学期任务：本学期主要对智能循迹小车的硬件部分进行确定车体设计方案一自己动手制作电动车，一方面材料缺少，另一方面制作过程要花费 大量的时间，而且同学中手艺也...

学期任务：本学期主要对智能循迹小车的硬件部分进行确定车体设计方案一自己动手制作电动车，一方面材料缺少，另一方面制作过程要花费 大量的时间，而且同学中手艺也不好，制作出来的小车还可能机械性能不好。考虑到时间与性能这两方面，我们放弃了这一方案方案二网上购买车体，购买的车体易改装，好控制。机械性能有保障中央处理模块中央控制器主要有两种，一种是STC89C52,一种是STM32.方案一使用STC89C52作为主控芯片。STC89C52是一款经典的8位单片机，使用经典的51内核，内部有8K字节的FLASH，512个字节的RAM ,32个通用 IO 端口，内置两个外部中断，三个16位定时器／计数器，一个串口中断，可以通过 ISP / IAP 机制下载程序，增加了保密性，工作性能稳定，但运行速度较慢，功耗高方案二采用 ST 公司的STM32F103作为主控芯片，STM32是基于超低功耗 ARM Cortex -M3处理器内核的微控制器，它由 ST (意法半导体)公司专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计。相比于传统的89C51系列单片机，拥有很多新特性，例如性能强劲、代码密度高、支持位带操作、内部资源丰富、成本低廉、功耗小等众多优势。其优点主要体现在：低廉的价格可以用8位单片机的价格买到32位单片机是STM32的突出优势丰富的外设STM32拥有包括ADC 、 DAC 、 RTC 、 CAN 、 DMA 、 USB 、 FSMC 、 IIC 、 SPI 、 TIMER 、 IIS 、 S DIO 等超多外设，具有很高的集成度众多的型号STM32仅M3内核就拥有F100、F101、F102、F103、F105、F107、F207、F217等8个系列上百种型号具有 BGA 、 QFN 、 LQFP 等封装可供选择。同时STM32还推出了STM32W和STM32L等超低功耗和无线应用型的M3芯片极低的功耗STM32的每个外设均有自己独立的时钟开关，可以通过程序关闭相应外设的时钟以达到降低功耗的目的优异的实时性能STM32具有84个中断16级可编程优先级，并且所有的／ O 引脚都可以作为中断输入由于本设计对于主控制器要求较高，所以使用STM32作为主控制器。循迹模块方案一采用简易光传感器结合外围电路探测，但实际效果并不理想，对行驶过程中的稳定性要求很高，且误测几率较大，易受光线环境和路面介质影响。在使用过程极易出现问题，而且容易因为该部件造成整个系统的不稳定。故最终未采用该方案方案二采用两只红外对管，分别置于小车车身前轨道的两侧，根据两只光电开关接受到白线与黑线的情况来控制小车转向来调整车向，测试表明，只要合理安装好两只光电开关的位置就可以很好的实现循迹的功能方案三采用五只红外对管，一只置于轨道中间，其他四只置于轨道外侧，当小车脱离轨道时，即当置于中间的一只光电开关脱离轨道时，等待外面任一只检测到黑线后，做出相应的转向调整，直到中间的光电开关重新检测到黑线(即回到轨道)再恢复正向行驶。现场实测表明，小车在寻迹过程中有一定的左右摇摆不定，但是不影响小车的整体行驶效果通过比较，我们选取第三种方案来实现循迹。电机模块方案1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。由于其转过的角度可以精确的定位，可以实现小车前进路程和位置的精确定位。虽然采用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其转速较低，不适用于小车等 有一定速度要求的系统。经综合比较考虑，我们放弃了此万案方案2：直流电机(4个)：直流电机的控制方法比较简单，只需给电机的两根控制线加上适当的电压即可使电机转动起来，电压越高则电机转速越高。对于直流电机的速度调节，可以采用改变电压的方法，也可采用 PWM 调速方法。 PWM 调速就是使加在直流电机两端的电压为方波形式，通过改变方波的占空比实现对电机转速的调节脉冲宽度调制(PWM)，是英文"Pulse Width Modulation"的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中总结PWM就是在合适的信号频率下，通过一个周期里改变占空比的方式来改变输出的有效电压https://blog.csdn.net/as480133937/article/details/103439546基于以上分析，我们选择了方案二，使用直流电机作为电动车的驱动电机。3．电机驱动模块方案1采用SM6135W电机遥控驱动模块。SM6135W是专为遥控车设计的大规模集成电路。能实现前进、后退、向右、向左、加速五个功能，但是其采用的是编码输入控制，而不是电平控制，这样在程序中实现比较麻烦，而且该电机模块价格比较高方案2采用电机驱动芯片L298N(两块)。L298N为单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的 I / O 输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时在依照上表，用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作。表1是其使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系https://img-blog.csdnimg.cn/e128516576064a4896185eb4c66e815e.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5pyA56m35LiN6L-H6KaB6aWt44CB5LiN5q275oC75Lya5Ye65aS0,size_11,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16https://img-blog.csdnimg.cn/aa101c98a8c6449e8310072b7b70c944.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5pyA56m35LiN6L-H6KaB6aWt44CB5LiN5q275oC75Lya5Ye65aS0,size_7,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16L298N是一款接受高电压的电机驱动器，直流电机和步进电机都可以驱动。一片驱动芯片可同时控制两个直流减速电机做不同动作，在6V到46V的电压范围内，提供2安培的电流，并且具有过热自断和反馈检测功能L298N可对电机进行直接控制通过主控芯片的I/O输入对其控制电平进行设定，就可为电机进行正转反转驱动，操作简单、稳定性好，可以满足直流电机的大电流驱动条件电源模块在本系统中，需要用到的电源有单片机的5V，L298N芯片的电源5V和电机的电源7-15V。所以需要对电源的提供必须正确和稳定可靠。方案1用9V的锌电源给前、后轮电机供电，然后使用7805稳压管来把高电压稳成5V分别给单片机和电机驱动芯片供电。这种接法比较简单，但小车的电路功耗过大会导致后轮电机动力不足方案2采用双电源。为了确保单片机控制部分和后轮电机驱动的部分的电压不会互相影响，要把单片机的供电和驱动电路分开来，，即：用6节干电池7.2V来驱动电机芯片，然后用7805稳压管来稳成5V供给单片机，后轮电机的电源用3V供电，这样有助于消除电机干扰，提高系统的稳定性基于以上分析，我们选择了方案二。系统框架图：避障模块可以分为几个大的部分，有蓝牙控制模块，四路红外循迹模块，超声波避障模块。利用pwm对调节占空比进行调速。蓝牙控制模块使用市面上常见的HC-05，蓝牙模块接在单片机上并与手机蓝牙通讯，能够互发数据并接收，进而控制小车。蓝牙模块是串口异步通信，配置好9600的波特率，蓝牙的TXD连接51单片机的RXD，蓝牙的RXD连接51单片机的TXD，超声波避障模块超声波模块采用的HC–SR04超声波模块，该模块可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm，测量角度小于15度。模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理：采用 IO 口 TRIG 触发测距，给至少20us 的高电平信号;模块自动发送 8个40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。其中VCC 供5V 电源，GND 为地线，TRIG 触发控制信号输入，ECHO 回响信号输出等四支线。使用可自动重载的定时器2，是一个16位定时器/计数器，通过设置特殊功能寄存器T2CON中的C/T2位，可将其作为定时器或计数器。定时器2有3种模式：捕获、自动重新装载(递增或递减计数)和波特率发生器，这3种模式由T2CON进行设置。T2CON寄存器的字节地址为C8H，单片机复位时T2CON全部被清0。四路红外循迹模块正确感连接并通电后，小板传感器开始工作。模块应到传感器反射回来的红外光时，红指示灯亮，输出低电平；没有红外光时，指示灯不亮，输出高电平。以检测黑线为例，如果传感器检测到黑线，红外光无法反射回来则模块红指示灯熄灭，同时小板对应的OUT口输出高电平；如果未检测到黑线，红外光可以反射回来则模块红指示灯亮，小板对应的OUT口输出低电平。其中需要注意一种特殊情况，也就是说当测量物体超出测量范围时，此时红指示灯熄灭，OUT口输出高电平。每个小板前面对应的电位器可以用来调整使用精度。代码的实现就是判断io口的高低电平，从而判断是否沿着黑线行驶。中间的两个红外控制走直线，最左边和最右边的实现走弯道的控制。PWM调速PWM(Pulse Width Modulation)脉冲宽度调制。pwm占空比就是一个脉冲周期内有效电平在整个周期所占的比例。通过调节PWM的占空比就能调节IO口上电压的持续性变化，因此也能够控制外设的功率进行持续性变化，也就能控制直流电机的转速快慢。PWM调速是通过调节占空比来调节速度，也就是说在高电平的时候转动，低电平时候停止转动，由于间隙很小，所以给我们的感觉就是一直在转动，只不过速度减慢。本来供给L298N的电压为12V，但是调节占空比就可以模拟出0~12V之间任意一个电压。在代码中利用定时器中断调节占空比。 由于是按照比赛规格， 我们选择四路红外循迹；