基于STM32的循跡避障智能小車的設計

李帥男

摘要：隨著計算機、電子、機械、通信等技術的快速發展，車輛的智能化及其發展也越來越迅速，作為21世紀智能化領域的成就之一，它已經和現代人們的生活密不可分。其中，隨著全球交通能源的改造和新能源汽車的發展，智能汽車將迅速成為世界汽車行業研究的熱點和汽車產業新的增長點。

關鍵詞：循跡避障；STM32；智能小車

中圖分類號：TP23 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）08-0163-02

1 緒論

近年來，科學技術的迅猛發展大大提高了我國社會經濟發展水平，我國為實現制造業強國的戰略目標，頒發了《中國制造2025》重大方針策略。對此，2016年中國汽車工業協會發布了《“十三五”汽車工業發展規劃意見》，在白皮書中重點強調要大力開拓智能汽車行業，智能汽車將為我國實現大中型智能機械產業化奠定堅實的基礎[1]。

2 系統硬件設計

2.1 循跡硬件電路的設計

紅外發射接收對管探尋黑線的原理為：結合圖1，根據黑色吸光原理，當紅外發射管發出的光線照射黑色區域上面后反射回來的光線就較少，接收管接收到的紅外線也就較少，接受管不導通，VCC電源電壓就會通過R26直接給引腳3加上5V電源電壓，而引腳2的電壓則是通過電位器RP7分壓得到的，肯定沒有引腳3的電壓高，輸出端輸出高電平，通過外接電路就可以讀出檢測的狀態[2]。

當反射到白色表面時，接受管的接受道德紅外線較多，三極管導通，顯然，引腳3的電壓低于引腳2的電壓，即同相位輸入端低于反相位輸入端，輸出端輸出低電平，經過I/O端口就可以讀出檢測的狀態，送入最小系統中去，經過程序運算，輸出控制電機驅動的信號來控制電機的轉向。

2.2 避障硬件電路的設計

本文采用超聲波傳感器加舵機組合的傳感器系統。

根據圖2，我們將超聲波模塊的觸發端Trig連接單片機的PD8端口，將超聲波的接收端Echo連接至單片機的PB14端口，HC-SR04超聲波模塊可提供2cm～400cm的距離感測功能，測量精度可以達到3mm；將舵機的信號線連接單片機的PD12端口。

2.2.1 超聲波模塊的工作原理

（1）給Trig管腳至少10us的高電平脈沖信號觸發超聲波；（2）模塊自動發送8個40kHz的方波，自動探測是否有信號返回[3]；（3）如果有信號被探測到，經過Echo管腳輸出一個高電平脈沖，高電平脈沖持續的時間就是超聲波從發射到反射返回的時間[4]。距離=（高電平脈沖時間*340）/2。

2.2.2 舵機的工作原理

舵機的控制信號是從PD12端口進入的，產生周期是20ms的脈寬調制信號，脈沖寬度從0.5ms-2.5ms不等，對應舵盤的偏角為0至180度，基本上呈線性關系變化。簡單地說，單片機I/O輸入端通過控制線給予舵機一定的脈寬，使舵機輸出軸保持對應的偏角，無論外界環境對轉矩怎樣改變，轉角都不會發生改變，直到處理器給它提供另外一個脈寬信號，它才會改變輸出對應的轉角[5]。

3 電機驅動模塊的設計

L9110S是一種雙通道推挽功率放大器專用集成電路裝置，用于控制和驅動電機。將分立電路集成在單片集成電路中，可以降低外圍設備的成本，提高系統的整體可靠性。該芯片具有兩個TTL/CMOS兼容電平輸入和良好的抗干擾能力，兩個輸出可以直接驅動電機的前向和后向轉動，具有大電流驅動能力，每個通道可連續電流通過800 mA，峰值電流容量可達1.5A，輸出飽和壓降較低，內置鉗位二極管可釋放反向涌入電流的感性負載，安全可靠地應用于驅動繼電器、直流電機、步進電機或開關電源管，其電路內部功能圖如圖3所示。

4 結語

智能小車利用感應器捕獲前方道路的信息，完成在復雜環境下的自主運動。智能小車的多樣化設計涉及到現代各種高新科技，它是一個國家和民族的高科技水平的重要體現。通過制作簡易智能小車，培養大學生綜合理論知識應用到實踐生活的動手實操能力，使我們在了解智能控制系統工作原理的基礎上，考驗著我們完成整體項目的能力，以及掌握STM32開發板的編程原理，為我們今后學習工作進入嵌入式領域提供了堅實的功底。

參考文獻

[1]陳飛鵬.基于STC89C52單片機智能小車設計[J].硅谷，2012，（11）：43-44.

[2]陳夢婷，胡白燕.基于單片機的智能循跡避障小車的設計與實現[J].智能機器人，2016，（04）：47-51.

[3]賴林弟，胡海燕，胡克滿.智能擋車器控制系統的設計[J].軟件導刊，2012，（04）：106-108.

[4]蔣瑞挺.自制超聲波測距儀[J].電子制作，2011，（05）：53-55.

[5]范鑫.轎車自動空調控制系統的研究[D].江蘇大學，2010：31-33.