《基于STM32F103RCT6单片机的小车自动速度控制系统设计》6000字.doc

II

基于STM32F103RCT6单片机的小车自动速度控制系统设计

摘要

智能驾驶汽车可以广泛应用许多领域,如无人驾驶小型车辆、生产线、仓库、服务器等,它不仅是一种智能无人驾驶机器人，而且还可独立行走。智能太空车可以让你轻松地执行许多人们在恶劣的太空环境中无法轻松完成的太空探索任务。因此，为了保证智能驾驶汽车能够在最佳行驶状态下工作，对其行驶速度自动控制系统进行深入的研究和设计是十分必要的。

本文详细介绍了智能小车车速检测与控制系统的硬件结构设计。主控制器核心系统采用的是STM32F103RCT6单片机，该核心系统是在KeiluVision5软件平台上编译完成的，采用了C语言进行编写编程。硬件系统包括电源模块，蓝牙模块、测速模块、显示模块以及L298N电机驱动模块。在电机驱动模块中，为了提高智能小车在行驶过程中精确的调速，采用了PWM技术和PI算法。在测速模块中，为了精确测到小车行驶速度，选用了光电测速传感器进行测速。

最后，将手机蓝牙串口助手与智能小车连接进行调试运行，验证了所设计的智能小车及其控制算法运行稳定，性能良好,可靠性高的三大特点，实现了小车自动控制速度的功能。

关键词：智能小车；STM32F103RCT6；测速；PWM调速；PI算法

目录

TOC\o1-3\h\u1绪论 1

1.1课题研究背景和意义 1

1.2课题研究内容 1

2系统框图和整体电路设计 2

2.1系统框图 2

2.2系统整体电路设计 2

3硬件系统设计 4

3.1电源模块设计 4

3.2测速模块设计 4

3.3显示模块设计 5

3.4电机驱动模块设计 6

3.4.1L298N介绍 6

3.4.2电机工作原理 6

3.5蓝牙模块设计 7

4软件系统设计 9

4.1软件设计概论 9

4.2系统软件设计 9

4.2算法设计 10

4.2.1测速算法设计 10

4.2.2PID算法设计 11

5系统调试 12

5.1系统调试目的 12

5.2软件仿真 12

5.3硬件调试 12

6结论与展望 13

参考文献 14

附录源程序 16

Main.c 16

Motor.c 19

Oled.c 22

Pid.c 28

Car.c 30

Bluetooth.c 33

第

第PAGE13页共33页

第

第PAGE1页共34页

1绪论

1.1课题研究背景和意义

随着我国汽车电子产业的快速发展，智能汽车的科研越来越受到国人的关注。在全国国际电子技术大赛中，几乎每次都会涉及两个关于智能汽车的竞赛题目，全国各高校也非常重视竞赛题目的科研,在汽车工业生产中,可以作为代替任内的车完成恶劣天气环境下的大型货物运输搬运,设备维护检修等侦查任务;在国际军事上,可以在危险环境地带作为代替车在人类任内完成秘密侦查,排雷等侦查任务;在民用上,可以是作为帮助导盲车或作为帮助盲人儿童提供心理帮助;在军事科学技术研究工作方面,可以作为代替车在人类任内完成针对外星人的侦探或者其他等。智能汽车在各个领域具有广泛的实际应用研究前景。因此，智能汽车的相关研究成果具有一定的实际和应用研究意义。

近年来,人们在充分努力享受现代汽车行驶带来的巨大便利的实际同时,也逐渐开始为当前汽车行驶引发的诸多安全隐患问题等而感到十分忧虑,汽车车辆保有量迅速逐年攀升,道路拥挤,事故频发。根据美国国家公路交通安全管理局2006年4月1日发布的一项报告数据表明,80%的汽车碰撞和65%的其他近距离汽车碰撞都与汽车驾驭员驾驶注意力不足的集中程度有关。由此可见,安全的行车速度距离控制越来越重要[9]。

1.2课题研究内容

本设计的智能小车速度控制系统，可利用连接蓝牙功能设置小车速度，启动后小车将按照设置的速度进行行驶，无论是上坡还是下坡，载荷是增加还是减小都保持速度基本恒定。小车可以采用STM32系列的单片机进行四轮驱动，利用光电传感器实时测量小车的当前行驶速度，速度通过液晶屏OLED来显示，可利用PWM算法或PID算法控制电机转速来实现小车速度控制。

2系统框图和整体电路设计

2.1系统框图

如图2.1所示，系统以STM32F103RCT6单片机为核心，由电源模块、测速模块、蓝牙模块、单片机模、电机驱动模块及显示模块构成。

图2.1系统整体框图设计

主控模块是以单片机为核心，单片机采用的是STM32F103RCT6，通过编程实现对小车的速度的准确测量和电机转速的准确控制，确保小车行驶速度的恒定。

2.2系统整体电