基于stm32的紅外巡線小車（基礎版）

基于stm32的紅外巡線小車（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。