遙控智能小車課程設(shè)計

1、<p>　　《 嵌入式系統(tǒng)原理 》</p><p><b>　　課程設(shè)計說明書</b></p><p>　　題 目： 遙控智能小車 </p><p>　　院 （系）： 計算機(jī)與電子系 </p><p>　　專業(yè)班級： 電子科學(xué)與技術(shù)0902班

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　嵌入式系統(tǒng)原理 課程設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1. 總體思想1</p><p>　　2. 電機(jī)驅(qū)動2</p

3、><p><b>　　2.1 簡介2</b></p><p>　　2.2 具體實現(xiàn)2</p><p>　　2.3 功能函數(shù)設(shè)計2</p><p><b>　　3． 遙控系統(tǒng)7</b></p><p>　　3.1 遙控器簡介7</p><p>　　

4、3.2 接收探頭與解碼7</p><p>　　3.3 紅外控制 8</p><p>　　4. 超聲波 12</p><p><b>　　4.1 簡介12</b></p><p>　　4.2 超聲波測距具體實現(xiàn)12</p><p>　　4.3 超聲波程序設(shè)計12</p>

5、<p>　　5. 紅外尋跡14</p><p>　　5.1 反射式紅外傳感器14</p><p>　　5.2 具體實現(xiàn)方法14</p><p>　　5.3 尋跡程序設(shè)計15</p><p><b>　　6. 總結(jié)17</b></p><p><b>　　1.總

6、體思想</b></p><p>　　圖 1.1 設(shè)計全局圖</p><p>　　本次課程設(shè)計，我們小組采用stm32作為主控芯片，L298N模塊作為電機(jī)驅(qū)動芯片。在小車車頭放置三個反射式紅外傳感器，由于紅外光易于被黑線吸收，利用這個原理，來檢測黑線，當(dāng)檢測到黑線時，發(fā)射出去的紅外光被吸收，紅外傳感器接受不到反射信號，通過輸出信號反饋給STM32，產(chǎn)生中斷，作出相應(yīng)的調(diào)整，詳細(xì)介

7、紹見下文第12頁。</p><p>　　車頭部分采用一個US-100超聲波模塊，用于檢測前方障礙物，我們小組設(shè)置的安全距離為25cm，當(dāng)小車與前方障礙之間的距離小于25cm時，小車蜂鳴器報警，stm32控制電機(jī)，作出相應(yīng)的調(diào)整。關(guān)于超聲波工作詳情，請見下文第11頁。</p><p>　　小車尾部安裝一枚HS0038紅外接收探頭，配合一塊遙控器，實現(xiàn)遙控小車的功能。</p>&

8、lt;p>　　我們小組選用的遙控器編碼為NEC協(xié)議。紅外遙控功能詳情，請見下文第7頁。</p><p>　　我們在小車的車身上放置一塊3.2寸TFT液晶顯示器。用于顯示時間，車速。車速通過霍爾元件測得。</p><p><b>　　2.電機(jī)驅(qū)動</b></p><p><b>　　2.1簡介</b></p>

9、;<p>　　電機(jī)運轉(zhuǎn)需要大電流，而stm32驅(qū)動能力達(dá)不到電機(jī)正常運轉(zhuǎn)的要求，故我們小組采用L298N模塊驅(qū)動電機(jī)，L298N擁有4個輸入端口，由stm32直接輸入，4個輸出端，可以驅(qū)動兩個直流電機(jī)。stm32輸出端口的電平變換，可以控制電機(jī)的方向。PWM脈寬調(diào)制信號，可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。實現(xiàn)加速減速的功能。</p><p><b>　　2.2 具體實現(xiàn)</b></p

10、><p>　　通過stm32的PA0，PA1，根據(jù)TIM2產(chǎn)生的不同占空比的PWM波，控制電機(jī)的速度，以及正反轉(zhuǎn)。PA3，PA4控制小車前輪，前輪采用舵機(jī)控制，在轉(zhuǎn)向方面，不能大幅度轉(zhuǎn)彎，所以，在小車轉(zhuǎn)彎上，我們采用轉(zhuǎn)一段時間，然后倒退一段距離，然后再轉(zhuǎn)，如此反復(fù)幾次。通過這種方式實現(xiàn)小車的900C轉(zhuǎn)彎。</p><p>　　2.3 功能函數(shù)設(shè)計</p><p>　　1

11、.void Front() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　GPIOD->BRR = 0X03; </p><p>　　GPIOA_Conf(); //配置A端口 </p><p>　　GPIOA->BRR = 0x0f;</p><p&g

12、t;　　GPIOA->BSRR = 0X01;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　調(diào)用這個函數(shù)，實現(xiàn)小車全速向前形式。PD端口的D0，D1位，是控制小車后面兩個尾燈。當(dāng)小車前進(jìn)時，尾燈關(guān)閉。</p><p>　　2.void Back() </p><p><b>　

13、　{</b></p><p>　　GPIOD->BSRR = 0x03;</p><p>　　GPIOA_Conf();</p><p>　　GPIOA->BRR = 0x0f;</p><p>　　GPIOA->BSRR = 0X02;</p><p><b>　　}</

14、b></p><p>　　調(diào)用這個函數(shù)，實現(xiàn)小車全速后退。同時開啟車身后面的尾燈。 </p><p>　　3 . void LeftSlideFront() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　GPIOD->BSRR = 0X01;</p><p>　　

15、GPIOD->BRR = 0X02;</p><p>　　GPIOA->BRR = 0X04;</p><p>　　GPIOA->BSRR = 0X08;</p><p>　　Time_Configuration(350,0,500,7199);</p><p><b>　　}</b></p&

16、gt;<p>　　調(diào)用此函數(shù)，實現(xiàn)小車前進(jìn)，左轉(zhuǎn)彎。同時開啟尾部左邊的尾燈，關(guān)閉右邊的尾燈。</p><p>　　Time_Configuration(350,0,500,7199)為占空比調(diào)制函數(shù)。通過輸入不同的值，改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　4.void Time_Configuration(uint16_t CCR1_Val,uint16_t CCR2_Val

17、,uint16_t periodValue,uint16_t PrescalerValue)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　/*開啟TM2定時器時鐘*/</p><p>　　RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);</p><p&g

18、t;　　/*TIM2定時器復(fù)用管腳PA0，PA1，PA2，PA3*/</p><p>　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;</p><p>　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;</p><p>　　GPIO_InitStructu

19、re.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;</p><p>　　GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);</p><p>　　/*配置定時器時基*/</p><p>　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = periodValue;</p><p&

20、gt;　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PrescalerValue;</p><p>　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;</p><p>　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;</p>&

21、lt;p>　　TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);</p><p>　　/*配置定時器各通道情況*/</p><p>　　TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;</p><p>　　TIM_OCInitStructure.TIM_Out

22、putState = TIM_OutputState_Enable;</p><p>　　TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = CCR1_Val;</p><p>　　TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;</p><p>　　TIM_OC1Init(TIM2, &

23、amp;TIM_OCInitStructure);</p><p>　　TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);</p><p>　　TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;</p><p>　　TIM_OCInitStruct

24、ure.TIM_Pulse = CCR2_Val;</p><p>　　TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);</p><p>　　TIM_OC2PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);</p><p>　　TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABL

25、E); </p><p>　　TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　PWM脈寬調(diào)制波形輸出，是stm32定時器功能的一大亮點，以往8位單片機(jī)輸出PWM波形，均為模擬，或者借助外圍芯片，而stm32內(nèi)部定時器，實現(xiàn)了精確的PWM波形直接輸出。上面功能函數(shù)，為TIM2定時器的配置

26、情況。我在使用時，開啟了TIM2定時器的通道1和通道2。分別為PA0，PA1，這兩個端口控制小車的后輪電機(jī)。由于前輪為舵機(jī)。所以，沒有采用PWM波形。而是直接給高低電平調(diào)整小車的方向。stm32定時器采用預(yù)分頻處理，即將系統(tǒng)時鐘分頻后給定時器，這個預(yù)分頻值，由傳入的參數(shù)PrescalerValue決定。系統(tǒng)時鐘為72MHz，設(shè)分頻后的頻率為F,則：</p><p>　　F = 72MHz/(PrescalerVa

27、lue+1)</p><p>　　定時器的計數(shù)周期為傳入?yún)?shù)periodValue的值決定。PWM占空比值由傳入?yún)?shù)CCR1_Val和CCR2_Val決定，分別控制PA0，PA1的占空比值。</p><p>　　占空比 = CCR1_Val/periodValue。</p><p>　　4. void LeftSlideBehind() </p>

28、<p><b>　　{</b></p><p>　　GPIOD->BSRR = 0X01;</p><p>　　GPIOD->BRR = 0X02;</p><p>　　GPIOA->BRR = 0X04;</p><p>　　GPIOA->BSRR = 0X08;</p&g

29、t;<p>　　Time_Configuration(0,350,500,7199);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　調(diào)用此函數(shù)，控制小車后退并左轉(zhuǎn)彎。同時開啟左邊尾燈，關(guān)閉右邊尾燈。</p><p>　　5．void RightSlideFront() </p><p&g

30、t;<b>　　{</b></p><p>　　GPIOD->BSRR = 0X02;</p><p>　　GPIOD->BRR = 0X01;</p><p>　　GPIOA->BRR = 0X08;</p><p>　　GPIOA->BSRR = 0x04;</p><

31、p>　　Time_Configuration(350,0,500,7199);</p><p><b>　　} </b></p><p>　　調(diào)用此函數(shù)，控制小車前進(jìn)并右轉(zhuǎn)彎。同時關(guān)閉左邊尾燈，開啟右邊尾燈。</p><p>　　6. void RightSlideBehind() //后退，右轉(zhuǎn)彎</p><

32、p><b>　　{</b></p><p>　　GPIOD->BSRR = 0X02;</p><p>　　GPIOD->BRR = 0X01;</p><p>　　GPIOA->BRR = 0X08;</p><p>　　GPIOA->BSRR = 0X04;</p>&l

33、t;p>　　Time_Configuration(0,350,500,7199);</p><p><b>　　} </b></p><p>　　調(diào)用此函數(shù)，控制小車后退并右轉(zhuǎn)彎。同時關(guān)閉左邊尾燈，開啟右邊尾燈。</p><p>　　7. void Upshift() </p><p><b>　　{

34、</b></p><p>　　uint16_t i;</p><p>　　GPIOD->BRR = 0x03;</p><p>　　for(i = 100;i <= 180;i = i + 10)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Delay(20

35、0);</p><p>　　Time_Configuration(i,0,500,7199);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(i <= 500)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　i = i + 50;

36、</p><p>　　Time_Configuration(i,0,500,7199);</p><p>　　Delay(100);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　調(diào)用此函數(shù)，實現(xiàn)小車的加速，我們小組將加速

37、過程分為2級，第一級為慢加速，讓速度慢慢起來，第二級加速為快加速，當(dāng)速度達(dá)到一定值后，占空比增大的幅度加強。</p><p>　　8. void SlowDown() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　uint16_t i = 400;</p><p>　　GPIOD->BSRR

38、 = 0X03;</p><p>　　while(i > 200)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Time_Configuration(i,0,500,7199);</p><p><b>　　i = i-50;</b></p><p>　

39、　Delay(70);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(;i > 170; i = i - 5)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Time_Configuration(i,0,500,7199); </p>&l

40、t;p>　　Delay(80);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　調(diào)用此函數(shù)，實現(xiàn)小車的減速，減速過程，我們也分為兩級。第一級為快速減速，第二級為慢速減速。使小車平穩(wěn)減速。</p><p>　　9．void Brake()

41、 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　GPIOD->BSRR = 0x03;</p><p>　　GPIOA_Conf();</p><p>　　GPIOA->BSRR = 0x0f;</p><p><b>　　}</b></p&

42、gt;<p>　　調(diào)用該函數(shù)，小車將停止。同時后面尾燈開啟。</p><p><b>　　3.遙控系統(tǒng)</b></p><p><b>　　3.1 遙控器簡介</b></p><p>　　我們小組使用的遙控器發(fā)射編碼為NEC協(xié)議，NEC編碼協(xié)議中，遙控器每發(fā)送一個8位數(shù)據(jù)，可以分為5個部分：</p&g

43、t;<p>　　圖 3.1 NEC協(xié)議編碼規(guī)則</p><p>　　當(dāng)按下遙控器上的任意一個鍵時，遙控器將發(fā)送一個38KHz的載波信號，根據(jù)NEC編碼協(xié)議，如果發(fā)送數(shù)據(jù)位為1,則向外發(fā)送38KHz的載波信號，持續(xù)發(fā)送0.56ms.然后停止發(fā)送1.685ms后繼續(xù)發(fā)送下一位。如果發(fā)送數(shù)據(jù)位為0，則紅外遙控向外發(fā)送38KHz的載波信號，持續(xù)發(fā)送0.56ms，然后停止發(fā)送0.565ms后繼續(xù)發(fā)送下一位。&

44、lt;/p><p>　　3.2 接收探頭與解碼</p><p>　　接受紅外信號部分，我們采用HS0038接收探頭，HS0038共三個引腳，分別為,OUT、VCC、GND。通電后，當(dāng)沒有收到紅外信號時，OUT端口默認(rèn)為高電平。接受端口信號與紅外遙控發(fā)送信號電平相反。</p><p>　　在解碼方面，接收探頭接受到38KHz的載波后，輸出端OUT電平拉低。由于NEC發(fā)射編

45、碼中，采用的是38KHz載波表示高，無發(fā)射表示低。所以在接受探頭部分的電平高低，與發(fā)射部分剛好相反。解碼部分，數(shù)據(jù)1，0的電平寬度為別是：</p><p>　　圖 3.2 NEC協(xié)議1、0電平寬度</p><p>　　由于每個數(shù)據(jù)位開始低電平均為0.56ms，所以，我們使用TIM3定時器，準(zhǔn)確捕獲到每位數(shù)據(jù)高電平持續(xù)時間。通過捕獲到的值，來確認(rèn)1和0.</p><p&g

46、t;　　通過軟件解碼時，首先接受到引導(dǎo)碼，9ms的低電平和4.5ms的高電平，然后是地址碼和地址反碼，最后是數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼。在程序設(shè)計上，我們定義個unsigned char型數(shù)組，分別記錄下地址碼、地址反碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼。取出數(shù)組下標(biāo)為2和3的值，將下標(biāo)為3的數(shù)組數(shù)據(jù)取反，判斷是否相等，如果不相等，表示解碼數(shù)據(jù)有誤；如果相等，表示解碼正確。</p><p><b>　　3.3 紅外控制</

47、b></p><p>　　將stm32的外部中斷3端口與紅外探頭的輸出端相連，捕捉紅外遙控發(fā)射來的信號。外部中斷端口程序配置如下：</p><p>　　1.void EXTI3_Configration()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　/***************配置PC3端口，

48、作為外部中斷觸發(fā)端口***********/</p><p>　　RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);</p><p>　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;</p><p>　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO

49、_Mode_IN_FLOATING;</p><p>　　GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);</p><p>　　RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);</p><p>　　GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIO

50、C, GPIO_PinSource3);</p><p>　　/****************外部中斷線配置，設(shè)置為上升沿觸發(fā)****************/</p><p>　　EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line3;</p><p>　　EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mod

51、e_Interrupt;</p><p>　　EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling; </p><p>　　EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;</p><p>　　EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);</p

52、><p>　　/********************中斷向量表配置*****************/</p><p>　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI3_IRQn;</p><p>　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x01;<

53、;/p><p>　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01;</p><p>　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;</p><p>　　NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);</p><p&g

54、t;<b>　　}</b></p><p>　　配置好外部中斷后，當(dāng)stm32上電后，便會實時監(jiān)控PC3端口，當(dāng)接受到紅外信號后，便產(chǎn)生一個中斷信號，調(diào)用中斷處理函數(shù)，處理該事件，下面為中斷處理函數(shù)，主要是解碼紅外信號：</p><p>　　2.void EXTI3_IRQHandler(void)</p><p><b>　　{&l

55、t;/b></p><p>　　int i,j,Counter = 0;</p><p>　　char IR[4] = {0};</p><p>　　char ch1=0,ch2=0;</p><p>　　if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line3) != RESET)</p><p><

56、b>　　{</b></p><p>　　TIM3->CNT = 0;</p><p>　　TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);</p><p>　　while(TIM_GetCounter(TIM3) < 7000);</p><p>　　TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);</p>

57、<p>　　TIM3->CNT = 0;</p><p>　　if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_3) == 0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_3));</p&

58、gt;<p>　　TIM3->CNT = 0;</p><p>　　TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);</p><p>　　while(TIM_GetCounter(TIM3) < 3500);</p><p>　　TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);</p><p>　　if(GPIO_ReadIn

59、putDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_3) == 1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_3));</p><p>　　for(i = 0; i< 4; i++)</p><p><b

60、>　　{</b></p><p>　　for(j = 0; j < 8; j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_3));</p><p>　　TIM3->CNT = 0;&

61、lt;/p><p>　　TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);</p><p>　　while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_3));</p><p>　　Counter = TIM_GetCounter(TIM3);</p><p>　　TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);</p&

62、gt;<p>　　ch1 = ch1>>1;</p><p>　　if(Counter > 840)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ch1 = ch1|0x80;</p><p><b>　　}</b></p><p&

63、gt;<b>　　else </b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　ch1 = ch1|0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　Counter = 0;</p><p><b>　　}&

64、lt;/b></p><p>　　IR[i] = ch1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　ch1 = IR[2];</p><p>　　ch2 = IR[3];</p><p>　　ch2 = ~ch2;</p><p>　　if(ch1

65、 == ch2)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　switch(ch1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0x07:LeftSlideFront();break;</p><p>　　case 0x09:Rig

66、htSlideFront();break;</p><p>　　case 0x40:Front();break;</p><p>　　case 0x19:Back();break;</p><p>　　case 0x16:LeftSlideBehind();break;</p><p>　　case 0x0d:RightSlideBehind

67、();break; </p><p>　　case 0x0c:Upshift();break;</p><p>　　case 0x5e:SlowDown();break;</p><p>　　case 0x15:Brake();break;</p><p>　　default :Brake();break;</p><p&

68、gt;<b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　Delay(500);</p><p>　　EXTI_Cle

69、arITPendingBit(EXTI_Line3); </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　這個函數(shù)為中斷處理函數(shù)，在中斷處理函數(shù)中，我們又用到了一個TIM3定時器，該定時器主要是解碼紅外信號，根據(jù)上文所述的0,1編碼規(guī)則，用TIM3定時器，所捕獲到的值，

70、來判斷信號0,1，實現(xiàn)軟件解碼紅外信號。下面為TIM3定時器的配置：</p><p>　　3. void TIM3_Configuration()</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　TIM_DeInit(TIM3);</p><p>　　RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_A

71、PB1Periph_TIM3,ENABLE);</p><p>　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 50000;</p><p>　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;</p><p>　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;<

72、;/p><p>　　TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;</p><p>　　TIM_TimeBaseInit(TIM3,&TIM_TimeBaseStructure);</p><p>　　TIM_PrescalerConfig(TIM3,71,TIM_PSCReloadMode

73、_Immediate);</p><p>　　TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,DISABLE);</p><p>　　TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　設(shè)置預(yù)分頻值為71，經(jīng)過分頻后，計數(shù)器的頻率為1MHz。周期為50000.計數(shù)

74、方式為向上計數(shù)。雖然stm32普通定時器的時鐘為36MHz，如果將TIM_ClockDivision的值設(shè)置為0，則采用預(yù)分頻時，時鐘值應(yīng)選72MHz進(jìn)行分頻。</p><p><b>　　4.超聲波</b></p><p><b>　　4.1 簡介 </b></p><p>　　通過超聲波發(fā)射裝置發(fā)出超聲波，根據(jù)接收器接

75、到超聲波時的時間差就可以知道距離了。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。（超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計數(shù)器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離(s)，即：s=340t/2）</p><p>　　4.2 超聲波測距具體實現(xiàn)</p><p>　　我們在小車的

76、前端放置一個超聲波模塊，采用查詢法，每隔1s，發(fā)射一個10us以上的脈沖信號，超聲波模塊便自動發(fā)送8個40Khz的信號。當(dāng)模塊接收到返回信號時，輸出端會輸出一個高電平，這個高電平的持續(xù)時間，就是超聲波模塊到達(dá)障礙物，聲速的來回時間。如果測得前方障礙物距離小于設(shè)置距離，則小車后退，并發(fā)出報警蜂鳴聲。</p><p>　　4.3 超聲波程序設(shè)計</p><p>　　1. float Dista

77、nce()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　float distance;</p><p><b>　　int time;</b></p><p>　　TIM3->CNT = 0; //非常重要，不清零，沒結(jié)果</p><

78、p>　　GPIOB->BSRR = 0X01;</p><p>　　while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_1) == 0);//等待接收到反回信號</p><p>　　GPIOB->BRR = 0X01; </p><p>　　TIM_Cmd(TIM3,ENABLE); //開啟

79、定時器，記下電平持續(xù)時間</p><p>　　while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_1) == 1);</p><p>　　TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);</p><p>　　time = TIM_GetCounter(TIM3);</p><p>　　distance = (fl

80、oat)time*0.017; //cm數(shù)量級</p><p>　　return distance;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　程序中的TIM3定時器，在上文3.3.3已經(jīng)詳細(xì)的描述。我們將stm32的PB0作為發(fā)送10us以上高電平的端口，將PB1作為接受超聲波模塊饋送的時間信號電平端口。該高電平的時間，為超

81、聲波來回障礙物的時間。該函數(shù)返回值，即為小車到障礙物的距離。</p><p>　　2. void KeepDistance() //超聲波測距，距離控制函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　GPIOB->BRR = 0x100;</p><p>　　if(Distance() &

82、lt; 25.0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　GPIOB->BSRR = 0x100;</p><p>　　RightSlideBehind(); </p><p>　　Delay(200);</p><p>　　GPIOB->

83、;BRR = 0x100;</p><p>　　Delay(700); </p><p>　　GPIOA->BSRR = 0x0c;</p><p>　　Time_Conf

84、iguration(70,0,100,71);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　調(diào)用這個函數(shù)，當(dāng)小車查詢到前方距離小于25cm時，便進(jìn)行一些列的調(diào)整，如蜂鳴器想起，小車向右后轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　5.紅外尋跡

85、</b></p><p>　　5.1 反射式紅外傳感器 </p><p>　　圖5.1 反射式紅外傳感器</p><p>　　如圖5.1所示，當(dāng)紅外發(fā)射管發(fā)射信號，經(jīng)地面反射到接收管時，接收管部位電阻值很??；當(dāng)紅外傳感器與地面距離拉大，接收管接收不到反射信號時，接收管部位電阻值很大。采用一個電壓比較器LM393，LM393為兩端輸入，一端輸出，比較兩個輸

86、入信號的大小。我們將紅外傳感器接收管在接收到信號和沒有接收到信號時，電阻兩端的電壓與一個固定的值相比，接收到信號時，LM393輸出低電平；沒有接受到信號時，LM393輸出高電平。通過高低電平，判斷紅外管發(fā)出的信號是否被黑線吸收。</p><p>　　5.2 具體實現(xiàn)方法</p><p>　　小車上的黑線檢測設(shè)備，采用的中斷觸發(fā)方式是，下降沿。由于電機(jī)在轉(zhuǎn)動過程中，不可避免的會發(fā)生突然變向，

87、減速等。這樣會干擾電源電壓，由于我我們組采用的stm32為3.3V供電，該電壓有6個電池串聯(lián)，經(jīng)過穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后，輸出3.3V給stm32，當(dāng)點擊由于突然變向，加速減速才生大電流，對電池電壓產(chǎn)生較大的沖擊，穩(wěn)壓芯片輸出截止。黑線檢測的模塊與stm32并聯(lián)，當(dāng)穩(wěn)壓芯片輸出的3.3V電壓突然截止時，尋跡模塊輸出電壓為0.如果采用下降沿觸發(fā)，這時，由于電壓的不穩(wěn)定而導(dǎo)致了一個有害的觸發(fā)中斷。</p><p>　　通過修

88、改硬件電路，采用上升沿觸發(fā)，當(dāng)紅外對管檢測到黑線時，輸出信號為0，當(dāng)小車沒有檢測到黑線時，輸出信號為1。當(dāng)穩(wěn)壓芯片突然截止時，輸出也0，這樣可以有效的解決電機(jī)對尋跡模塊的干擾。</p><p>　　我們小組采用3個尋跡模塊，stm32采用3個外部觸發(fā)端口分別與3個尋跡模塊相連。左右兩邊尋跡模塊用于檢測跑到邊沿，防止小車沖出跑到。中間尋跡模塊用于檢測小車轉(zhuǎn)彎線。stm32分槍占式優(yōu)先級和響應(yīng)式優(yōu)先級。如果搶占式優(yōu)先

89、級相同，則不能發(fā)生中斷嵌套。小車經(jīng)過轉(zhuǎn)彎線時，三個尋跡模塊均會檢測到黑線。所以，我們設(shè)置中間尋跡模塊的搶占式優(yōu)先級最高，兩邊搶占式等級低于中間，當(dāng)小車經(jīng)過轉(zhuǎn)彎線時，三個中斷同時，或一次來臨。中間中斷等級打斷兩邊，保證中間的中斷執(zhí)行程序能順利執(zhí)行。</p><p>　　5.3 尋跡程序設(shè)計</p><p>　　我們采用三個外部中斷，分別為PC0，PC1，PC3三個端口，分別監(jiān)控三個尋跡模塊。

90、下面以外部中斷0為例：</p><p>　　1.void EXTI0_Configration()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　/************配置PC0端口，作為外部中斷觸發(fā)端口*******/</p><p>　　RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2

91、Periph_GPIOC, ENABLE);</p><p>　　GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;</p><p>　　GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;</p><p>　　GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStru

92、cture);</p><p>　　RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);</p><p>　　GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOC, GPIO_PinSource0);</p><p>　　/****************外部中斷線配置，設(shè)置為下降沿觸發(fā)

93、****************/</p><p>　　EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0;</p><p>　　EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;</p><p>　　EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Tr

94、igger_Rising; </p><p>　　EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;</p><p>　　EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);</p><p>　　/********************中斷向量表配置*****************/</p>&l

95、t;p>　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;</p><p>　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x0f;</p><p>　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x01;<

96、/p><p>　　NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;</p><p>　　NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　將外部中斷設(shè)置為上升沿觸發(fā)，出現(xiàn)中斷后，按照中斷處理函數(shù)進(jìn)行

97、，下面為中斷處理函數(shù)：</p><p>　　2.void EXTI0_IRQHandler(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET)</p><p>　　{ E

98、XTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);</p><p><b>　　Back();</b></p><p><b>　　Delay(5);</b></p><p>　　RightSlideBehind();</p><p>　　Delay(1000);</p>

99、;<p>　　GPIOA->BSRR = 0X0C;</p><p>　　Time_Configuration(350,0,500,7199);</p><p>　　EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);</p><p><b>　　} </b></p><p>&

100、lt;b>　　}</b></p><p>　　其余兩個中斷按照類似的方法配置。端口號改為PC1，PC2。</p><p><b>　　6.總結(jié)</b></p><p>　　由于超聲波模塊使用的頻率是40KHz，紅外遙控使用的是38KHz頻率。在小車運行過程中，會產(chǎn)生沖突。即遙控器發(fā)送的信號會干擾超聲波對距離的判斷，考慮到黑色的

101、紙可以較好的吸收紅外信號，為了減小干擾。我們在小車的車上，靠近超聲波模塊的地方，貼上了黑色紙張。減小紅外信號對超聲波模塊的干擾。測試證明，效果很明顯。基本解決了遙控器發(fā)射的紅外信號對超聲波的干擾。</p><p>　　小車與TFT模塊,霍爾測速上的通信。通過SPI接口，實現(xiàn)STM32與STC89C52的通信。把霍爾元件測得的車速，超聲波模塊測得的距離實時傳送到STC89C52控制的TFT顯示器上。實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的可

102、視化，直觀化。</p><p><b>　　主函數(shù)為：</b></p><p>　　int main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　RCC_Config();</p><p>　　GPIO_Configuration();</p>

103、<p>　　GPIOB->BRR = 0x100; //初始化蜂鳴器--關(guān)閉</p><p>　　GPIOD->BRR = 0X03; //關(guān)掉尾燈</p><p>　　Delay_ms(1000); //消除上電時，脈沖導(dǎo)致的莫名其妙的中斷操作。</p><p>　　/***4個外部中斷*****/&l

104、t;/p><p>　　EXTI0_Configration(); //左邊黑線檢測</p><p>　　EXTI1_Configration(); //中間黑線檢測</p><p>　　EXTI2_Configration(); //右邊黑線檢測</p><p>　　EXTI3_Configration(); //紅外控制端

105、口</p><p>　　TIM3_Configuration(); //定時器配置，用于超聲波測距</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　KeepDistance();</p><p>