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標題: 基于Stm32f103紅外藍牙尋跡智能小車設(shè)計 [打印本頁]

作者: xiamoduyi    時間: 2017-12-18 15:54
標題: 基于Stm32f103紅外藍牙尋跡智能小車設(shè)計
之前的一個小項目,基于stm32f103這款單片機,實現(xiàn)紅外遙控,超聲波避障,黑白尋跡,pwm調(diào)速,齒輪測速等功能,這里上傳下之前的工程文件,附部分項目筆記,希望對需要的人有幫助,有不對的地方還請指出來,謝謝!

下面是設(shè)計報告的內(nèi)容節(jié)選(清晰圖片版請下載附件)
項目設(shè)計智能小車1、項目簡介

本次項目中我們利用SMART103平臺中的硬件資源控制電機驅(qū)動、紅外遙控模塊從而實現(xiàn)對小車的前進,后退,左右轉(zhuǎn)彎以及速度調(diào)整,并能夠持續(xù)加減速。速度狀態(tài)通過LED指示狀態(tài)來識別。通過此次項目,可以掌握電機驅(qū)動模塊跟紅外遙控模塊的使用、I/O口作為輸出模式時,CPU對I/O口的基本操作和控制,系統(tǒng)滴答定時器的工作原理、高級定時器TIM1的PWM調(diào)制原理、以及紅外遙控器的工作原理、對系統(tǒng)工作有個整體認識。

2、電機驅(qū)動模塊
接口說明:
輸出口:OUT1、OUT2、OUT3、OUT4
四路輸出口分別對應(yīng)小車左右兩側(cè)的電機;其中1、2為一組,對應(yīng)左側(cè)電機的正負極;3、4位一組,對應(yīng)右側(cè)電機的正負極,在安裝電機之前對電機正負極進行檢測。
輸入口:ENA、IN1、IN2、IN3、IN4、ENB
                            ENA、ENB為電機控制使能端口,改口接入PWM波可以根據(jù)波形占空比調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速IN1、IN2、IN3、IN4              分別對應(yīng)單片機IO口,用來控制電機正反轉(zhuǎn)。
電源輸入:12V輸入、GND
                              12V接入電源正極,GND接入電源負極,供電機驅(qū)動模塊正常驅(qū)動電機,該模塊自帶5V板載輸出。
原理圖:
                           

              圖中假定IN1、IN2分別對應(yīng)輸入1、0;電流流經(jīng)方向為黃色熒光筆軌跡,驅(qū)動電路一側(cè)電機電機正傳,反之輸入0、1電機反轉(zhuǎn);同樣電路另一側(cè)原理相同。

MOTO_GPIO初始化:

General Purpose Input Output (通用輸入/輸出)簡稱為GPIO,或總線擴展器,利用工業(yè)標準I2C、SMBus或SPI接口簡化了I/O口的擴展。當微控制器或芯片組沒有足夠的I/O端口,或當系統(tǒng)需要采用遠端串行通信或控制時,GPIO產(chǎn)品能夠提供額外的控制和監(jiān)視功能。

在STM32中,每個GPI/O端口有兩個32位配置寄存器(GPIOx_CRL,GPIOx_CRH),兩個32位數(shù)據(jù)寄存器(GPIOx_IDR和GPIOx_ODR),一個32位置位/復位寄存器(GPIOx_BSRR),一個16位復位寄存器(GPIOx_BRR)和一個32位鎖定寄存器(GPIOx_LCKR)。

根據(jù)數(shù)據(jù)手冊中列出的每個I/O端口的特定硬件特征,GPIO端口的每個位可以由軟件分別配置成如下8中工作模式:

STM32的GPIO端口位配置表如下圖所示:

STM32的輸出模式配置如下表所示:

下面編寫電機驅(qū)動模塊IO初始化函數(shù):

Init_PWM_GPIO初始化

脈沖寬度調(diào)制(PWM),是英文“ Pulse Width Modulation” 的縮寫,簡稱脈寬調(diào)制,是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)。簡單一點,就是對脈沖寬度的控制, PWM 原理如圖:

圖中,我們假定定時器工作在向上計數(shù) PWM模式,且當 CNT<CCRx 時,輸出 0,當 CNT>=CCRx 時輸出 1。那么就可以得到如上的 PWM示意圖:當 CNT 值小于CCRx 的時候, IO 輸出低電平(0),當 CNT 值大于等于 CCRx 的時候,IO 輸出高電平(1),當 CNT 達到 ARR 值的時候,重新歸零,然后重新向上計數(shù),依次循環(huán)。改變 CCRx 的值,就可以改變 PWM 輸出的占空比,改變 ARR 的值,就可以改變 PWM 輸出的
頻率,這就是 PWM 輸出的原理。

STM3內(nèi)部PWM波產(chǎn)生原理:

PWM產(chǎn)生的流程:

使能GPIOF時鐘:RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; //復用功GPIOA8,GPIO9復用映射到定時器TIM1            

                            使能預(yù)裝載寄存器:TIM_OC2PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);




3、紅外遙控模塊

一個通用的紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成,如圖

編碼格式:

目前廣泛使用較普遍的兩種:一種是NEC Protocol 的PWM( 脈沖寬度調(diào)制) 標準;另一種是Philips RC-5 Protocol 的PPM( 脈沖位置調(diào)制) 標準。

NEC 標準(代表芯片WD6122):遙控載波的頻率為38kHz( 占空比為1:3) ;當某個按鍵按下時,系統(tǒng)首先發(fā)射一個完整的全碼,然后經(jīng)延時再發(fā)射一系列簡碼,直到按鍵松開即停止發(fā)射。NTC編碼,引導碼由一個9ms的載波波形和4.5ms的關(guān)斷時間構(gòu)成,它作為隨后發(fā)射的碼的引導,這樣當接收系統(tǒng)是微處理器構(gòu)成的時候,能更有效地處理碼的接收與檢測及其它各項控制之間的時序關(guān)系。編碼采用脈沖位置調(diào)制方式(PPM)

紅外NEC協(xié)議編碼

利用脈沖之間的時間間隔來區(qū)分“0”和“1”:數(shù)據(jù)0 可用“高電平0.56ms +低電平0.56ms”表示,數(shù)據(jù)1 可用“高電平0.56ms +低電平1.68ms”表示。當一個鍵按下超過36ms,振蕩器使芯片激活,將發(fā)射一組108ms的編碼脈沖,這110ms發(fā)射代碼由一個引導碼(9ms),一個結(jié)果碼(4.5ms),8位地址碼,8位地址反碼,8位數(shù)據(jù)碼和這8位數(shù)據(jù)的反碼組成。如果鍵按下超過110ms仍未松開,接下來發(fā)射的代碼(連發(fā)碼)將僅由起始碼(9ms)和結(jié)束碼(2.25ms)組成。

編碼構(gòu)成:



Init_TELECONTRAL_IO初始化
紅外遙控初始化流程:

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource5);




中斷優(yōu)先級分組



Control_Init
紅外遙控按鍵值獲取:

通過獲取到的按鍵值,編寫小車控制的程序,并設(shè)置模式標志位,切換模式完成小車的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止、加減速等功能。同時將當前獲取到的速度值跟小車的模式狀態(tài)顯示到LCD1602上面。

設(shè)置按鍵模式 :判斷當前按鍵5是否被按下,在模式一與模式二之間進行切換。

編寫兩種模式下的控制函數(shù):

單片機源程序如下(主程序):
  1. #include <stdio.h>
  2. #include "moto.h"
  3. #include "delay.h"
  4. #include "trail.h"
  5. #include "range.h"
  6. #include "timer3.h"
  7. #include "lcd1602.h"
  8. #include "telecontral.h"
  9. #include "speed.h"
  10. #include "pid.h"


  11. extern u16 Cnt_10ms;
  12. extern unsigned int object;                                                                //超聲波避障
  13. extern unsigned int trail;                                                                //尋跡模式

  14. int main(void)
  15. {
  16.         Init_Moto_IO();                                                                //電機驅(qū)動IO初始化
  17.         Init_PWM_GPIO();                                                        //定時器1兩路PWM波
  18.         Init_Trail_IO();                                                        //尋跡模塊
  19.         LCD_Init();                                                                                //LCD1602初始化
  20.         Range_Init();
  21.         Init_TELECONTRAL_IO();                                //紅外遙控初始化        
  22.         TIM3_Configuration();                                        //定時器3初始化
  23.         Init_TIM1_BaseInit(100,100);
  24.         delay_init();
  25.         
  26.         Init_Speed_IO();                                                        //初始化測速模塊的IO
  27.         TIM4_Configuration();                                        //測速模塊用到了定時器4        
  28.         Init_PID();                                                                                //PID速度
  29.         
  30.         while(1)
  31.         {        
  32.                         if(Cnt_10ms >= 10)
  33.                         {
  34.                                 Cnt_10ms = 0;
  35.                                 UltrasonicWave1_StartMeasure();        
  36.                                 Stop_run();
  37.                                 if(object == 1)                                        //避障模式用到超聲波
  38.                                 {
  39.                                         Test();                //避障0                        //按鍵0觸發(fā)避障模式        
  40.                                 }
  41.                         }
  42.                         if(trail == 1)
  43.                         {
  44.                                         Trail();        //尋跡8                        //按鍵8觸發(fā)尋跡模式
  45.                         }
  46.                         Show_Current_Speed();
  47.                         Control_Init();
  48. //                        Pid_Test();
  49.                

  50.         }
  51. }

復制代碼


所有資料51hei提供下載(內(nèi)含完整源碼與word格式清晰版的設(shè)計論文):
Smartcar.rar (2.06 MB, 下載次數(shù): 321)



作者: 可可分享    時間: 2017-12-23 16:17
能具體說一下STM32 f103  具體型號呢  
作者: 可可分享    時間: 2018-1-10 21:24
厲害了!!
作者: 寂寞小奧特曼    時間: 2018-1-25 21:06
謝謝 您的分享
作者: wobuzhuchele    時間: 2018-3-20 15:25
謝謝分享 頂一個
作者: youn@g    時間: 2018-3-21 22:31
學習 謝謝
作者: 單調(diào)機    時間: 2018-4-15 12:11
謝謝分享
作者: shawnfrank    時間: 2018-5-1 15:14
謝謝分享,初學者多指教
作者: shawnfrank    時間: 2018-5-1 15:15
麻煩回復通過下,謝謝
作者: 功夫熊貓    時間: 2018-5-2 20:05
挺不錯的,就是代碼的注釋部分好像是有亂碼,希望能在注意一下。
作者: songfengyi    時間: 2018-6-10 14:30
謝謝分享

作者: dslr    時間: 2018-7-31 14:49
f103與f407有些什么需要注意的

作者: 17621304132    時間: 2018-10-26 10:37
樓上亂碼那個,可能是你軟件里設(shè)置的字體格式不對。相幫同學做個尋跡避障的藍牙小車,先參考下。
作者: 丿追風的少年    時間: 2018-11-4 10:48
厲害·
作者: 學習的大雨    時間: 2018-11-7 23:48
謝謝樓主,學習中ing
作者: 關(guān)繼斌    時間: 2018-11-11 15:34
感謝您的分享,,謝謝
作者: 木棉花開3    時間: 2018-12-3 22:50
謝謝樓主分享,小白一個,學習一下
作者: 御魔之彩羽    時間: 2019-4-12 10:53
謝謝您的分享對我很有幫助
作者: 2290145679    時間: 2019-5-13 09:04
看一下感覺挺有用的
作者: guodayou    時間: 2019-5-23 21:12
感激不盡!!
作者: lovmong    時間: 2019-11-16 17:39
謝謝分享




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