基于stm32的智能小车(远程控制、避障、循迹) |
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基于stm32的智能小车(远程控制、避障、循迹)
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学完stm32，总是想做点东西“大显身手”一下，智能小车就成了首选项目，其核心只是就是PWM输出，I/O口引脚电平判断。 制作智能小车的硬件名单： 制作智能小车的硬件列表： （1） STM32C8T6核心板 一块( 2.4G遥控需要两块，手机遥控需要一块) （2） L298N电机驱动 两个(或一块) （4） 红外壁障模块 三个 （5） 红外循迹模块 三个 （7） 12V供电电池 一个 （8） 带电机轮子的小车支架(自带tt电机) 一个 2.4G遥控模式： （1） 2.4G无线通讯模块 两个 手机遥控模式： （1）：蓝牙模块 一个由于我们做的控制功能可以使用2.4G控制，也可以使用蓝牙进行控制，两种传输方式所需购买的模块不同，已在硬件名单中加以区分，接下来就一步步的实现。 一、先让小车跑起来！！！
我们在淘宝上买的那种智能小车底板都是自带tt电机的，不管我们用那种控制方式，首先要做的都是让电机先跑起来。 (一)、驱动一个电机转动：说到驱动电机，就不得不说一下L298N(电机驱动)了，为什么要说L298N呢？ 当时我第一次用电机的时候，也很疑惑，为什么要用L298N，我电机是5v的，直接连上单片机IO口，让其输出高低电平不久能控制电机转动吗？？？？但其实是不是的，IO口确实能输出5V的电压，也确实是和电机的电压一样，但大家不要忽略IO口输出的电流，也就是驱动能力。IO口输出的电流太小了，根本带不动电机啊。。。。举个例子：“可以想象一下让一个小伙子去耕地，他肯定拉不动，但如果给他一头牛，就让小伙拿着小皮鞭赶牛，让牛去耕地，very esay。” 而L298N的作用和刚刚说的“牛”的作用一样，，我们只需用单片机IO口控制L298N的工作，其他的脏活累活全让L298n去做，，好奸商的感觉 哈哈哈哈。
L298n电源接口的接线：电源12V正极→L298n正极 电源12V负极、单片机GND→L298n的GND L298n的5V输出→单片机的5V(用L298n产生的5V给单片机供电) 刚刚说过了 我们使用单片机的IO口输出控制L298n的工作，怎么控制呢？？看到逻辑输入那四个引脚了吗 对就是他们。 左边两个逻辑输入控制电机A(正传、反转、停止) 右边两个逻辑输入控制电机B(正传、反转、停止) 控制逻辑表如下： 直流电机 旋转方式 IN1 IN2 IN3 IN4 MOTOR-A 正转（调速） 1/PWM 0 反转（调速） 0 1/PWM 待机 0 0 刹车 1 1 MOTOR-B 正转（调速） 1/PWM 0 反转（调速） 0 1/PWM 待机 0 0 刹车 1 1 注：“1”代表高电平；“0”代表低电平；“PWM”代表脉宽调制波，调节占空比改变转速。IN1、IN2控制直流电机A，IN3、IN4控制直流电机B；两路是完全独立的。 输入端Inx有防共态导通功能，悬空时等效于为低电平输入。 具体如何控制正反转及停止的：简单说IN1、IN2 输出（0，1）正传、输出（1，1）反转、输出（1，1）制动。 具体的解释大家可以看这篇文章 ： L298N具体使用及控制 那我们只需要输出不同电平就能驱动电机正反转了，但是为了控制电机的转速，不能单纯的输出1、0，可以用PWM控制，通过调整PWM的占空比，就能控制电机的转速。（很好理解吧，我们日常开私家车，也不是一脚踩足油门，一脚刹车踩到底，而是均匀的升速，或者均匀的降速）这就是PWM的功能。 (二)、控制小车前进、后退、左转、右转刚刚已经了解了如何驱动一个电机的转动，那控制小车的前进方向，无非就是四个轮子搭配着运行。 前行：四个轮子都顺转 后退：四个轮子都逆转 左转：左侧两个轮子不动，右边两个轮子往前走。 右转：右侧两个轮子不动，左边两个轮子往前走。
四个电机，由于两个逻辑输入控制L298N的一个电机输出，所以每个电机需要两路PWM输出控制，共需要8路PWM(注意：这8路PWM输出都是连接到L298N的逻辑输入端)，本项目选择STM32单片机的TIM1与TIM4产生PWM输出， 驱动程序代码：PWM.C #include "pwm.h" // TIM1_PWM输出初始化 // TIM1_CH1 = PA8 // TIM1_CH2 = PA9 // TIM1_Reload_Num = TIM1自动重装值 // TIM1_Frequency_Divide = 时钟预分频数 void TIM1_PWM_Init_YX(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE); // 使能TIM1时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 使能GPIOB时钟 // 配置IO模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 初始化PA8、PA9、PA10、PA11 //初始化TIM1的计数模式、分频值、重装载值等 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = TIM1_Reload_Num; // 设置下一个更新事件后，装入自动重装载寄存器的值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =TIM1_Frequency_Divide; // 设置TIM3时钟预分频值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; // 设置时钟分割:TDTS = Tck_tim TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数模式 TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); // 根据参数初始化TIM1 //初始化TIM1_CH1、2的PWM TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // 选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; // 比较输出使能 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputNState = TIM_OutputState_Disable; // 比较输出N不使能 TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; // 输出极性:TIM输出比较极性高 TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset; TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCIdleState_Reset ; TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); // 数初始化TIM1_OC1 TIM_OC2Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); // 数初始化TIM1_OC2 TIM_ARRPreloadConfig(TIM1,ENABLE); // 使能TIM1的自动重装载寄存器 TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE); // 主输出使能 TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable); // 使能TIM1在OC1上的预装载寄存器 TIM_OC2PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable); // 使能TIM1在OC2上的预装载寄存器 TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); // 使能TIM1 } // TIM4_PWM输出初始化 // TIM4_CH1 = PB6 // TIM4_CH2 = PB7 // TIM4_Reload_Num = TIM1自动重装值 // TIM4_Frequency_Divide = 时钟预分频数 void TIM4_PWM_Init_YX(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); // 使能TIM4时钟 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); // 使能GPIOB时钟 // 配置IO模式 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; // 复用推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //初始化TIM4的计数模式、分频值、重装载值等 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = TIM4_Reload_Num; // 设置下一个更新事件后，装入自动重装载寄存器的值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =TIM4_Frequency_Divide; // 设置TIM4时钟预分频值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; // 设置时钟分割:TDTS = Tck_tim TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数模式 TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); // 根据参数初始化TIM4的计数方式 //初始化TIM4_CH1、2的PWM TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; // 选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1 TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; // 比较输出使能 TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; // 输出极性:TIM输出比较极性高 TIM_OC1Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC2Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC1PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable); // 使能TIM4在OC1上的预装载寄存器 TIM_OC2PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable); // 使能TIM4在OC2上的预装载寄存器 TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); // 使能TIM4 }PWM.h #ifndef __PWM_H #define __PWM_H #include "stm32f10x.h" #define TIM1_Frequency_Divide 719 // TIM1时钟预分频值 #define TIM1_Reload_Num 99 // 自动重装载寄存器的值 #define TIM4_Frequency_Divide 719 // TIM1时钟预分频值 #define TIM4_Reload_Num 99 // 自动重装载寄存器的值 void TIM1_PWM_Init_YX(void) ; // TIM1_PWM输出初始化 void TIM4_PWM_Init_YX(void); // TIM4_PWM输出初始化 #endif /* __PWM_H */ 二、遥控 1、控制介绍对于遥控功能实现，肯定有以下三部分呀，遥控器——无线信号——小车，本人设计了两种方案，一种使用蓝牙信号控制，另一种使用2.4G信号控制。下面说一下两者的优缺点： ①2.4G信号控制：控制距离远，但是需要设计自己设计信号发射端，较为复杂。 ②蓝牙控制：传输距离较近，但是有许多蓝牙串口助手可以使用，可以用手机控制小车运行。 |
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