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      基于stm32的紅外巡線小車(基礎版)

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      上傳日期: 2021-11-23

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      資料介紹

      標簽:72單片機(175)嵌入式(10909)單片機(28725)

      基于stm32紅外巡線小車(基礎版)

      前兩天做了一個紅外巡線小車,想記錄一下整個過程,也讓自己掌握的更牢固,同時也分享給大家看看。在此要特別感謝實驗室的學長,幫我解決一些問題到晚上一點多,同時幫我優化了控制的邏輯。這個小車比較基礎,主要是分享給新手,同時我自己學的也不是很深入,如果文章有錯的地方,還請多指正。那么話不多說,我們來看制作過程。

      1. 硬件篇
      2. 軟件篇

      一、硬件篇
      1.stmf103c8t6最小系統板
      2.l298n電機驅動模塊
      將控制電機的4個io口接到L298N的邏輯輸入接口,輸出A和輸出B分別連接兩個電機。12V供電接電源正極,5V供電接單片機5V供電,gnd接電源負極和單片機gnd。
      3.兩個紅外傳感器
      紅外傳感器有三個接口,一個vcc一個gnd,另一個是返回數據。
      4.鋰電池(7.4V~12V)
      5.小車底盤(兩個電機)
      相關的io口接線在函數中都有配置,在這就不寫了
      二、軟件篇
      制作紅外巡線小車主要需要紅外傳感器的函數和電機pwm驅動的函數,另外還需要添加正點原子的delay文件和sys文件。
      1紅外傳感器
      首先我們要明白紅外傳感器的原理,當紅外燈檢測到黑線時返回給io口的值是0,檢測到黑線外(亮光位置)時,返回的值是1。知道了這些,我們就只需要讀取io口的值,就可以判斷小車的巡線情況。
      我在頭文件中定義了#define DO1 PAin(1)
      #define DO2 PAin(2)
      這兩句代碼就是讀取PA1,PA2兩個io口的值,這種定義是基于sys庫函數的,比較方便。
      red.c

      #include "red.h"
      u8 redray1_findblack;
      u8 redray2_findblack;
      
      void REDRAY_Init(void)
      {
      	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
      	
      	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  
      	
      	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2;
      	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
      	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
      	
      	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
      }
      
      void REDRAY_Scan(void)
      {
      	if(DO1==0)redray1_findblack=1;
      	else redray1_findblack=0;
      	if(DO2==0)redray2_findblack=1;
      	else redray2_findblack=0;
      	
      }
      
      

      2.電機驅動(pwm)
      首先配置電機的io口,然后配置這些io口的pwm。pwm的配置這里就不降講了,可以看一下網上的stm32的基礎教程,這里講一下怎么計算pwm的占空比和頻率:
      首先我們看motor.c中的TIM_SetCompare1(TIM4,pwm1);其中pwm1是捕獲比較寄存器值,TIM4_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)函數中arr是自動重裝載寄存器周期的值,psc是時鐘頻率除數的預分頻值。
      知道了這些我們就可以計算占空比和頻率,
      占空比:pwm1/arr100%
      頻率:72M / ((arr+1)
      (psc+1))(單位:Hz)這里主頻是72MHz
      motor.c

      #include "motor.h"
      #include "stm32f10x.h"
      void MOTOR_Init(void)
      {
      	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
      	
      	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  
      	
      	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
      	
      	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9;	//兩個輸出端
      	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
      	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
      	
      	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
      }
      
      void TIM4_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
      {
      	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
      	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
      	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
      	
      	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);
      	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB  | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
      	
      	//GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_TIM4, ENABLE);
      	
      	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9;
      	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
      	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
      	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO
      	
      	//初始化TIM4
      	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //設置在下一個更新事件裝入活動的自動重裝載寄存器周期的值
      	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //設置用來作為TIMx時鐘頻率除數的預分頻值 
      	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //設置時鐘分割:TDTS = Tck_tim
      	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上計數模式
      	TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); //根據TIM_TimeBaseInitStruct中指定的參數初始化TIMx的時間基數單位
      
      	//初始化TIM4 Channel1 PWM模式	 
      	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //選擇定時器模式:TIM脈沖寬度調制模式1
       	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比較輸出使能
      	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //輸出極性:TIM輸出比較極性高
      	
      	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
      	TIM_OC1Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  //根據T指定的參數初始化外設TIM4 OC1
      	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
      	TIM_OC2Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  //根據T指定的參數初始化外設TIM4 OC2
      	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
      	TIM_OC3Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  //根據T指定的參數初始化外設TIM4 OC3
      	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
      	TIM_OC4Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  //根據T指定的參數初始化外設TIM4 OC4
      
      
      	TIM_OC1PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM4在CCR1上的預裝載寄存器
      
      	TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);  //使能TIM4
      	
      }
      void motor_control(u16 pwm1,u16 pwm2,u16 pwm3,u16 pwm4)
      {
      	TIM_SetCompare1(TIM4,pwm1);
      	TIM_SetCompare2(TIM4,pwm2);
      	TIM_SetCompare3(TIM4,pwm3);
      	TIM_SetCompare4(TIM4,pwm4);
      }
      
      

      3.主函數
      main.c
      小車行進時大致有4種情況,兩個紅外燈都檢測到光亮(直走或者超出黑線范圍),左光亮右黑線(前方右轉),右光亮左黑線(前方左轉),都是黑線(這種情況一般不會出現)。通過if else就可以將小車的基本邏輯表示出來,但是注意上面提到兩個紅外燈都檢測到光亮還可能是超出黑線范圍,也就是要拐彎時拐不過來,小車沖過了,所以我們還要考慮這種情況。
      我們可以設置一個記錄上一次拐彎情況的功能,當超出了黑線范圍,但是記錄了上一刻的轉彎情況,讓小車繼續轉彎,這樣就可以回到黑線上。

      #include "sys.h"
      #include
      #include "red.h"
      #include "motor.h"
      #include "stm32f10x.h"
      #include "delay.h"
      
      extern u8 redray1_findblack;
      extern u8 redray2_findblack;
      
      int main(void)
      {
      	u8 stat = 0;
      	 REDRAY_Init();//利用紅外對管來檢測黑線
      	 delay_init(72);	    //延時函數初始化	  
      		TIM4_PWM_Init(1000-1,720-1);  
      	while(1)
      	{
      		REDRAY_Scan();
      		if(redray1_findblack ==1&&redray2_findblack==0)
      				{
      					stat = 0;
      					motor_control(0,0,0,1000);
      				}
      		else if(redray1_findblack ==0&&redray2_findblack==1)
      				{
      					stat = 1;
      					motor_control(1000,0,0,0);
      				}
      		else if(redray1_findblack ==1&&redray2_findblack==1)
      				{
      					if(stat == 0)
      				  {
      						motor_control(0,0,0,1000);
      				  }
      					else
      					{
      						motor_control(1000,0,0,0);
      					}
      				}
      		else 
      				{
      					motor_control(1000,0,0,1000);
      				}
      	}
      }
      
      

      另外還有delay函數和sys函數,在網上一搜就能收到,我就不寫了。
      以上是比較基礎的控制邏輯,如果想要更好的控制,可以考慮一下下面這個圖
      如果能實現小車的每一個狀態之間的變換邏輯,那么這個小車就很強大了。

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