自动往返电动小汽车--基于stm32

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1、自动往返电动小汽车 本设计民用STM32作为自动往返小汽车的检测和控制核心，辅以传感器、控制电路、显示电路等外围器件，构成了一个车载控制系统。路面黑线检测使用反射式红外传感器，利用PWM技术动态控制电动机的转速。基于这些完备而可靠的硬件设计，使用了一套独特的软件算法，实现了小车在限速和压线过程中的精确控制。电动小汽车能够根据题目要求在直线方向上完成调速、急刹车、停车、倒车返回等各种运动形式；这辆小车还可以自动记录、显示一次往返时间和行驶距离，并用蜂鸣器提示返回起点。另外，我们经过MATLAB仿真后，成功地实现了从最高速降至低速的平稳调速。本系统主要采用模糊控制算法进行速度调节

2、。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，并且实现了恒速控制。关键词：PWM，STM32F103，电机，传感器前言嵌入式技术依靠其体积小、成本低、功能强等特点，适应了智能化发展的最新要求。单片机作为控制系统的微处理器，在数据处理和代码存储等方面都已经无法满足系统的要求，ARM微处理器资源丰富，具有良好的通用性。Cortex-M3是ARM公司最新推出的第一款基于ARMv7体系的处理器内核。它主要针对MCU领域，在存储系统、中断系统、调试接口等方面做了较大的改进，有别于过去的ARM7处理器；Cortex-M3具有高性能、低功耗、极低成本、稳定等诸多优点，非

3、常适合汽车电子、工业控制系统、医疗器械、玩具等领域。基于Cortex-M3内核的STM32系列处理器于2007年由ST公司率先推出，它集先进Cortex-M3内核结构、出众创新的外设、良好的功耗和低成本于一体，极大的满足自动控制系统设计要求。作为先进的32位通用微控制器的领跑者，STM32以其出众的性能、丰富且灵活的外设、很高的性价比以及令人意外的功耗水准，使其自面世以来得到众多设计者的青睐，众多行业领导者纷纷选用STM32作为新一代产品的平台。因此将STM32F103应用于智能小车的控制系统是一种较好的选择。基于此，本文提出了一个比较合理的智能小车系统设计方案。整个小车系统

4、以STM32F103芯片为控制核心，附以外围电路，利用红外探测器、触角传感器采集外界信息和检测障碍物；充分利用STM32F10315的串口、并口资源和高速的运算、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；配置STM32F103通用定时器为PWM输出模式产生PWM波，通过步进调节PWM波占空比参数控制电机的转速。第一章系统方案论证与分析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、测速模块以及液晶显示模块构成。本系统的方框图如下图所示：STM32L298电机驱动芯片黑线检测模块测速模

5、块电源模块TFT显示1、主控单片机根据题目要求，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。对于控制器的选择主要有以下两种方案：方案一：采用51系列单片机作为控制器。51系列单片机应用广泛，技术成熟，但是运行速度慢，内部资源较少，且只有2个定时计数器，不满足题目要求。方案二：采用STM32作为控制器。基于Cortex-M3内核的STM32F10x15系列芯片是新型的32位嵌入式微处理器，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。综上，我们选用了方案一，采用了STM32，该单片机价格便宜，资源足

6、够。1、电动机驱动模块方案一：采用达林顿管阵列ULN2003驱动芯片。ULN2003是7通道高电压、大电流驱动器，并联端口可以加大输出电流，对直流电机具有良好驱动能力。但其结构决定驱动直流电机只能是单方向的，不能驱动直流电机反转，这与题目要求不符。方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。方案三：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。L298的逻辑电平与51单片机匹配，可以与其直

7、接相连。控制芯片的驱动使能端就可以控制驱动电机的速度。L298对直流电机具有良好的驱动控制能力，故这里选择方案三。2、路面黑线检测模块选择方案一：采用发光二极管与光敏电阻，利用光敏电阻的阻值变化来控制信号。由于外界光亮条件不定，一旦光线条件改变很可能造成误判和漏判；虽然采取超高亮发光管可以降低一定的干扰，但这用将增加额外的功率损耗。方案二：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。15