作者：车 邮箱：[email protected] 学校：西安工程大学硕士研究生 方向：机器视觉、图像分割、深度学习

在灰度巡检模块的设计中，需要通过根据R、M、L三个引脚反馈给主控板数字信号0或1，对小车做出相应的操作。对应的逻辑关系如下表所示。 执行一次循迹程序的流程图如下图所示。

下图(a)~(f)是模拟的灰度巡线传感器在循迹过程中的几种情况，模拟的灰度巡线模块也代表了小车的方向。

循迹模块配了三个GPIO_Input引脚，分别命名为L_Pin、M_Pin、R_Pin引脚，分别与主控板的PE11、PE12、PD10引脚相连。

循迹程序设计的部分代码如下：

在循迹的过程中，需要用到很多控制函数：直行GO函数、停止STOP函数、左转LEFT函数、右转RIGHT函数。举例左转函数如下。

左转LEFT()函数部分代码如下：

在Keil ARM中写程序的时候，由于一些初始化和配置在STM32CubeMX的原因，必须在BEGIN和END之间写代码，如图所示。如果写错地方，代码在点击编译Rebuild之后就会被吞噬。

点击Options for Target，在Device里选择用到的主芯片，本设计里用到的主芯片是STM32F407VET6,所以在这里选择STM32F407VETx，点击OK。

仿真器配置成功。演示如图所示。

选择Options for Target的Utilities页面的Settings，然后点击Settings页面里面的Add，选择512k的STM32F4xx 512kB Flash。然后点击确定，这时候会返回上一页面，点击这个界面的OK。演示如图所示。

将ST-LINK仿真器一端插进STM32的SWD接口，另一端与电脑相连，这时候红灯亮起，下载时实物连接图如图所示。 点击Keil ARM软件中的LOAD，下载时，仿真器会红黄灯交叉闪烁。如图所示。 工程文件下载成功后,Build Output窗口会显示Programming Done、Verify OK、Flash Load Finished，表示下载完成，工程文件下载成功如图所示。 工程文件下载完成之后，就可以给STM32主控板和L298N直流电机驱动模块上电。

在直流电机驱动模块的测试中，需要给IN1-IN4引脚赋值高、低电平，确保直流电机会正转、反转以及制动。首先给STM32主控板和L298N直流电机驱动模块通电。

STM32供电实物展示 L298N直流电机驱动模块通电后实物展示 在这里，直接给IN1~IN4引脚赋值高、低电平来驱动小车前进、后退以及停止。

代码中给IN1~IN4引脚赋值RESET(0)、SET(1)、RESET(0)、SET(1)；小车可以前进。

给IN1-IN4引脚赋值SET(1)、RESET(0)、SET(1)、RESET(0)；小车可以后退。

STM32主控板输出两路PWM波形到L298N电机驱动模块的ENA和ENB使能端口，通过调节两路PWM波形占空比以此控制小车的车速。用示波器来显示测得的占空比的大小和输出频率的大小。示波器与STM32的连接实物图如图所示。

当两个脉冲为Pulse=320，根据公式计算占空比为59.9%输出的两路PWM波的占空比=60.00%，频率=10.00kHz。输出的PWM波用示波器显示如图所示。

当脉冲1为Pulse=320，脉冲2为Pulse=479，两路PWM波的占空比为59.9%和49.9%。输出的两路PWM波的占空比分别为60.00%和40.00%。这时，小车右转。

当脉冲1为Pulse=479，脉冲2为Pulse=320，输出的两路PWM波的占空比分别为40.00%和60.00%。输出的PWM波用示波器显示如图所示。这时，小车左转。

设计了一个椭圆形环道的循迹。循迹赛道如图所示。

在灰度循迹模块的测试中，需要先编写这一模块的代码，然后根据前面的步骤下载、编译代码，给STM32上电、下载工程文件。这时候，给STM32和L298N直流电机驱动模块上电，然后把小车放在赛道上，让其进行循迹。正常情况如图所示，这时灰度传感器的返回值为010，电机正转，小车直行。 小车在循迹过程中会一直进行调整，图5-23小车循迹过程中偏右，这时灰度传感器的返回值为110，右电机正转，左电机反转，小车进行左转；图5-23小车偏左的，这时灰度传感器的返回值为001，左电机正转，右电机反转，小车进行右转操作。

(经过多次反复测试，小车在弯度比较大的赛道上难以进行循迹。原因本次实验使用的小车是没有转向功能的小车，必须通过两个轮子进行差速转弯。当弯度太大时，小车还没反应过来，就已经冲出赛道了，还有就是小车的车体比较重，转弯原本就需要更大的动力。所以此实验中不能在弯度较大的赛道上循迹。)

测试结果表明，小车可以在弯度比较平缓的赛道上进行循迹。