基于STM32的循迹避障小车的Proteus仿真设计

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一、基于STM32的循迹避障小车

1.题目要求

主控：STM32
显示：OLED
电源模块
舵机云台
超声波测距
红外循迹模块（3个，左中右）
蓝牙模块
按键（6个，模式和手动控制小车状态）
TB6612驱动的双电机

功能：

该小车共有3种模式：
自动模式：根据红外循迹和超声波测距模块决定小车的状态
手动模式：根据按键的状态来决定小车的状态
蓝牙模式：根据蓝牙指令来决定小车的状态

自动模式：
自动模式下，检测距离低于5cm小车后退
未检测到任何黑线，小车停止
检测到左边或左边+中间黑线，小车左转
检测到右边或右边+中间黑线，小车右转
检测到中边或左边+中间+右边黑线，小车前进

手动模式：根据按键的状态来决定小车的状态

蓝牙模式：
//需切换为蓝牙模式才能指令控制
*StatusX X取值为0-4
0：小车停止
1：小车前进
2：小车后退
3：小车左转
4：小车右转

2.思路

2.1 主控

常规的主控STM32使用STM32F103C8T6的最小系统

2.2 显示

使用的是0.96寸的OLED显示屏

由于需要显示汉字，需要搭配PCtoLCD2002取模软件

2.3 电源模块

这里的12V输入代表的是12V电源适配器或者12V的电池盒供电。

第一级的TL793降压电路将12V降压到5V，可以参考立创商城编号的C96088的应用电路

第二级的AMS1117-3.3降压电路将5V降压到3.3V供后端的单片机等供电，为什么用二级，主要考虑到降压降压，LDO会发烫的问题，也可以直接用TL783降压到3.3V或者用个DCDC电源芯片来输出3.3V。（参考立创商城编号的C347222的应用电路）

2.4 舵机云台

想模拟实物的云台，可以带动上面的超声波测距检测各个方向的障碍物距离，实际有点鸡肋。可以直接去掉。

2.5 超声波测距

超声波测距模块HC-SR04

2.6 红外循迹模块

proteus仿真里面没有红外避障模块，这边用3个单刀双掷开关来模拟，开关向上闭合模拟检测到对应的黑线，开关向下闭合模拟未检测到黑线。

2.7 蓝牙模块

proteus仿真里面没有蓝牙模块，这边采用虚拟终端（需用到虚拟串口软件创建一对虚拟串口）配合串口调试工具进行模拟。

这边用的虚拟串口软件是Virtual Serial Port Driver 6.9，如下所示：

这边用的串口调试工具是SSCOM V5.13.1，如下所示：

2.8 按键

按键就没什么好说的了，未按下的时候由于加了上拉电阻，所以检测电平是高电平，按下按键，拉低到地，所以检测电平是低电平。

2.9 电机驱动

这里采用的电机驱动是TB6612驱动芯片，驱动2个直流电机（如果需要电机立刻停止，可以替换成MOTOR黑的电机，那个会立刻停）

TB6612驱动芯片控制电机转动的真值表如下（来源立创商城的C88224）

3.电路仿真

3.1 未仿真

3.2 自动模式

自动模式：
自动模式下，检测距离低于5cm小车后退
未检测到任何黑线，小车停止
检测到左边或左边+中间黑线，小车左转
检测到右边或右边+中间黑线，小车右转
检测到中边或左边+中间+右边黑线，小车前进

3.3 手动模式

手动模式：根据按键的状态来决定小车的状态

3.4 蓝牙模式

蓝牙模式：
//需切换为蓝牙模式才能指令控制
*StatusX X取值为0-4
0：小车停止
1：小车前进
2：小车后退
3：小车左转
4：小车右转

4.仿真程序

4.1 程序说明

主控芯片：STM32F103C8
HSI：64MHZ
Systick： 1ms

超声波测距：TR（PA0），ECHO（PA1）

舵机（模拟云台）：PWM1（PA2）

模拟蓝牙模块（Uart1）：9600（PA9：tx1，PA10：rx1）

红外循迹模块：IR1（PA13），IR2（PA14），IR3（PA15）

按键：
KEY1（PB0）
KEY2（PB1）
KEY3（PB2）
KEY4（PB3）
KEY5（PB4）
KEY6（PB5）

电机驱动：
PWMA（PB6）
PWMB（PB7）
AIN1（PB10）
AIN2（PB11）
BIN1（PB12）
BIN2（PB13）

OLED显示屏：SCL（PB14），SDA（PB15）

串口协议
举例如发送*Mode2，即设置蓝牙模式

*ModeX X取值为0-2（0表示自动模式，1表示手动模式，2表示蓝牙模式）
自动模式：根据红外循迹和超声波测距模块决定小车的状态
手动模式：根据按键的状态来决定小车的状态
蓝牙模式：根据蓝牙指令来决定小车的状态

//需切换为蓝牙模式才能指令控制
*StatusX X取值为0-4
0：小车停止
1：小车前进
2：小车后退
3：小车左转
4：小车右转

4.2 主程序

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "Drv_UserSystem.h"/*** @brief  main function.* @param  none* @retval none*/
int main(void)
{UserSystemInit();//用户配置初始化		while (1){					if (stSysTime.flg._10ms + TEN_MILLISECOND < Time_millis()) //10ms{stSysTime.flg._10ms = Time_millis();		Key_Scan();//按键扫描IR_Scan();//红外检测			}if (stSysTime.flg._50ms + FIFTY_MILLISECOND < Time_millis()) //50ms{stSysTime.flg._50ms = Time_millis();	Measurement_function();//测距		Motor_function();//电机函数				}if (stSysTime.flg._100ms + BEST_MILLISECOND < Time_millis()) //100ms{stSysTime.flg._100ms = Time_millis();	OLED_Handel();//OLED显示						Receive_data_Handel();//数据接收判断				IWDG_ReloadCounter();//清开门狗 }}
}

4.3 红外程序

/******************************************************************************** 函数名：IR_Scan* 描述  ：红外扫描* 输入  ：void* 输出  ：void* 调用  ：10ms* 备注  ：*******************************************************************************/
void IR_Scan(void)
{	if(IR1_IN_Read())//IR1{	IR1_flag = 1;}else{IR1_flag = 0;		}if(IR2_IN_Read())//IR2{	IR2_flag = 1;}else{IR2_flag = 0;		}if(IR3_IN_Read())//IR3{	IR3_flag = 1;}else{IR3_flag = 0;		}	
}if((!IR1_flag)&&(!IR2_flag)&&(!IR3_flag))//未检测到任何黑线，小车停止
{IR_Status = 0;
}
else if((IR1_flag)&&(!IR2_flag)&&(!IR3_flag))//检测到左边，小车左转
{IR_Status = 1;moto1_dir = 1;moto2_dir = 0;					
}	
else if((IR1_flag)&&(IR2_flag)&&(!IR3_flag))//检测到左边+中间黑线，小车左转
{IR_Status = 2;moto1_dir = 1;moto2_dir = 0;					
}	
else if((!IR1_flag)&&(!IR2_flag)&&(IR3_flag))//检测到右边，小车右转
{IR_Status = 3;moto1_dir = 0;moto2_dir = 1;					
}	
else if((!IR1_flag)&&(IR2_flag)&&(IR3_flag))//检测到右边+中间黑线，小车右转
{IR_Status = 4;moto1_dir = 0;moto2_dir = 1;					
}
else if((!IR1_flag)&&(IR2_flag)&&(!IR3_flag))//检测到中边黑线，小车前进
{IR_Status = 5;moto1_dir = 1;moto2_dir = 1;					
}		
else if((IR1_flag)&&(IR2_flag)&&(IR3_flag))//检测到左边+中间+右边黑线，小车前进
{IR_Status = 6;moto1_dir = 1;moto2_dir = 1;					
}	

4.4 测距程序

    HCSR04_W_TR(1);  Delay_20us();HCSR04_W_TR(0);	while(HCSR04_R_ECHO()==0);//等待低电平结束ditance_count = 0;	while(HCSR04_R_ECHO()==1);//等待高电平结束	ditance_flag = 1;	if(ditance_count < Overtime)//小于超时时间 38ms{MM_ditance = ((ditance_count * 400)/2/10);//单位毫米}

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二、总结

今天主要讲了基于STM32的循迹避障小车的Proteus仿真设计，有需要成品的或者需要定制的可以闲鱼私聊。

感谢你的观看！