基于STM32的智能小车设计：避障、循迹与蓝牙遥控
基于STM32的智能小车设计：避障、循迹与蓝牙遥控
本文详细介绍了基于STM32的智能小车设计，包括避障、循迹和蓝牙遥控功能。文章从需求分析开始，逐步深入到硬件选型、电路设计和软件编程，最后通过测试验证了设计的可行性。
一、设计主要解决的问题
- 实现2m的自动直线行驶，要求左右偏移不大于10cm。
- 车载显示屏显示车辆当前行驶速度或车辆运行时间，当前方20cm内出现障碍物时显示与前方障碍物的距离，车每次转弯蜂鸣器报警，同时通过左右指示灯指示转弯方向。
- 依次驶过障碍物①②③④，且不触碰障碍物。
- 成功进行调头转弯，行驶过程中车轮不碾压黑实线。
- 在车道指定位置停车且不越界。
- 通过红外、蓝牙、WiFi等任意一种方式实现对小车的控制，使其前进、后退、左转、右转。
二、赛道图
1. 避障赛道
2. 循迹赛道
三、系统框图
选用STM32F103C8T6作为主控处理器，通过超声波模块检测障碍物，光电管辅助避障，采用红外对管进行循迹，小车每次转向都会触发LED转向指示灯和蜂鸣器报警，按键用于切换小车模式，蓝牙模块用于无线遥控，OLED显示超声波测量距离和实时时钟。
四、硬件选型
1. 主控处理器
选用STM32F103C8T6最小系统板：
2. 超声波模块
选用HC-SR04超声波模块，供电5V：
3. 光电管
选用E18-D80NK光电管，供电5V，感应距离3-80cm：
4. 循迹模块
选用TCRT5000红外对管，供电3.3-5V，检测距离1mm-25mm：
5. 显示模块
选用0.96寸OLED，四针脚IIC协议，供电3.3V：
6. 蜂鸣器模块
选用有源蜂鸣器，供电3.3-5V：
7. 蓝牙模块
选用HC-05蓝牙模块，USB转TTL（用于蓝牙AT指令操作）：
8. 电机驱动模块
选用tb6612电机驱动模块，供电12V：
9. 电机选型
选用尺寸小、适合小型玩具、入门级智能小车的电机。
10. 其他辅助器件
包括LED灯珠、按键、限流电阻等。
五、供电方案
- 12V：电机驱动VM脚，ADC的R1输入端。
- 5V：超声波模块、光电管、蓝牙模块、STM32最小系统板5V输入脚。
- 3.3V：OLED、红外对管、LED。
六、PCB设计与小车组装
采用b站up：好家伙VCC 的智能循迹小车V1.5版本PCB，光电管和LED通过拓展排针和面包板外接。
1. PCB原理图
2. PCB走线图
3. PCB实物图
4. 小车实物图
七、软件底层设计
1. LED初始化
用于转向灯与蜂鸣器，二者总是同时进行的，所以封装到一个函数里。
2. 按键初始化
采用外部中断法，能够及时响应，切换模式。
3. OLED初始化
用于显示内容，采用软件IIC。
4. 超声波模块初始化
超声波有定时器中断法、外部中断法、输入捕获法等多种方法，这里使用输入捕获法。
5. 红外对管与光电管初始化
用于读取红外对管与光电管电平，光电管是5V供电，要把他连接到32能承受5V的引脚（引脚定义中带FT标识）。
6. PWM初始化
采用高级定时器1输出普通pwm，用于调节电机转速。
7. 小车动作初始化
用于封装小车各种动作函数，方便调用，其他动作读者可自行设置，修改speed里的数值可改变速度。
8. 串口初始化
用于蓝牙遥控。
9. ADC初始化
用于测量电池电量。
10. RTC初始化
用时间戳获取实时时间。
八、程序设计
1. 避障思路
避障程序有多种设计方法，这里提供一种思路：
2. 循迹程序设计
循迹主要有两个难点，1、2两个急转弯和3入库，利用红外对管3、4同时检测到时进行快速左转，速度要比普通转弯快，实际使用时可能要把4扳到离3近一些，检测到的可能性会有所提高。由于四个光电管同时检测到的概率较小，所以利用2、3同时检测到时进行入库停车操作。
3. 跟随程序设计
主要实现一个定距离跟随功能，离得太近小车后退，离得太远小车前进，这里只写了直线跟随，可以利用光电管实现非直线跟随。
4. 蓝牙遥控程序设计
实现蓝牙发送数据，小车实现对应功能。
九、程序源码
链接：https://pan.baidu.com/s/1-IG5TbmaLH36aXVDPOdxHQ?pwd=s2rn
提取码：s2rn