可或缺的必需品,随着汽车行业销量的持续增长、特别是

  泊车管理导航系统的设计案例 /

  自2007年 意法半导体 在北京发布首款 STM32 产品以来已有10年之久,今年恰逢 STM32 推向市场10周年, STM32 全球出货量已经超过30亿,成为中国第一大微控制器品牌。下面就随半导体小编一起来了解一下相关内容吧。     不止于此,在ST的战略中,最终目标是要打造一个宏伟的战略生态系统,成为产业领导者。近期,STM32家族增加最新成员STM32L4+系列,该系列拥有一流的功耗、先进的图形处理技术以及大容量嵌入式存储器及生态系统,以帮助用户应对物联网的挑战。截至目前,STM32已经有11大产品系列,800余款产品的强大产品阵容,距离构建其生态系统又加了一码。 风雨十年STM32出货量高达30亿颗

  奔驰智能手表     从谷歌眼镜到三星GalaxyGear面世,可穿戴科技应用逐渐受到关注与追捧,就连汽车厂商也开始考虑借此噱头博取大众眼球,比如今天要说的奔驰和Pebble合作的汽车智能手表。     现代汽车智能化程度不断提高,无疑激发出更多车主的惰性,他们需要更简便的方法随时了解车辆和联系人信息,甚至是自己的健康情况等等。鉴于随身和轻便等特点要求,于是“可穿戴科技”开始被更多的厂商注意,包括智能眼镜、智能手环、智能手表都属于这一范畴。实际上,所谓汽车智能手表,它的根基还是一款普通智能手表,只是根据匹配车型增加了全新的适配程序。如奔驰和Pebble合作的智能手表,它在2014年美国消费电子展上进行了展览。

  自动控制管理系统(原书第10版) (法里德·高那菲(Farid Golnaraghi) etc.)

  嵌入式工程师AI挑战营(初阶):基于RV1106,动手部署手写数字识别落地

  有奖直播 瑞萨新一代视觉 AI MPU 处理器 RZ/V2H:高算力、低功耗、实时控制

  【下载】LAT1396 STM32CubeIDE实用技巧之STM32H7双核调试的配置

  【下载】LAT1343 STM32H5 USBD Classic驱动 CDC移植

  【下载】LAT1392 LTDC RGB接口 LCD的TouchGFX工程的移植步骤

  【直播】4月11日,STM32Trust如何帮助新产品设计提升信息安全保护能力

  【线日,基于Buildroot制作STM32MP13启动镜像-深圳/厦门/西安/郑州/苏州

  【新品】STM32U0新一代超低功耗入门级MCU,助力终端产品省电,安全,BOM成本低

  【新品】 STM32H7R/S基于Cortex-M7,运行频率高达600 MHz,板载闪存型MCU 拥有高速的外部存储

  【新品】STM32WBA54/55 支持BLE5.4、IEEE 802.15.4通信协议、Zigbee®、Thread和Matter协议

  【新品】STM32MP2 最高配备双核Arm® Cortex®-A35和Cortex®-M33的STM32MP2系列微处理器

  【新品】STM32H5-Arm® Cortex®-M33 内核,主频高达250MHz,提升性能与信息安全性

  ST(意法半导体)近日推出了全新的STM32U0微控制器,这款基于Cortex-M0+内核的产品,可以在带有实时时钟(RTC)的待机模式下,实现仅为160n ...

  1 DMA概述直接存储器访问 (DMA) :用于在外设与存储器之间以及存储器与存储器之间进行高速数据传输。DMA传输过程的初始化和启动由CPU完 ...

  在FreeRTOS中,队列是实现任务之间同步、互斥和通信的一种重要方法(其他的实现方法有:任务通知、事件组、信号量、互斥量)。任何任务都可 ...

  01前言本文是上文 《STM32H5 DA 之初体验(带 TrustZone)》的后续之作。倘若你还没有阅读此文,那么建议你先阅读下,然后再回过头来阅读 ...

  从51开始,单片机玩了很久了,有51,PIC,AVR等等,早就想跟潮流玩玩ARM,但始终没开始,原因-----不知道玩了ARM可以做什么(对 ...

  51单片机PIC单片机AVR单片机ARM单片机嵌入式系统汽车电子消费电子数据处理视频教程电子百科其他技术STM32MSP430单片机资源下载单片机习题与教程词云:

上一篇:【48812】lcd_电子产品世界

下一篇:【48812】晶讯光电IPO停止深耕液晶显现范畴