单片机竞赛报告(智能小车).docx

第三届单片机综合应用设计竞赛参赛题目 智能小车 专 业 电信信息工程技术，电子信息工程 班 级 1406142,140201Z 姓 名 朱思东，柏秋利 2016年12 月摘 要 本设计是基于STM32主控制芯片的智能小车。该小车主要实现以下功能：小车在自动行驶的过程中，能够灵活地避开有障碍物和车底下有悬崖的地方且能够被遥控。电源模块是通过7.4V锂电池实现；避障模块是通过超声波传感器和红外传感器实现；遥控模块是通过HC05蓝牙主从一体模块和手机APP实现；电机驱动模块是通过L298N实现；编程软件为MDK5。整体系统结构简单，可靠性高。关键词：单片机，传感器，避障，遥控总体设计方案及论证1.1 系统组成原理根据功能，确定如下方案：在现有车模底盘的基础上，加装超声波传感器，红外避障传感器模块检测小车周边障碍物的实时情况。然后，把数据返回给单片机，单片机发送相应的指令实现对电动小车的自动避障、运行状况的实时测量，从而达到利用单片机对小车智能控制，自动避障的目的。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。（1）STM32作为主控芯片核心，ARM 32位的 Cortex-M3?CPU，36MHz，1.25DMIPS/MHz(Dhrystone2.1)，0等待的存储器访问，单周期乘法和硬件除法。存储器，从 32K字节至 128K字节闪存程序存储器，从 6K字节至 16K字节SRAM。时钟、复位和供电管理。2.0至 3.6伏供电和 I/O管脚。上电 / 断电复位(POR / PDR)、可编程电压监测器(PVD)内嵌 4至 16MHz高速晶体振荡器。内嵌经出厂调校的 8MHz RC振荡器。低功耗，睡眠、停机和待机模式，VBAT为 RTC和后备寄存器供电。调试模式，串行线调试(SWD)和JTAG调试接口。DMA，7通道 DMA控制器，支持的外设：定时器、ADC、SPI、I2C,USART。多达 80个快速 I/O口，6/37/51/80个多功能双向 5V兼容的 I/O口，所有 I/O口可以映像到 16个外部中断。多达 6个定时器，多达 3个 16位定时器，每个定时器有多达，4个用于输入捕获 / 输出比较 / PWM或脉冲计数的通道，2个 16位看门狗定时器(独立的和窗口型的)等。图1-1 STM32F103C8T6原理图（2）直流电机驱动芯片对于直流电机驱动芯片的选择首先我要考虑它的输出功率能不能很好的驱动小车的四个直流电机。然后，考虑它的外围电路是否简单。还有就是考虑它的价格是否相对比较便宜。综合这些我最终选择以前用过的大家都比较熟悉的电机驱动芯片L298。电机驱动部分主要采用一片L298N和单片机直接相连够成驱动电路。L298N芯片直插式的15个引脚，其中有两个使能端ENA和ENB，两个反馈端SA和SB，四个输入端IN1、IN2、IN3和IN4，四个输出端OUT1、OUT2、OUT3和OUT4，一个接地端GND，一个VSS(5V时性能最好)逻辑电源电压输入端和一个VS(最大承载电压46V，鉴于7805和电机电压，选取12Ｖ电源供电)功率电源电压输入端。L298N可同时驱动两个电机，最大输出电流为2A，鉴于它的良好性能和价格，选取L298N作为电机驱动芯片，L298N芯片如图2-2。AT89C52的P1.6端口作为pwm脉冲输出，同时与L298N的两个使能端ENA、ENB相连，达到控制小车速度目的。P1^2~P1^5端口分别与L298N的引脚IN1、IN2、IN3、IN4相连通过电平变化控制电机在持续高速状态下的转向。L298N的四个输出端直接与两个电机相连驱动电机。 图1-2 L298N芯片实物图和引脚图（3）超声波传感器超声波测距原理：超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2这就是所谓的时间差测距法。超声波传感器结构如图2-3所示。 图1-3超声波传感器结构超声波在本设计中的原理分析：由于自己用分立元器件焊接比较麻烦，所以本设计采用现成的US－100超声波模块，US-100 超声波测距模块可实现 0~4.5m 的非接触测距功能， 拥有 2.4~5.5V 的宽电压输入范围，静态功耗低于 2mA，自带温度传感器对测距结果进行校正，同时具有 GPIO，串口等多种通 信方式，内带看门狗，工作稳定可靠。US-100模块如图2-4所示。 US-100正面图 US-100背面图图1-4超声波实物图超声波探测模块US-100的使用方法为：IO