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1、 嵌入式系统原理 课程设计说明书题 目： 遥控智能小车 院 （系）： 信息与电气工程学院 专业班级： 通信二班 学生： 周波 学 号： 0904040209 指导教师： 罗朝辉 嵌入式系统原理课程设计任务书一、设计题目遥控智能小车二、设计主要容（1） 广泛查找文献资料，认真研究，反复论证，精心设计技术方案。（2） 较为深入的掌握ARM处理器的体系结构、指令系统、编程方法，初步了解ARM应用系统的软硬件开发方法与手段，较熟练地掌握ARM处理器几种重要的片外设（定时器、PLL、I2C、RTC等）的基本原理与编程方法，初步掌握ARM处理器外围电路的扩展方法。（3） 在现有车模的基础上，以嵌入式ARM
2、微处理器构成小车控制核心，同时加装声光电、红外线、超声波传感器、LED显示等外围设备，实现对小车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至处理器进行处理，然后由处理器根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制；（4） 设计的智能小车应该能够实时显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、避障功能，可程控行驶速度、准确定位停车。并有相应的声光电设备发出相关的提示或警示信息。（5） 遥控方式可自选，系统通过遥控器可以控制小车的行驶方向、速度、起停等运行状态，要求要达到一定的控制精度、距离与围,小车行驶速度应达到3m/s以上。三、原始资料硬件资源：四驱小车车模、STM32系统板、用于ARM处
3、理器的JTAG仿真器、PC机Pentium100以上。设计指导书：STM32系统板配套光盘四、要求的设计成果（1）在现有车模的基础上，以嵌入式ARM微处理器构成小车控制核心，同时加装声光电、红外线、超声波传感器、LED显示等外围设备，实现对小车的速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至处理器进行处理，然后由处理器根据所检测的各种数据实现对电动车的智能控制。（2）撰写课程设计说明书，要求简洁、通顺，格式规，设计方案正确，实现技术路线明确，论述容完整、清楚、规，数据、资料真实可靠，软件程序运行良好。（3）要求有完整的电路设计原理图与软件源代码。五、进程安排（1）第 1 天：任务布置与相关
4、知识讲解（2）第2-3天：资料查阅与方案制定（3）第4-8天：硬件设计、程序编制与调试阶段（4）第 9 天：撰写设计报告六、主要参考资料1 田泽. 嵌入式系统开发与应用实验教程. 航空航天工业大学，2005.2 郭荣佐，王霖. 嵌入式系统原理.航空航天大学，.2008.3 周根林.嵌入式系统原理与应用.大学, 2006.4 谭浩强.C语言程序设计（第2版）.清华大学，20085 丁峰. ARM系统开发从实践到提高. 中国电力，2007.6 游雨云. 单片机PWM信号控制智能小车的实现方法.技术与市场, 2009,（12）7 袁新娜，余红英，超声波传感器在智能小车避障系统中的应用. 大众商务教育
5、版（民办教育研究），2009，(8)指导教师（签名）： 20 年 月 日目 录1. 总体思想12. 电机驱动22.1 简介22.2 具体实现22.3 功能函数设计23 遥控系统63.1 遥控器简介63.2 接收探头与解码73.3 红外控制 74. 超声波 114.1 简介114.2 超声波测距具体实现114.3 超声波程序设计125. 红外寻迹135.1 反射式红外传感器135.2 具体实现方法145.3 寻迹程序设计146. 总结15 / 1.总体思想图 1.1 设计全局图本次课程设计，我们小组采用stm32作为主控芯片，L298N模块作为电机驱动芯片。在小车车头放置三个反射式红外传感器，由
6、于红外光易于被黑线吸收，利用这个原理，来检测黑线，当检测到黑线时，发射出去的红外光被吸收，红外传感器接受不到反射信号，通过输出信号反馈给STM32，产生中断，作出相应的调整，详细介绍见下文第12页。车头部分采用一个US-100超声波模块，用于检测前方障碍物，我们小组设置的安全距离为25cm，当小车与前方障碍之间的距离小于25cm时，小车蜂鸣器报警，stm32控制电机，作出相应的调整。关于超声波工作详情，请见下文第11页。小车尾部安装一枚HS0038红外接收探头，配合一块遥控器，实现遥控小车的功能。我们小组选用的遥控器编码为NEC协议。红外遥控功能详情，请见下文第7页。我们在小车的车身上放置一块
7、3.2寸TFT液晶显示器。用于显示时间，车速。车速通过霍尔元件测得。2.电机驱动2.1简介电机运转需要大电流，而stm32驱动能力达不到电机正常运转的要求，故我们小组采用L298N模块驱动电机，L298N拥有4个输入端口，由stm32直接输入，4个输出端，可以驱动两个直流电机。stm32输出端口的电平变换，可以控制电机的方向。PWM脉宽调制信号，可以控制电机的转速。实现加速减速的功能。2.2 具体实现通过stm32的PA0，PA1，根据TIM2产生的不同占空比的PWM波，控制电机的速度，以与正反转。PA3，PA4控制小车前轮，前轮采用舵机控制，在转向方面，不能大幅度转弯，所以，在小车转弯上，我
8、们采用转一段时间，然后倒退一段距离，然后再转，如此反复几次。通过这种方式实现小车的900C转弯。2.3 功能函数设计1.void Front() GPIOD-BRR = 0X03;GPIOA_Conf(); /配置A端口 GPIOA-BRR = 0x0f;GPIOA-BSRR = 0X01;调用这个函数，实现小车全速向前形式。PD端口的D0，D1位，是控制小车后面两个尾灯。当小车前进时，尾灯关闭。2.void Back() GPIOD-BSRR = 0x03;GPIOA_Conf();GPIOA-BRR = 0x0f;GPIOA-BSRR = 0X02;调用这个函数，实现小车全速后退。同时开启
9、车身后面的尾灯。 3 . void LeftSlideFront() GPIOD-BSRR = 0X01;GPIOD-BRR = 0X02;GPIOA-BRR = 0X04;GPIOA-BSRR = 0X08;Time_Configuration(350,0,500,7199);调用此函数，实现小车前进，左转弯。同时开启尾部左边的尾灯，关闭右边的尾灯。Time_Configuration(350,0,500,7199)为占空比调制函数。通过输入不同的值，改变电机的转速。4.void Time_Configuration(uint16_t CCR1_Val,uint16_t CCR2_Val,u
10、int16_t periodValue,uint16_t PrescalerValue)/*开启TM2定时器时钟*/RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);/*TIM2定时器复用管脚PA0，PA1，PA2，PA3*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(
11、GPIOA, &GPIO_InitStructure); /*配置定时器时基*/ TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = periodValue; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PrescalerValue; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); /*配置
12、定时器各通道情况*/ TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = CCR1_Val; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC1Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC1PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPre
13、load_Enable); TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = CCR2_Val; TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC2PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable); TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE); TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);PWM脉宽调制波形输出，是stm32定时器功能的一大亮点，以往8位
14、单片机输出PWM波形，均为模拟，或者借助外围芯片，而stm32部定时器，实现了精确的PWM波形直接输出。上面功能函数，为TIM2定时器的配置情况。我在使用时，开启了TIM2定时器的通道1和通道2。分别为PA0，PA1，这两个端口控制小车的后轮电机。由于前轮为舵机。所以，没有采用PWM波形。而是直接给高低电平调整小车的方向。stm32定时器采用预分频处理，即将系统时钟分频后给定时器，这个预分频值，由传入的参数PrescalerValue决定。系统时钟为72MHz，设分频后的频率为F,则：F = 72MHz/(PrescalerValue+1)定时器的计数周期为传入参数periodValue的值决定。PWM占空比值由传入参数CCR1_Val和CCR2_Val决定，分别控制PA0，PA1的占空比值。占空比 = CCR1_Val/periodValue。4.void LeftSlideBehind() GPIOD-BSRR = 0X01;GPIOD-BRR = 0X02;GPIOA-BRR = 0X
