基于STM32-智能抓物小車的設(shè)計(jì)-電子設(shè)計(jì)II課程報(bào)告(共19頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘 要本實(shí)驗(yàn)主要分析把握對(duì)象的智能車基于STM32F103的設(shè)計(jì)。智能系統(tǒng)的組成主要包括STM32F103控制器、伺服驅(qū)動(dòng)電路、紅外檢測(cè)電路、超聲波避障電路。本試驗(yàn)采用STM32F103微處理器作為核心芯片，速度和轉(zhuǎn)向的控制采用PWM技術(shù)，跟蹤模塊、檢測(cè)、障礙物檢測(cè)和避免功能避障模塊等外圍電路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能。小車行駛時(shí)，避障程序跟蹤程序，具有紅外線跟蹤功能的汽車檢測(cè)電路。然后用顏色傳感器識(shí)別物體的顏色和抓取。在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上提出了實(shí)現(xiàn)伺服控制功能，簡(jiǎn)單的智能車跟蹤和避障功能的軟件設(shè)計(jì)和控制程序，在STM32集成開發(fā)環(huán)境IAR編譯，并使用JLINK下載程序。關(guān)鍵

2、詞：stm32;紅外探測(cè);超聲波避障;顏色傳感;舵機(jī)控制ABSTRACTThis experiment mainly analyzed the grasping object intelligent car based on STM32F103 design. The composition of the intelligent system mainly includes STM32F103 controller, servo drive circuit, infrared detection circuit, ultrasonic obstacle avoidance circuit. T

3、his test uses the STM32F103 microprocessor as the core chip, the speed and steering control using PWM technology, tracking module and detection, obstacle avoidance module for obstacle detection and avoidance function, other peripheral circuit to achieve the overall function of the system. The car is

4、 moving, obstacle avoidance procedures prior to tracking program, car tracking function with infrared detection circuit. Then use color sensor to recognize object color and grab. On the basis of the hardware design is proposed to realize the servo control function, simple intelligent car tracking an

5、d obstacle avoidance function of the software design, and the control program is compiled in the STM32 integrated development environment IAR, and download the program using Jlink.Keywords:STM32; infrared detection; ultrasonic obstacle avoidance; color sensing; steering control 目 錄第一章 緒論11.1研究意義概況11

6、.2研究思路1第二章 硬件設(shè)計(jì)部分22.1中央處理模塊22.1.1 stm32f103內(nèi)部結(jié)構(gòu)32.1.2 stm32最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)32.1.3 stm32軟件設(shè)計(jì)的基本思路62.2 避障模塊設(shè)計(jì)62.2.1 避障模塊器件結(jié)構(gòu)及其原理72.2.2 HC-SR04模塊硬件電路設(shè)計(jì)82.3循跡模塊設(shè)計(jì)92.3.1 循跡模塊結(jié)構(gòu)及其原理92.3.2 循跡模塊電路設(shè)計(jì)11第三章 軟件調(diào)試及實(shí)物展示123.1 程序仿真123.2 程序下載123.3 實(shí)物展示13第四章 總結(jié)14致 謝15參考文獻(xiàn)16專心-專注-專業(yè)第一章 緒論1.1研究意義概況智能小車通過各種感應(yīng)器獲得外部環(huán)境信息和內(nèi)部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)

7、在復(fù)雜環(huán)境背景下的自主運(yùn)動(dòng)，從而完成具有特定功能的機(jī)器人系統(tǒng)。而隨著智能化電器時(shí)代的到來，它們?cè)跒槿藗兲峁┑氖孢m的生活環(huán)境的同時(shí)，也提高了制造智能化電器對(duì)于人才要求的門檻。智能小車是集成了多種高新技術(shù)，它不僅融合了電子、傳感器、計(jì)算機(jī)硬件、軟件等許多學(xué)科的知識(shí)，而且還涉及到當(dāng)今許多前沿領(lǐng)域的技術(shù)，它是一個(gè)國(guó)家高科技技術(shù)水平的重要體現(xiàn)。通過建立起簡(jiǎn)易智能小車的設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生從理論走向?qū)嵺`，培養(yǎng)同學(xué)們的動(dòng)手能力，使同學(xué)們?cè)诹私庵悄芑娖鞯墓ぷ髟淼幕A(chǔ)上，還使同學(xué)們獲得完成整體項(xiàng)目的能力，并掌握了Stm32開發(fā)板的編程原理，為同學(xué)們進(jìn)入ARM領(lǐng)域提供了基礎(chǔ)。另外，本次課程設(shè)計(jì)，使同學(xué)們了解自己的不

8、足之處，從而使同學(xué)們有目標(biāo)的提升自己的能力。國(guó)外研究概況：上世紀(jì)50年代初，國(guó)外就有智能車輛的研究，從90年代開始，智能車輛的研究就進(jìn)入了系統(tǒng)化、大規(guī)模的研究階段。尤其突出的是美國(guó)卡內(nèi)基-梅隴大學(xué)機(jī)器人研究所已經(jīng)完成了Navlab系列的自主車輛的研究，這一研究成果代表了國(guó)外智能車輛的主要研究方向。國(guó)內(nèi)研究概況：我國(guó)對(duì)于智能車輛的研究較晚，始于上世紀(jì)80年代，而且現(xiàn)在大部分還是使用入門級(jí)別的51單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究的，為了彌補(bǔ)與國(guó)外研究的差距，開設(shè)了全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽。1.2研究思路系統(tǒng)將采集的傳感器信號(hào)送入stm32微控制器中，stm32微控制器根據(jù)采集的信號(hào)做出不同的判斷，從而控制舵機(jī)運(yùn)

9、動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度。系統(tǒng)以stm32微控制器為核心，通過傳感器采集不同的信號(hào)做出判斷，繼而改變電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1.1所示：舵機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第二章 硬件設(shè)計(jì)部分智能小車控制系統(tǒng)具備了障礙物檢測(cè)、自主避障、自主循跡等功能。相應(yīng)的控制系統(tǒng)主要由以下四個(gè)模塊組成：避障模塊、循跡模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、中央處理模塊四個(gè)模塊組成，系統(tǒng)總體框架如圖2.1所示：圖2.1 系統(tǒng)框架圖我們本節(jié)主要任務(wù)是了解各個(gè)模塊的功能，掌握各個(gè)模塊所使用的器件的使用方法，并能夠編寫相應(yīng)的程序代碼。掌握各個(gè)模塊的功能。2.1中央處理模塊在人類身體結(jié)構(gòu)中，大腦可以根據(jù)各個(gè)器官所傳輸?shù)男畔⒆龀?/p>

10、相應(yīng)的行為動(dòng)作用以保證人體所必須的生理原料，而stm32處理器之于智能小車就相當(dāng)于大腦之于人類，它可以從各個(gè)模塊之間獲得數(shù)據(jù)，并對(duì)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，來驅(qū)使電機(jī)模塊做出相應(yīng)的行為動(dòng)作。由ARM公司設(shè)計(jì)的基于ARMv7架構(gòu)的Cortex系列的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)在2006年推出，此結(jié)構(gòu)是用來滿足日漸復(fù)雜的不同性能要求的軟件設(shè)計(jì)，根據(jù)所面向的領(lǐng)域，Cortex系列可以分為A、R、M三個(gè)分工明確的系列1。Stm32處理器的出現(xiàn)為微控制系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車車身系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡(luò)等對(duì)功耗和成本敏感的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高系統(tǒng)性能系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)，使編程的復(fù)雜性，集高性能、低功耗、低成本大大簡(jiǎn)化，并使它們?nèi)跒橛?/p>

11、一體2。意法半導(dǎo)體ST公司作為一個(gè)半導(dǎo)體制造廠商，是ARM公司Cortex-M3內(nèi)核開發(fā)項(xiàng)目一個(gè)主要合作方。2007年6月11日由ST公司率先推出的基于Cortex-M3內(nèi)核的STM32系列微控處理器研發(fā)而出。此中，A系列是面向復(fù)雜的尖端應(yīng)用程序，用于運(yùn)行開放式的復(fù)雜操作系統(tǒng)；R是Real的首字母縮寫，是面向?qū)崟r(shí)系統(tǒng)開發(fā)的；M是Mirco的首字母縮寫，專門面向低成本的微控制領(lǐng)域開發(fā)研究。因此，Cortex-M3處理器是由ARM公司設(shè)計(jì)的首款基于ARMv7-M體系結(jié)構(gòu)的32位標(biāo)準(zhǔn)處理器，它不僅具有低功耗、少門數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有短中斷延遲、低調(diào)試成本等眾多優(yōu)點(diǎn)，使它在眾多的處理器中脫穎而出。目前

12、為止，STM32系列處理器暫分為2個(gè)系列。其中，STM32F101系列是標(biāo)準(zhǔn)型系列，工作頻率設(shè)定在36MHZ；STM32F103系列是增強(qiáng)型系列，工作頻率設(shè)定在72MHZ，其帶有更多片內(nèi)RAM和更豐富的外設(shè)資源。這兩個(gè)系列的產(chǎn)品在軟件和引腳封裝方面具有兼容性，并且擁有相同的片內(nèi)Flash資源，使軟件的開發(fā)和升級(jí)更加方便。本次試驗(yàn)，我們使用的是stm32f103處理器。2.1.1 stm32f103內(nèi)部結(jié)構(gòu)STM32F103系列微處理器是首款基于ARMv7-M體系結(jié)構(gòu)的32位標(biāo)準(zhǔn)RISC （精簡(jiǎn)指令集）處理器，具有執(zhí)行代碼效率高，外設(shè)資源豐富等眾多優(yōu)點(diǎn)。該系列微處理器工作頻率設(shè)定在72MHz，高

13、達(dá)128K 字節(jié)的內(nèi)置存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件，有了存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)才有記憶功能，才能保證正常工作。它根據(jù)控制器指定的位置存進(jìn)和取出信息。 全文和20K 字節(jié)的，方便程序編寫，而且具有豐富的通用I/O 端口。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2.2所示：圖2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Stm32處理器主系統(tǒng)主要由4個(gè)被動(dòng)單元和4個(gè)驅(qū)動(dòng)單元構(gòu)成。4個(gè)驅(qū)動(dòng)單元是：通用DMA1，通用DMA2，內(nèi)核DCode總線和系統(tǒng)總線。4個(gè)被動(dòng)單元由APB橋，APB設(shè)備，內(nèi)部Flash閃存，內(nèi)部SRAM、FSMC。我們實(shí)驗(yàn)所采用的芯片具有64KBSRAM、512KBFLASH、2個(gè)基本定時(shí)器，4個(gè)通用定時(shí)器，2個(gè)高級(jí)定時(shí)器，3個(gè)

14、SPI，2個(gè)IIC，5個(gè)串口，1個(gè)USB，1個(gè)CAN，3個(gè)12位的ADC,1個(gè)12位DAC、1個(gè)SDIO接口，1個(gè)FSMC接口以及112個(gè)通用I/O口。2.1.2 stm32最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)Stm32的最小系統(tǒng)電路主要由系統(tǒng)時(shí)鐘電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、JTAG調(diào)試接口電路，復(fù)位電路和啟動(dòng)模式選擇電路組成。最小系統(tǒng)電路原理圖如圖2-1-3所示：圖2.3 最小系統(tǒng)電路原理圖主要電路原理圖的設(shè)計(jì)及功能如下所示： 1.系統(tǒng)時(shí)鐘電路系統(tǒng)時(shí)鐘電路主要作用是提供節(jié)拍，就相當(dāng)于人類的心臟跳動(dòng)，隨著心臟的跳動(dòng)，血液就會(huì)到達(dá)全身部位，所以系統(tǒng)時(shí)鐘的重要性就不言而喻啦。系統(tǒng)時(shí)鐘的電路設(shè)計(jì)如圖2.4所示：圖2.4 系統(tǒng)時(shí)

15、鐘電路圖在時(shí)鐘電路中，我們選用8M的晶振。2.復(fù)位電路 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)如圖2.5所示：圖2.5 復(fù)位電路圖本次試驗(yàn)所采用的開發(fā)板為低電平復(fù)位。如圖所示，當(dāng)按鍵懸空時(shí)RST輸入為高電平，當(dāng)按鍵按下時(shí)，RST腳輸入為低電平，從而電路復(fù)位。3.JTAG電路 JTAG電路原理圖如圖2.6所示：圖2.6 JAG電路原理圖JTAG的主要功能是使目標(biāo)文件燒到核處理器中。4.啟動(dòng)模式電路 啟動(dòng)模式電路原理圖如圖2.7所示：圖2.7 啟動(dòng)模式電路原理圖通過設(shè)置BOOT1:0引腳可以選擇三種不同啟動(dòng)模式，啟動(dòng)模式如表2-1所示：表2-1 啟動(dòng)模式表啟動(dòng)模式選擇引腳啟動(dòng)模式說明BOOT1BOOT0X0主閃存存儲(chǔ)器主

16、閃存存儲(chǔ)器被選為啟動(dòng)區(qū)域01系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng)存儲(chǔ)器被選為啟動(dòng)區(qū)域11內(nèi)置SRAM內(nèi)置SRAM被選為啟動(dòng)區(qū)域2.1.3 stm32軟件設(shè)計(jì)的基本思路在對(duì)其他模塊設(shè)計(jì)之前，我們必須了解stm32的編程規(guī)則。任何處理器，包括stm32處理器，想要處理器完成某項(xiàng)相應(yīng)的動(dòng)作，就必須對(duì)處理器的寄存器進(jìn)行操作。比如，我們?cè)趩纹瑱C(jī)C51中，同樣，我們?cè)趕tmM32的開發(fā)中過程中，我們同樣可以對(duì)寄存器直接操作：GPIOx-BRR=0x0011。 (x可以是A,B,C,D,E比如GPIOA就是端口A)但是，對(duì)于stm32這種級(jí)別的處理器，幾百個(gè)寄存器記起來談何容易。所以，ST(意法半導(dǎo)體)提出了固件庫(kù)的概念，利用固

17、件庫(kù)進(jìn)行編程。固件庫(kù)的本質(zhì)就是函數(shù)的集合，固件庫(kù)將那些寄存器的底層操作都封裝起來，提供一整套API供開發(fā)者使用。比如，上面通過控制BRR寄存器來控制電平的變化，官方庫(kù)封裝了一個(gè)函數(shù)：Void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef * GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)GPIOx-BRR = GPIO_Pin; (x可以是A,B,C,D,E比如GPIO_A就是端口A)通過使用GPIO_ResetBits（）函數(shù)就可以直接對(duì)寄存器進(jìn)行操作了。2.2 避障模塊設(shè)計(jì)在人類身體構(gòu)造系統(tǒng)中，眼睛可以使我們非常方便的采集到外界環(huán)境的信息，然后把信息及時(shí)的傳輸?shù)酱竽X，并對(duì)外界環(huán)

18、境信息的變化做出相應(yīng)的處理。而對(duì)智能小車來說，避障模塊之于小車就相當(dāng)于眼睛之于人類。避障模塊可以采集外部地形數(shù)據(jù)，然后把所采集的地形數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚砟K，從而實(shí)現(xiàn)躲避障礙的功能。避障模塊所采用的器件在市場(chǎng)中有許多類型，比如紅外檢測(cè)，光位移檢測(cè)，超聲波檢測(cè)等。本次試驗(yàn)我們使用的是HC-SR04超聲波檢測(cè)，超聲波由于具有檢測(cè)能力強(qiáng)，傳播路徑寬，因此我們決定使用HC-SR04器件。在使用HC-SR04模塊進(jìn)行超聲波測(cè)距的同時(shí)，我們可以使用舵機(jī)進(jìn)行輔助。舵機(jī)的主要作用是改變HC-SR04模塊的照射方向，從而控制超聲波的發(fā)射方向。在程序編寫過程中，如果小車前方遇見障礙時(shí)，我們可以直接控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)向，而

19、小車的車身可以保持不變，在測(cè)量結(jié)束后，小車再做相應(yīng)的動(dòng)作。2.2.1 避障模塊器件結(jié)構(gòu)及其原理HC-SR04超聲波測(cè)距模塊測(cè)量范圍在2cm-400cm之間，可以實(shí)現(xiàn)無接觸式測(cè)距功能。HC-SR04超聲波測(cè)距模塊由一個(gè)超聲波發(fā)射器、一個(gè)超聲波接收器和控制電路組成，避障模塊的實(shí)物結(jié)構(gòu)圖如圖2.17所示：圖2.17 實(shí)物正反面結(jié)構(gòu)圖如結(jié)構(gòu)圖所示VCC提供5v電源，GND為接地線，TRIG為觸發(fā)信號(hào)線，ECHO為回向信號(hào)輸出線?；驹砣缦拢翰捎肐O口TRIG觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平信號(hào)，在TRIG觸發(fā)沿到來后，超聲波發(fā)射器會(huì)自動(dòng)發(fā)出8個(gè)40KHz的方波，并且檢測(cè)是否有信號(hào)返回，當(dāng)超聲波接收器

20、接收到超聲波時(shí)，表明有信號(hào)返回，通過IO口ECHO輸出一高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。因此測(cè)量距離=（高電平持續(xù)時(shí)間*340m/s）/2。測(cè)量時(shí)序圖如圖2.18所示：圖2.18 超聲波時(shí)序圖我們根據(jù)時(shí)序圖，可以編寫相應(yīng)的程序代碼。為了防止發(fā)射信號(hào)對(duì)回向信號(hào)的影響，我們的測(cè)量周期不易過小。并且由于HC-SR04的感應(yīng)角度不大于15，所以測(cè)距時(shí)，為了防止發(fā)射信號(hào)丟失，我們要求被測(cè)物體的面積不應(yīng)小于0.5平方米，否則可能導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。舵機(jī)在避障模塊的主要作用前面已經(jīng)提到，本節(jié)主要講解舵機(jī)的工作特性。舵機(jī)的實(shí)物圖如圖2.19所示：圖2.19 舵機(jī)實(shí)物圖舵機(jī)的工作工作原理是

21、stm32微處理器發(fā)出數(shù)據(jù)給舵機(jī)，舵機(jī)內(nèi)部有一個(gè)基準(zhǔn)電路，它會(huì)產(chǎn)生周期為20ms，寬度為1.5ms的基準(zhǔn)信號(hào)，它將微處理器傳輸?shù)闹绷髌秒妷号c電位器的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，獲得電壓差輸出。經(jīng)由電路板上的IC判斷轉(zhuǎn)動(dòng)方向，再驅(qū)動(dòng)無核心馬達(dá)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，透過減速齒輪將動(dòng)力傳至擺臂，同時(shí)由位置檢測(cè)器送回反饋信號(hào)。舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度與stm32所提供的PWM信號(hào)相關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)PWM周期為20ms，理論上來講脈寬為12ms，實(shí)際我們的脈寬為0.52.5ms，脈寬與所轉(zhuǎn)的角度一一對(duì)應(yīng)。角度與脈寬的對(duì)應(yīng)圖如圖2.20所示：圖2.20 舵機(jī)角度與脈寬對(duì)應(yīng)圖2.2.2 HC-SR04模塊硬件電路設(shè)計(jì)超聲波模塊硬件原理圖如下

22、圖所示：圖2.21 超聲波硬件原理圖HC-SR04模塊主要由發(fā)射器、接收器和部分電路組成。在此試驗(yàn)中，我們只需簡(jiǎn)單了解電路的設(shè)計(jì)，對(duì)于其基本原理可以不用過多涉獵，我們只需明白它們的工作原理，并且能夠簡(jiǎn)單運(yùn)用即可。2.3循跡模塊設(shè)計(jì)這節(jié)要完成的任務(wù)是使小車沿著黑帶運(yùn)動(dòng)。要想使小車沿著黑帶運(yùn)動(dòng)，必須使小車感應(yīng)到黑跡在什么地方，然后讓小車的中央處理單元驅(qū)動(dòng)硬件電路完成相應(yīng)的行為動(dòng)作。循跡模塊的設(shè)計(jì)就是使小車能準(zhǔn)確的識(shí)別黑帶的軌跡。小車的中央處理模塊從循跡模塊獲得數(shù)據(jù)，然后中央處理模塊根據(jù)采集的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊完成相應(yīng)的動(dòng)作?？紤]到成本和操作，本實(shí)驗(yàn)使用的紅外探測(cè)器。2.3.1 循跡模塊結(jié)構(gòu)及其原理紅

23、外探測(cè)器（IR）是由紅外發(fā)射管、紅外接收管和部分電路組成。要做到4路循跡，需要使用4個(gè)獨(dú)立的紅外探測(cè)器器件。我們使用的IR5是一個(gè)集成模塊，這個(gè)集成模塊由5個(gè)紅外探測(cè)器組成。其中中間的1個(gè)IR探測(cè)器在本實(shí)驗(yàn)中并未使用。紅外循跡模塊實(shí)物圖如圖2.27所示：圖2.27 紅外模塊正反面本實(shí)驗(yàn)使用的IR5集成模塊是由5個(gè)相同的IR探測(cè)器電路組成的，所以我們只需要了解一個(gè)IR探測(cè)器的工作原理即可。我們知道IR探測(cè)器是由紅外發(fā)射管、紅外接收管和部分電路組成?；驹硎羌t外發(fā)射管發(fā)射紅外光經(jīng)地面反射，在黑色區(qū)域紅外光被吸收，在非黑色區(qū)域紅外光被反射，紅外接收管根據(jù)反射光的強(qiáng)度為比較器提供模擬量，從而輸出相應(yīng)

24、的電平量。其單個(gè)IR探測(cè)器電路原理圖如圖2.28所示：圖2.28 IR探測(cè)器電路原理圖根據(jù)原理圖詳解下IR探測(cè)器的工作原理：VCC為模塊提供電源，是IR探測(cè)器工作的前提條件，紅外發(fā)射管DF2發(fā)射紅外光到達(dá)“地面”，經(jīng)反射后紅外光會(huì)到達(dá)DS2紅外接收管，由于不同顏色的地面會(huì)對(duì)光的吸收有著不同的效果，所以發(fā)射后的光的強(qiáng)度也會(huì)不同，反射強(qiáng)度不同，LM339的5腳會(huì)輸入一個(gè)變化的電壓量，LM339是一個(gè)電壓較器，當(dāng)LM339的“+”端輸入信號(hào)大于“-”端的比較信號(hào)后，LM339的輸出端截止，在外部的上拉電源的作用下，使IR探測(cè)器的輸出端輸出+5v的電壓。同理，在“+”端電壓小于“”端電壓時(shí)，LM339

25、輸出端電壓飽和使IR探測(cè)器輸出為低電壓。因此可以通過調(diào)節(jié)R2的電阻值，改變比較電壓的大小即“”端電壓的大小，從而控制探測(cè)的距離。R4是整個(gè)正反饋電路的重要組成部分，由于“+”輸入端電壓會(huì)經(jīng)常發(fā)生在比較電壓附近擾動(dòng)的現(xiàn)象，這些微小的擾動(dòng)都會(huì)造成輸出端的巨大變化，因此，我們采用正反饋的方式避免這種現(xiàn)象的發(fā)生。加入R4電阻，就成為人們所說的“施密特觸發(fā)器”，其特性圖如圖2.29所示：圖2.29 施密特觸發(fā)器特性圖當(dāng)輸入端的電壓發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)，只要在比較電壓值附近的干擾不超過du之值，輸出的電壓就不會(huì)改變。R4正反饋的引入，不僅提高了電路的處理速度，而且可以免除由于寄生電路耦合而產(chǎn)生的自己震蕩。但是，在提

26、升電路的處理速度的同時(shí)，帶來的缺點(diǎn)就是分辨率降低，因?yàn)橹灰赿u附近輸出的電壓值就不會(huì)改變。2.3.2 循跡模塊電路設(shè)計(jì)IR5探測(cè)器的集成模塊的電路原理圖如圖2.30所示：圖2.30 紅外循跡模塊電路圖第三章 軟件調(diào)試及實(shí)物展示上文提到了各個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)及其程序設(shè)計(jì)，本章就根據(jù)各個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的編程。我們使用IAR軟件進(jìn)行程序仿真，然后使用Jlink軟件把我們得到的目標(biāo)文件燒到處理器中，即程序下載。3.1 程序仿真IAR Systems是全球領(lǐng)先的工具和服務(wù)的供應(yīng)商。公司成立于1983年，提供的產(chǎn)品和服務(wù)涉及到的設(shè)計(jì)、開發(fā)和測(cè)試的每一個(gè)階段，包括：帶有C/C+和的(IDE)、和、開

27、發(fā)套件、硬件仿真器以及建模工具。軟件IAR的操作主界面如圖3.1所示：圖3.1 IAR主界面 3.2 程序下載串口下載軟件使用Jlink，該軟件屬于第三方軟件，由單片機(jī)在線編程網(wǎng)提供，該硬件如圖3.2所示：圖3.23.3 實(shí)物展示智能抓物小車硬件如圖3.3所示；圖3.3第四章 總結(jié)本文制定了詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案，并按照此方案逐步完成了電路原理圖的設(shè)計(jì)以及軟件程序的設(shè)計(jì)。本文的重點(diǎn)是基于stm32微處理器為核心，添加其他外圍電路為輔助，并且加載必要的程序設(shè)計(jì)，使小車實(shí)現(xiàn)抓物功能。整個(gè)智能小車系統(tǒng)以stm32微處理器為核心，外圍電路包括避障電路、循跡電路、顏色識(shí)別、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等，這些外圍電路通過stm

28、32微處理器結(jié)合起來，使得各個(gè)模塊在保證工作準(zhǔn)確性的同時(shí)，提高了小車的智能化。報(bào)告首先分析了研究智能小車的研究意義，對(duì)于此次研究的必要性進(jìn)行了可行性分析。然后分析了國(guó)內(nèi)外的研究概況，最后再此基礎(chǔ)上提出了設(shè)計(jì)思路與程序流程，對(duì)于設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了可行性的分析。接著分別介紹了各個(gè)模塊的硬件設(shè)計(jì)方案以及軟件設(shè)計(jì)方案。在硬件設(shè)計(jì)方案中包括對(duì)各個(gè)硬件電路所采用的器件進(jìn)行分析和對(duì)硬件電路的設(shè)計(jì)分析，從而決定器件的使用方案，以及硬件電路圖的設(shè)計(jì)。而在軟件設(shè)計(jì)方案中，我們只分析軟流程件設(shè)計(jì)，以確定對(duì)應(yīng)的程序編碼。最后我們對(duì)軟件、硬件進(jìn)行測(cè)試，對(duì)于軟件測(cè)試，我們使用IAR軟件進(jìn)行程序仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)用性。在本方案中，由于受到所采購(gòu)的硬件模塊尺寸的影響，循跡模塊在進(jìn)行工作的時(shí)候，受到外部影響的因素很大。在本次試