基于STM32 智能抓物小車的設(shè)計(jì) 電子設(shè)計(jì)II課程報(bào)告

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1、摘 要 本實(shí)驗(yàn)重要分析把握對象的智能車基于STM32F103的設(shè)計(jì)。智能系統(tǒng)的構(gòu)成重要涉及STM32F103控制器、伺服驅(qū)動(dòng)電路、紅外檢測電路、超聲波避障電路。本實(shí)驗(yàn)采用STM32F103微解決器作為核心芯片，速度和轉(zhuǎn)向的控制采用PWM技術(shù)，跟蹤模塊、檢測、障礙物檢測和避免功能避障模塊等外圍電路，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能。 小車行駛時(shí)，避障程序跟蹤程序，具有紅外線跟蹤功能的汽車檢測電路。然后用顏色傳感器辨認(rèn)物體的顏色和抓取。在硬件設(shè)計(jì)的基本上提出了實(shí)現(xiàn)伺服控制功能，簡樸的智能車跟蹤和避障功能的軟件設(shè)計(jì)和控制程序，在STM32集成開發(fā)環(huán)境IAR編譯，并使用JLINK下載程序。 核心詞：stm32

2、;紅外探測;超聲波避障;顏色傳感;舵機(jī)控制 ABSTRACT This experiment mainly analyzed the grasping object intelligent car based on STM32F103 design. The composition of the intelligent system mainly includes STM32F103 controller, servo drive circuit, infrared detection circuit, ultrasonic obstacle avoidance circuit. This

3、 test uses the STM32F103 microprocessor as the core chip, the speed and steering control using PWM technology, tracking module and detection, obstacle avoidance module for obstacle detection and avoidance function, other peripheral circuit to achieve the overall function of the system. The car is

4、moving, obstacle avoidance procedures prior to tracking program, car tracking function with infrared detection circuit. Then use color sensor to recognize object color and grab. On the basis of the hardware design is proposed to realize the servo control function, simple intelligent car tracking and

5、 obstacle avoidance function of the software design, and the control program is compiled in the STM32 integrated development environment IAR, and download the program using Jlink. Key?words:?STM32; infrared detection; ultrasonic obstacle avoidance; color sensing; steering control 目 錄 第一章 緒論

6、1 1.1研究意義概況 1 1.2研究思路 1 第二章 硬件設(shè)計(jì)部分 2 2.1中央解決模塊 2 2.1.1 stm32f103內(nèi)部構(gòu)造 3 2.1.2 stm32最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 3 2.1.3 stm32軟件設(shè)計(jì)的基本思路 6 2.2 避障模塊設(shè)計(jì) 6 2.2.1 避障模塊器件構(gòu)造及其原理 7 2.2.2 HC-SR04模塊硬件電路設(shè)計(jì) 8 2.3循跡模塊設(shè)計(jì) 9 2.3.1 循跡模塊構(gòu)造及其原理 9 2.3.2 循跡模塊電路設(shè)計(jì) 11 第三章 軟件調(diào)試及實(shí)物展示 12 3.1 程序仿真 12 3.2 程序下載 12 3.3 實(shí)物展示 13 第四章 總

7、結(jié) 14 致 謝 15 參照文獻(xiàn) 16 第一章 緒論 1.1研究意義概況 智能小車通過多種感應(yīng)器獲得外部環(huán)境信息和內(nèi)部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)目前復(fù)雜環(huán)境背景下的自主運(yùn)動(dòng)，從而完畢具有特定功能的機(jī)器人系統(tǒng)。而隨著智能化電器時(shí)代的到來，它們在為人們提供的舒服的生活環(huán)境的同步，也提高了制造智能化電器對于人才規(guī)定的門檻。智能小車是集成了多種高新技術(shù)，它不僅融合了電子、傳感器、計(jì)算機(jī)硬件、軟件等許多學(xué)科的知識(shí)，并且還波及到當(dāng)今許多前沿領(lǐng)域的技術(shù)，它是一種國家高科技技術(shù)水平的重要體現(xiàn)。通過建立起簡易智能小車的設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生從理論走向?qū)嵺`，培養(yǎng)同窗們的動(dòng)手能力，使同窗們在理解智能化電器的工作原理的基

8、本上，還使同窗們獲得完畢整體項(xiàng)目的能力，并掌握了Stm32開發(fā)板的編程原理，為同窗們進(jìn)入ARM領(lǐng)域提供了基本。此外，本次課程設(shè)計(jì)，使同窗們理解自己的局限性之處，從而使同窗們有目的的提高自己的能力。 國外研究概況：上世紀(jì)50年代初，國外就有智能車輛的研究，從90年代開始，智能車輛的研究就進(jìn)入了系統(tǒng)化、大規(guī)模的研究階段。特別突出的是美國卡內(nèi)基-梅隴大學(xué)機(jī)器人研究所已經(jīng)完畢了Navlab系列的自主車輛的研究，這一研究成果代表了國外智能車輛的重要研究方向。國內(nèi)研究概況：國內(nèi)對于智能車輛的研究較晚，始于上世紀(jì)80年代，并且目前大部分還是使用入門級別的51單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究的，為了彌補(bǔ)與國外研究的差距

9、，開設(shè)了全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽。 1.2研究思路 系統(tǒng)將采集的傳感器信號送入stm32微控制器中，stm32微控制器根據(jù)采集的信號做出不同的判斷，從而控制舵機(jī)運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度。系統(tǒng)以stm32微控制器為核心，通過傳感器采集不同的信號做出判斷，繼而變化電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)速度。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)造如圖1.1所示： 舵機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 圖1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)造圖 第二章 硬件設(shè)計(jì)部分 智能小車控制系統(tǒng)具有了障礙物檢測、自主避障、自主循跡等功能。相應(yīng)的控制系統(tǒng)重要由如下四個(gè)模塊構(gòu)成：避障模塊、循跡模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、中央解決模塊四個(gè)模塊構(gòu)成，系統(tǒng)總體框架如圖2.1所示： 圖2.1 系統(tǒng)框架圖

10、 我們本節(jié)重要任務(wù)是理解各個(gè)模塊的功能，掌握各個(gè)模塊所使用的器件的使用措施，并可以編寫相應(yīng)的程序代碼。掌握各個(gè)模塊的功能。 2.1中央解決模塊 在人類身體構(gòu)造中，大腦可以根據(jù)各個(gè)器官所傳播的信息做出相應(yīng)的行為動(dòng)作用以保證人體所必須的生理原料，而stm32解決器之于智能小車就相稱于大腦之于人類，它可以從各個(gè)模塊之間獲得數(shù)據(jù)，并對所傳播的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)解決，來驅(qū)使電機(jī)模塊做出相應(yīng)的行為動(dòng)作。 由ARM公司設(shè)計(jì)的基于ARMv7架構(gòu)的Cortex系列的原則體系構(gòu)造在推出，此構(gòu)造是用來滿足日漸復(fù)雜的不同性能規(guī)定的軟件設(shè)計(jì)，根據(jù)所面向的領(lǐng)域，Cortex系列可以分為A、R、M三個(gè)分工明確的系列[1]

11、。Stm32解決器的浮現(xiàn)為微控制系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)、汽車車身系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡(luò)等對功耗和成本敏感的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高系統(tǒng)性能系統(tǒng)提供了基本，使編程的復(fù)雜性，集高性能、低功耗、低成本大大簡化，并使它們?nèi)跒橛谝惑w[2]。意法半導(dǎo)體ST公司作為一種半導(dǎo)體制造廠商，是ARM公司Cortex-M3內(nèi)核開發(fā)項(xiàng)目一種重要合伙方。6月11日由ST公司率先推出的基于Cortex-M3內(nèi)核的STM32系列微控解決器研發(fā)而出。此中，A系列是面向復(fù)雜的尖端應(yīng)用程序，用于運(yùn)營開放式的復(fù)雜操作系統(tǒng)；R是Real的首字母縮寫，是面向?qū)崟r(shí)系統(tǒng)開發(fā)的；M是Mirco的首字母縮寫，專門面向低成本的微控制領(lǐng)域開發(fā)研究。因此，Cort

12、ex-M3解決器是由ARM公司設(shè)計(jì)的首款基于ARMv7-M體系構(gòu)造的32位原則解決器，它不僅具有低功耗、少門數(shù)等長處，并且還具有短中斷延遲、低調(diào)試成本等眾多長處，使它在眾多的解決器中脫穎而出。目前為止，STM32系列解決器暫分為2個(gè)系列。其中，STM32F101系列是原則型系列，工作頻率設(shè)定在36MHZ；STM32F103系列是增強(qiáng)型系列，工作頻率設(shè)定在72MHZ，其帶有更多片內(nèi)RAM和更豐富的外設(shè)資源。這兩個(gè)系列的產(chǎn)品在軟件和引腳封裝方面具有兼容性，并且擁有相似的片內(nèi)Flash資源，使軟件的開發(fā)和升級更加以便。本次實(shí)驗(yàn)，我們使用的是stm32f103解決器。 2.1.1 stm32f103

13、內(nèi)部構(gòu)造 STM32F103系列微解決器是首款基于ARMv7-M體系構(gòu)造的32位原則RISC （精簡指令集）解決器，具有執(zhí)行代碼效率高，外設(shè)資源豐富等眾多長處。該系列微解決器工作頻率設(shè)定在72MHz，高達(dá)128K 字節(jié)的內(nèi)置Flash存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是用來存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件，有了存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)才有記憶功能，才干保證正常工作。它根據(jù)控制器指定的位置存進(jìn)和取出信息。 [全文]和20K 字節(jié)的SRAM，以便程序編寫，并且具有豐富的通用I/O 端口。其內(nèi)部構(gòu)造圖如圖2.2所示： 圖2.2 內(nèi)部構(gòu)造圖 Stm32解決器主系統(tǒng)重要由4個(gè)被動(dòng)單元和4個(gè)驅(qū)動(dòng)單元構(gòu)成。4個(gè)驅(qū)動(dòng)單元是：通用D

14、MA1，通用DMA2，內(nèi)核DCode總線和系統(tǒng)總線。4個(gè)被動(dòng)單元由APB橋，APB設(shè)備，內(nèi)部Flash閃存，內(nèi)部SRAM、FSMC。我們實(shí)驗(yàn)所采用的芯片具有64KBSRAM、512KBFLASH、2個(gè)基本定期器，4個(gè)通用定期器，2個(gè)高檔定期器，3個(gè)SPI，2個(gè)IIC，5個(gè)串口，1個(gè)USB，1個(gè)CAN，3個(gè)12位的ADC,1個(gè)12位DAC、1個(gè)SDIO接口，1個(gè)FSMC接口以及112個(gè)通用I/O口。 2.1.2 stm32最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) Stm32的最小系統(tǒng)電路重要由系統(tǒng)時(shí)鐘電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、JTAG調(diào)試接口電路，復(fù)位電路和啟動(dòng)模式選擇電路構(gòu)成。最小系統(tǒng)電路原理圖如圖2-1-3所示：

15、 圖2.3 最小系統(tǒng)電路原理圖 重要電路原理圖的設(shè)計(jì)及功能如下所示： 1.系統(tǒng)時(shí)鐘電路 系統(tǒng)時(shí)鐘電路重要作用是提供節(jié)拍，就相稱于人類的心臟跳動(dòng)，隨著心臟的跳動(dòng)，血液就會(huì)達(dá)到全身部位，因此系統(tǒng)時(shí)鐘的重要性就不言而喻啦。系統(tǒng)時(shí)鐘的電路設(shè)計(jì)如圖2.4所示： 圖2.4 系統(tǒng)時(shí)鐘電路圖 在時(shí)鐘電路中，我們選用8M的晶振。 2.復(fù)位電路 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)如圖2.5所示： 圖2.5 復(fù)位電路圖 本次實(shí)驗(yàn)所采用的開發(fā)板為低電平復(fù)位。如圖所示，當(dāng)按鍵懸空時(shí)RST輸入為高電平，當(dāng)按鍵按下時(shí)，RST腳輸入為低電平，從而電路復(fù)位。 3.JTAG電路 JTAG電路原理圖如圖2.6所示

16、： 圖2.6 JAG電路原理圖 JTAG的重要功能是使目的文獻(xiàn)燒到核解決器中。 4.啟動(dòng)模式電路 啟動(dòng)模式電路原理圖如圖2.7所示： 圖2.7 啟動(dòng)模式電路原理圖 通過設(shè)立BOOT[1:0]引腳可以選擇三種不同啟動(dòng)模式，啟動(dòng)模式如表2-1所示： 表2-1 啟動(dòng)模式表 啟動(dòng)模式選擇引腳 啟動(dòng)模式 闡明 BOOT1 BOOT0 X 0 主閃存存儲(chǔ)器 主閃存存儲(chǔ)器被選為啟動(dòng)區(qū)域 0 1 系統(tǒng)存儲(chǔ)器 系統(tǒng)存儲(chǔ)器被選為啟動(dòng)區(qū)域 1 1 內(nèi)置SRAM 內(nèi)置SRAM被選為啟動(dòng)區(qū)域 2.1.3 stm32軟件設(shè)計(jì)的基本思路 在對其她模塊設(shè)計(jì)之前，我

17、們必須理解stm32的編程規(guī)則。任何解決器，涉及stm32解決器，想要解決器完畢某項(xiàng)相應(yīng)的動(dòng)作，就必須對解決器的寄存器進(jìn)行操作。例如，我們在單片機(jī)C51中，同樣，我們在stmM32的開發(fā)中過程中，我們同樣可以對寄存器直接操作： GPIOx->BRR=0x0011。 (x可以是A,B,C,D,E…例如GPIOA就是端口A) 但是，對于stm32這種級別的解決器，幾百個(gè)寄存器記起來談何容易。因此，ST(意法半導(dǎo)體)提出了固件庫的概念，運(yùn)用固件庫進(jìn)行編程。固件庫的本質(zhì)就是函數(shù)的集合，固件庫將那些寄存器的底層操作都封裝起來，提供一整套API供開發(fā)者使用。例如，上面通過控制BRR寄存器

18、來控制電平的變化，官方庫封裝了一種函數(shù)： Void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef * GPIOx,uint16_t GPIO_Pin) { GPIOx->BRR = GPIO_Pin; } (x可以是A,B,C,D,E…例如GPIO_A就是端口A) 通過使用GPIO_ResetBits（）函數(shù)就可以直接對寄存器進(jìn)行操作了。 2.2 避障模塊設(shè)計(jì) 在人類身體構(gòu)造系統(tǒng)中，眼睛可以使我們非常以便的采集到外界環(huán)境的信息，然后把信息及時(shí)的傳播到大腦，并對外界環(huán)境信息的變化做出相應(yīng)的解決。而對智能小車來說，避障模塊之于小車就相稱于眼睛之于人類。避障模塊可以采集外部地

19、形數(shù)據(jù)，然后把所采集的地形數(shù)據(jù)傳播到中央解決模塊，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)避障礙的功能。避障模塊所采用的器件在市場中有許多類型，例如紅外檢測，光位移檢測，超聲波檢測等。本次實(shí)驗(yàn)我們使用的是HC-SR04超聲波檢測，超聲波由于具有檢測能力強(qiáng)，傳播途徑寬，因此我們決定使用HC-SR04器件。 在使用HC-SR04模塊進(jìn)行超聲波測距的同步，我們可以使用舵機(jī)進(jìn)行輔助。舵機(jī)的重要作用是變化HC-SR04模塊的照射方向，從而控制超聲波的發(fā)射方向。在程序編寫過程中，如果小車前方碰見障礙時(shí)，我們可以直接控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)向，而小車的車身可以保持不變，在測量結(jié)束后，小車再做相應(yīng)的動(dòng)作。 2.2.1 避障模塊器件構(gòu)造及其原理

20、HC-SR04超聲波測距模塊測量范疇在2cm-400cm之間，可以實(shí)現(xiàn)無接觸式測距功能。HC-SR04超聲波測距模塊由一種超聲波發(fā)射器、一種超聲波接受器和控制電路構(gòu)成，避障模塊的實(shí)物構(gòu)造圖如圖2.17所示： 圖2.17 實(shí)物正背面構(gòu)造圖 如構(gòu)造圖所示VCC提供5v電源，GND為接地線，TRIG為觸發(fā)信號線，ECHO為回向信號輸出線。基本原理如下：采用IO口TRIG觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號，在TRIG觸發(fā)沿到來后，超聲波發(fā)射器會(huì)自動(dòng)發(fā)出8個(gè)40KHz的方波，并且檢測與否有信號返回，當(dāng)超聲波接受器接受到超聲波時(shí)，表白有信號返回，通過IO口ECHO輸出一高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就

21、是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。因此測量距離=（高電平持續(xù)時(shí)間*340m/s）/2。測量時(shí)序圖如圖2.18所示： 圖2.18 超聲波時(shí)序圖 我們根據(jù)時(shí)序圖，可以編寫相應(yīng)的程序代碼。為了避免發(fā)射信號對回向信號的影響，我們的測量周期不易過小。并且由于HC-SR04的感應(yīng)角度不不小于15°，因此測距時(shí)，為了避免發(fā)射信號丟失，我們規(guī)定被測物體的面積不應(yīng)不不小于0.5平方米，否則也許導(dǎo)致測量成果不精確。 舵機(jī)在避障模塊的重要作用前面已經(jīng)提到，本節(jié)重要解說舵機(jī)的工作特性。舵機(jī)的實(shí)物圖如圖2.19所示： 圖2.19 舵機(jī)實(shí)物圖 舵機(jī)的工作工作原理是stm32微解決器發(fā)出數(shù)據(jù)給舵機(jī)，舵機(jī)內(nèi)部有一

22、種基準(zhǔn)電路，它會(huì)產(chǎn)生周期為20ms，寬度為1.5ms的基準(zhǔn)信號，它將微解決器傳播的直流偏置電壓與電位器的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，獲得電壓差輸出。經(jīng)由電路板上的IC?判斷轉(zhuǎn)動(dòng)方向，再驅(qū)動(dòng)無核心馬達(dá)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，透過減速齒輪將動(dòng)力傳至擺臂，同步由位置檢測器送回反饋信號。舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度與stm32所提供的PWM信號有關(guān)。原則信號PWM周期為20ms，理論上來講脈寬為1~2ms，實(shí)際我們的脈寬為0.5~2.5ms，脈寬與所轉(zhuǎn)的角度一一相應(yīng)。角度與脈寬的相應(yīng)圖如圖2.20所示： 圖2.20 舵機(jī)角度與脈寬相應(yīng)圖 2.2.2 HC-SR04模塊硬件電路設(shè)計(jì) 超聲波模塊硬件原理圖如下圖所示： 圖2.2

23、1 超聲波硬件原理圖 HC-SR04模塊重要由發(fā)射器、接受器和部分電路構(gòu)成。在此實(shí)驗(yàn)中，我們只需簡樸理解電路的設(shè)計(jì)，對于其基本原理可以不用過多涉獵，我們只需明白它們的工作原理，并且可以簡樸運(yùn)用即可。 2.3循跡模塊設(shè)計(jì) 這節(jié)要完畢的任務(wù)是使小車沿著黑帶運(yùn)動(dòng)。要想使小車沿著黑帶運(yùn)動(dòng)，必須使小車感應(yīng)到黑跡在什么地方，然后讓小車的中央解決單元驅(qū)動(dòng)硬件電路完畢相應(yīng)的行為動(dòng)作。循跡模塊的設(shè)計(jì)就是使小車能精確的辨認(rèn)黑帶的軌跡。小車的中央解決模塊從循跡模塊獲得數(shù)據(jù)，然后中央解決模塊根據(jù)采集的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊完畢相應(yīng)的動(dòng)作?？紤]到成本和操作，本實(shí)驗(yàn)使用的紅外探測器。 2.3.1 循跡模塊構(gòu)造及其原理

24、 紅外探測器（IR）是由紅外發(fā)射管、紅外接受管和部分電路構(gòu)成。要做到4路循跡，需要使用4個(gè)獨(dú)立的紅外探測器器件。我們使用的IR5是一種集成模塊，這個(gè)集成模塊由5個(gè)紅外探測器構(gòu)成。其中中間的1個(gè)IR探測器在本實(shí)驗(yàn)中并未使用。紅外循跡模塊實(shí)物圖如圖2.27所示： 圖2.27 紅外模塊正背面 本實(shí)驗(yàn)使用的IR5集成模塊是由5個(gè)相似的IR探測器電路構(gòu)成的，因此我們只需要理解一種IR探測器的工作原理即可。我們懂得IR探測器是由紅外發(fā)射管、紅外接受管和部分電路構(gòu)成?；驹硎羌t外發(fā)射管發(fā)射紅外光經(jīng)地面反射，在黑色區(qū)域紅外光被吸取，在非黑色區(qū)域紅外光被反射，紅外接受管根據(jù)反射光的強(qiáng)度為比較器提供

25、模擬量，從而輸出相應(yīng)的電平量。其單個(gè)IR探測器電路原理圖如圖2.28所示： 圖2.28 IR探測器電路原理圖 根據(jù)原理圖詳解下IR探測器的工作原理：VCC為模塊提供電源，是IR探測器工作的前提條件，紅外發(fā)射管DF2發(fā)射紅外光達(dá)到“地面”，經(jīng)反射后紅外光會(huì)達(dá)到DS2紅外接受管，由于不同顏色的地面會(huì)對光的吸取有著不同的效果，因此發(fā)射后的光的強(qiáng)度也會(huì)不同，反射強(qiáng)度不同，LM339的5腳會(huì)輸入一種變化的電壓量，LM339是一種電壓較器，當(dāng)LM339的“+”端輸入信號不小于“-”端的比較信號后，LM339的輸出端截止，在外部的上拉電源的作用下，使IR探測器的輸出端輸出+5v的電壓。同理，在“+”

26、端電壓不不小于“—”端電壓時(shí)，LM339輸出端電壓飽和使IR探測器輸出為低電壓。因此可以通過調(diào)節(jié)R2的電阻值，變化比較電壓的大小即“—”端電壓的大小，從而控制探測的距離。R4是整個(gè)正反饋電路的重要構(gòu)成部分，由于“+”輸入端電壓會(huì)常常發(fā)生在比較電壓附近擾動(dòng)的現(xiàn)象，這些微小的擾動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致輸出端的巨大變化，因此，我們采用正反饋的方式避免這種現(xiàn)象的發(fā)生。加入R4電阻，就成為人們所說的“施密特觸發(fā)器”，其特性圖如圖2.29所示： 圖2.29 施密特觸發(fā)器特性圖 當(dāng)輸入端的電壓發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)，只要在比較電壓值附近的干擾不超過du之值，輸出的電壓就不會(huì)變化。R4正反饋的引入，不僅提高了電路的解決速度，并

27、且可以免除由于寄生電路耦合而產(chǎn)生的自己震蕩。但是，在提高電路的解決速度的同步，帶來的缺陷就是辨別率減少，由于只要在du附近輸出的電壓值就不會(huì)變化。 2.3.2 循跡模塊電路設(shè)計(jì) IR5探測器的集成模塊的電路原理圖如圖2.30所示： 圖2.30 紅外循跡模塊電路圖 第三章 軟件調(diào)試及實(shí)物展示 上文提到了各個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)及其程序設(shè)計(jì)，本章就根據(jù)各個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的編程。我們使用IAR軟件進(jìn)行程序仿真，然后使用Jlink軟件把我們得到的目的文獻(xiàn)燒到解決器中，即程序下載。 3.1 程序仿真 IAR Systems是全球領(lǐng)先的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具和服務(wù)的供應(yīng)商。公司成立于19

28、83年，提供的產(chǎn)品和服務(wù)波及到嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和測試的每一種階段，涉及：帶有C/C++?編譯器和調(diào)試器的?集成開發(fā)環(huán)境(IDE)、?實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和中間件、開發(fā)套件、硬件仿真器以及狀態(tài)機(jī)建模工具。軟件IAR的操作主界面如圖3.1所示： 圖3.1 IAR主界面 3.2 程序下載 串口下載軟件使用Jlink，該軟件屬于第三方軟件，由單片機(jī)在線編程網(wǎng)提供，該硬件如圖3.2所示： 圖3.2 3.3 實(shí)物展示 智能抓物小車硬件如圖3.3所示； 圖3.3 第四章 總結(jié) 本文制定了具體的設(shè)計(jì)方案，并按照此方案逐漸完畢了電路原理圖的設(shè)計(jì)以及軟件程序的設(shè)計(jì)。本文的重點(diǎn)是基

29、于stm32微解決器為核心，添加其她外圍電路為輔助，并且加載必要的程序設(shè)計(jì)，使小車實(shí)現(xiàn)抓物功能。整個(gè)智能小車系統(tǒng)以stm32微解決器為核心，外圍電路涉及避障電路、循跡電路、顏色辨認(rèn)、舵機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等，這些外圍電路通過stm32微解決器結(jié)合起來，使得各個(gè)模塊在保證工作精確性的同步，提高了小車的智能化。 報(bào)告一方面分析了研究智能小車的研究意義，對于本次研究的必要性進(jìn)行了可行性分析。然后分析了國內(nèi)外的研究概況，最后再此基本上提出了設(shè)計(jì)思路與程序流程，對于設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了可行性的分析。接著分別簡介了各個(gè)模塊的硬件設(shè)計(jì)方案以及軟件設(shè)計(jì)方案。在硬件設(shè)計(jì)方案中涉及對各個(gè)硬件電路所采用的器件進(jìn)行分析和對硬件電路

30、的設(shè)計(jì)分析，從而決定器件的使用方案，以及硬件電路圖的設(shè)計(jì)。而在軟件設(shè)計(jì)方案中，我們只分析軟流程件設(shè)計(jì)，以擬定相應(yīng)的程序編碼。最后我們對軟件、硬件進(jìn)行測試，對于軟件測試，我們使用IAR軟件進(jìn)行程序仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)用性。 在本方案中，由于受到所采購的硬件模塊尺寸的影響，循跡模塊在進(jìn)行工作的時(shí)候，受到外部影響的因素很大。在本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，由于循跡探頭的安裝距離小車車輪很近，當(dāng)循跡探頭采集數(shù)據(jù)傳播到CPU時(shí)，小車已經(jīng)向前行駛了一段時(shí)間。假設(shè)小車的轉(zhuǎn)彎時(shí)間為T，小車的轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度為V，我們要保證小車轉(zhuǎn)彎的路程不超過額定值S，那么就有公式VT<=S。要解決此問題，在程序設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)給出參數(shù)。

31、在本次實(shí)驗(yàn)中，器件的物理尺寸限制了小車轉(zhuǎn)彎敏捷度的最大值，因此本實(shí)驗(yàn)的循跡模塊不是很抱負(fù)，總的來說，設(shè)計(jì)方案是完善的，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)所規(guī)定的目的。 致 謝 從課程開始到目前，半學(xué)期的學(xué)習(xí)和鍛煉，使我的課程設(shè)計(jì)基本完畢。在這期間，我在所學(xué)的基本知識(shí)之上，去接觸stm32，在接觸之初，我不斷的遇到問題，而我也懂得不經(jīng)一番寒徹骨，哪的梅香撲鼻來的道理，最后我克服了種種困難，不僅使自己的知識(shí)更加牢固，并且也鍛煉了自己的心性。 固然以上所有成績的獲得都離不開教師和同窗的協(xié)助。我一方面要感謝的是我的學(xué)院，為我提供了一種良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，固然，尚有我的指引教師，我非常感謝她在我課程設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中始終

32、予以的熱情指引和督促，對我提出的疑惑耐心地指點(diǎn)，她的指點(diǎn)是我克服困難、完畢設(shè)計(jì)的重要因素。同步我還要感謝王昭寧同窗和我一起努力完畢本次設(shè)計(jì)，最后也要感謝其她各位教師和同窗的不吝指教。這次課程設(shè)計(jì)中，我不僅收獲了知識(shí)、能力，也深刻的體會(huì)到了師情和友誼的貴重。 參照文獻(xiàn) [1] 杜春雷.ARM體系構(gòu)造與編程[M].北京：清華大學(xué)出版社，-02-01 [2] 姚文詳，宋巖.ARM Cortex-M3權(quán)威指南[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，-07 [3] 范書瑞.Cortex-M3嵌入式解決器原理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，-01-01 [4] 李寧.基于MDK的STM32解決器開發(fā)應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，:1-260. [5] 劉軍，張洋.原子教你玩STM32[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，-05-01 [6] 彭剛，秦志強(qiáng).基于ARM Cortex-M3的STM32系列[M].北京：電子工業(yè)出版社，-01 [7] 張自強(qiáng)，晏英俊.基于stm32的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，-12，13（6）:59-61 [8] 周柱，孟文，田環(huán)宇.基于stm32智能小車設(shè)計(jì)[J].技術(shù)與市場，-06，18（6）:1-2