基于STM32单片机的智能巡线小车

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摘 要：本文旨在基于stm32单片机设计一款处理速度快、精准循迹、行驶稳定的智能小车。对于路面状况信息的采集，我们采用光电对管的技术来实现；同时利用光电开关设置来采集障碍物信息；对于单片机不能识别的信息，我们用单片机内部自带的模数转换来识别。单片机处理这些信息，然后对各个模块进行控制，实现小车的智能巡线。

关键词：STM32；智能巡线小车；PWM控制

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.137

1 引言

近年来，随着科技的快速发展，关于智能车的研究越来越受人关注，该设计可以应用于运输，机器人，医疗器械等许多方面，现实意义很强。智能巡线小车，它集成机械、电子、计算机控制于一体，在仓库智能管理、高压线路除冰等领域有着广阔的应用前景。小车通过红外收发对管采集预先已铺好的路径信息，通过后轮电机驱动前进和前轮舵机控制前进方向驱动小车行驶，从而实现小车的巡线功能。

2 基于STM32的智能巡线小车的总体设计方案

STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。小车系统以STM32为主控芯片，利用红外收发对管采集道路信息，充分利用STM32串口资源和高速的运算、处理能力来实现巡线功能；通过调节PWM占空比实现调节电机的转速，根据传感器采集到的路径位置计算偏差，通过PD算法调整舵机转动的角度，从而实现精确巡线。

系统采用2种供电方式。由于STM32需要3.3V恒压供电，而现有的充电电池随着用电时间会有所变化，势必会影响芯片的正常工作，因此本设计采用7.2V 充电电池和低压差稳压芯片TPS7350和TPS7333，以达到3.3V恒压的目的；后轮采用飞思卡尔B车电机，供电电源采用7.2V充电电池和升压芯片B0512使电压达到12V。

3 硬件电路设计

硬件电路是由电源模块、单片机最小系统模块、循迹模块和电机驱动模块组成的。下面分别介绍下电源模块、循迹模块和单机驱动模块。

3.1 电源模块电路

整个供电系统是通过一节飞思卡尔专用7.2V充电电池供电，STM32单片机需要3.3V电源，循迹模块需要5V电源，电机用电池直接供电，所以采用压降比较小的TPS7350和TPS7333稳压到5V和3.3V。

3.2 循迹模块电路

小车循迹模块是由发射电路、接收电路及比较电路组成。按照跑道线行进的前提是能检测到跑道信息，跑道采用黑色绝缘胶带。发射电路发出红外光线，经地面（白底、黑线）反射后被接收管接收，采用带有差动输入的4运算放大器LM393为核心器件判断小车所处的位置。

3.3 电机驱动模块电路

电机驱动模块是由可以承受大电流的MOS管和驱动芯片IR2104构成的，单片机输出PWM波形给驱动芯片，驱动芯片经过处理控制电机的正转，反转以及停止。

4 软件代码调试

系统开始工作，首先初始化IIC、UART串口、PWM、外部中断，初始化结束程序进入大循环。首先对循迹模块进行初始化，当循迹模块采集道路信息放给单片机后，单片机会把信息进行处理同时对电机驱动模块输出PWM波。

5 结论

本文针对智能巡线小车的设计，对其控制原理、结构，软件设计及其硬件设计做了充分的介绍。通过软硬件的修改、参数的整定，实现了送货小车自主送货的基本的功能。在此过程中学习了硬件结构，软件调试、了解了各种结构和功能。通过这段时间的学习，给了我在智能车的这条道路上继续探索的信心。另外，让我能够体会到发明创造给我带来的收获，带动了我的兴趣，让我能够在这条道路上学习到许多书本上没有的知识。

参考文献：

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[5]谭浩强.C程序设计（第四版）[M].清华大学出版社.

基金项目：省级大学生创新创业项目：基于STM32单片机的智能巡线小车（编号201610379131）

作者简介：张海兵（1996-），男，安徽淮南人，W生。