基于STM32 智能抓物小車(chē)的設(shè)計(jì) 電子設(shè)計(jì)II課程報(bào)告

ThisexperimentmainlyanalyzedthegraspingobjectintSTM32F103design.ThecoThistestusestheSTM32F103microprusingPWMtechnology,trackingmoduleanddetection,obstacleavoidancemoduleforobstacledetectionandavoidancfunctionofthesysteThecarismoving,obstacleavoidanceprocedurespriortotrackingprogram,cartrackingfunctionwithinfrareddetectioncircuit.Thenusecolorgrab.OnthebasisofthehardwaredesignisproposedtorealizesimpleintelligentcartrackingandobstacleavoidancefcontrolprogramiscompileddownloadtheprogramusKeywords:STM32;infrareddetection;ultrasonico 01.1研究意義概況 01.2研究思路 0 2.1中央處理模塊 1 2 5 52.2.1避障模塊器件結(jié)構(gòu)及其原理 6 7 2.3.1循跡模塊結(jié)構(gòu)及其原理 8 3.1程序仿真 3.2程序下載 3.3實(shí)物展示 第四章總結(jié) 第一章緒論1.1研究意義概況國(guó)外研究概況：上世紀(jì)50年代初，國(guó)外就有智能車(chē)輛的研究，從90年代開(kāi)始，智能車(chē)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(chē)輛的研究，這一研究成果代表了國(guó)外80年代，而且現(xiàn)在大部分還是使用入門(mén)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)1.2研究思路結(jié)構(gòu)如圖1.1所示：采樣采樣模塊組成，系統(tǒng)總體框架如圖2.1所示：甲車(chē)紅外探測(cè)紅外探測(cè)距模塊我們本節(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2.1中央處理模塊此結(jié)構(gòu)是用來(lái)滿(mǎn)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。Stm32處理器的出現(xiàn)為微控制系統(tǒng)、工內(nèi)核開(kāi)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-M3Mirco的首字母縮寫(xiě)，專(zhuān)門(mén)面向低成本的微控制領(lǐng)域開(kāi)發(fā)研究。因此，Cortex-M3器是由ARM公司設(shè)計(jì)的首款基于A(yíng)RMv7-M體系結(jié)構(gòu)的32位標(biāo)準(zhǔn)處理器，它不僅具有低設(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，使軟件頻率設(shè)定在72MHz,高達(dá)128K字節(jié)的內(nèi)置Flash存儲(chǔ)器和20K字節(jié)的SRAM,方便程序套向量中斷控制器橋RTC:實(shí)時(shí)時(shí)鐘PDR:斷電復(fù)位電源控制1.8V調(diào)壓器-40-+85℃或高達(dá)105℃工作調(diào)制解調(diào)器控高速總線(xiàn)控制器(最高橋圖2.2內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖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)SPI,2112個(gè)通用1/0口。 AADCIp05C_Np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(lèi)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：a1F8C_oUT00圖2.4系統(tǒng)時(shí)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：本次試驗(yàn)所采用的開(kāi)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NCNC2NCK685圖2.6JAG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)模式電路原理圖啟動(dòng)模式選擇引腳啟動(dòng)模式說(shuō)明主閃存存主閃存存儲(chǔ)器被選為啟動(dòng)區(qū)域系統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)器被選為啟動(dòng)區(qū)器域11內(nèi)置內(nèi)置SRAM被選為啟動(dòng)區(qū)域2.1.3stm32軟件設(shè)計(jì)的基本思路我們?cè)趩纹瑱C(jī)C51中，同樣，我們?cè)趕tmM32的開(kāi)發(fā)中過(guò)程中，我們同樣可以對(duì)寄存器固件庫(kù)將那些寄存器的底層操作都封裝起來(lái)，提供一整套A面通過(guò)控制BRR寄存器來(lái)控制電平的變化，官方庫(kù)封VoidGP10_ResetBits(GP10_TypeDe}(x可以是A,B,C,D,E…比如GP10_A就是端口A(yíng))2.2避障模塊設(shè)計(jì)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，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)的回響信號(hào)輸出循環(huán)發(fā)出8個(gè)40KHtz脈沖量結(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：舵機(jī)的工作工作原理是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(wú)核心馬達(dá)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，透過(guò)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(lái)講脈寬為1~2ms,實(shí)際我們的脈寬為0.5~2.5ms,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：O圖2.20舵機(jī)角度與脈寬對(duì)應(yīng)圖2.2.2HC-SRO4模塊硬件電路設(shè)計(jì)超聲波模塊硬件原理圖如下圖所示：感應(yīng)到黑跡在什么地方，然后讓小車(chē)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)紅外探測(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2.28IR探測(cè)器電路原理圖UR02.3.2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：第三章軟件調(diào)試及實(shí)物展示k_m2m君隔3.2程序下載3.3實(shí)物展示第四章總結(jié)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。間為T(mén),小車(chē)的轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度為V,我們要保證小車(chē)轉(zhuǎn)彎的路程不超過(guò)額定值S,那么就參考文獻(xiàn)[1]杜春雷.ARM體系結(jié)構(gòu)與編程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003-02-01[2]姚文詳，宋巖.ARMCortex-M3權(quán)威指南[M].北京：北京