stm32使用HAL库快速编写智能寻迹避障小车(附代码) |
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最近学校安排了一节用stm32编写寻迹避障小车的课,但无奈学校老师教的方法让作者觉得无法理解,但课程答辩时间快到了,组内小组成员又做的磕磕绊绊,于是身为组长的我就决定尝试一下用刚学的cubemx工具,完整的写完一个小车寻迹避障代码。经过长达三天的编写搭车过程,作者终于做出了一个可以稳定寻迹的小车,过程虽然非常艰辛,但是也非常有趣。好了废话不多说,下面是具体思路。 本设计主要有三个模块,包括信号检测模块、主控模块、电机驱动模块。信号检测模块采用灰度传感器和超声波,用以对有无障碍与黑线进行检测。主控电路采用STM32单片机为控制芯片。用编码器cubemx等软件进行编程控制,电机驱动模块采用意法半导体的298N专用电机驱动芯片,单片控制与传统分立元件电路相比,使整个系统有很好的稳定性。信号检测模块将采集到的路况信号传入STM32单片机,经单片机处理过后对298N发出指令进行相应的调整。通过有无光线接收来控制电动小车的转向,从而实现自动循迹避障的功能。 需要的材料: 电机2个和万向轮2个(也可以用4个电机)小车底板298n一个stm32电池灰度传感器3个超声波传感器1个杜邦线若干 小车整体连接思路如下,1. 超声波 超声波测距器可应用于汽车倒车。建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控,也可用于如液位、井深、管道长度、物体厚度等的测量。其测量范围为0.10~4.00m,测量精度为1cm。测量时与被测物体无直接接触,能够清晰、稳定地显示测量结果。 由于超声波指向性强,能量消耗慢,在介质中传播的距离较远,因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测距离设计比较方便,计算处理也比较简单,并且在测量精度方面也能达到使用的要求。 VCC 供 3.3V-5 V电源, GND 为地线, TRIG 触发控制信号输入, ECHO 回响信号输出 基本工作原理: (1)采用 IO 口 TRIG 触发测距,给最少 10us 的高电平信号。 (2)模块自动发送 8 个 40khz 的方波,自动检测是否有信号返回; (3)有信号返回,通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2; 2. 灰度传感器 灰度传感器是模拟传感器,与stm32结合使用,可以感知地面或桌面不同的颜色而产生相应的信号,可实现与颜色有相关的互动作品,也可以作为巡线小车的巡线传感器或者足球机器人的场地灰度识别。电源需要和控制器一致,通常为3.3V或5V。 接口定义: out:信号输出 +:电源(VCC) -:地(GND) 基本工作原理: 灰度传感器共引出三个引脚,分别是电源正Vcc、电源地GND、信号端out,实际使用时可以直接将传感器连接到stm32的模拟接口,传感器白色高亮 LED 亮起,将传感器扣放在灰度不同的纸张上,通过stm32自带的 AD 转换进行数据的读取,然后通过串口打印出测量的模拟量即可。 3. 电机 电机采用直流减速电机,直流减速电机转动力矩大,体积小,重量轻,装配简单,使用方便。由于其内部由高速电动机提供原始动力,带动变速(减速)齿轮组,可以产生较大扭力。 4. 298n驱动模块 驱动模块采用专用芯片L298N 作为电机驱动芯片,L298N 是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片,其响应频率高,一片L298N可以分别控制两个直流电机。以下为L298N的引脚图和输入输出关系表。
1. 距离测算代码 uint16_t soner_gettime(void) { uint32_t a; a=TIM2->CNT; return a; } float soner_getdistance(void) { uint16_t time_node1; uint16_t time_node2; uint16_t measure; soner_startrange(); while(HAL_GPIO_ReadPin(SONER_PORT,SONER_ECHO_PIN)==RESET); time_node1=soner_gettime(); while(HAL_GPIO_ReadPin(SONER_PORT,SONER_ECHO_PIN)==SET); time_node2=soner_gettime(); measure=time_node2-time_node1; distance_temp = measure * 17.0/100; if(distance_last==0) distance_last = distance_temp; if(distance_last-distance_temp>100 || distance_temp-distance_last>100) { distance_result =distance_last; distance_last=distance_temp; } else { distance_result=distance_temp; distance_last=distance_temp; } return distance_result; }2. 距离判断 if(distance ADC1_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); lemon1=(ADC1_Value-3000); if(lemon1 a1=0; } } //adc1 HAL_ADC_PollForConversion(&hadc2,50); if(HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc2),HAL_ADC_STATE_REG_EOC)) { ADC2_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc2); lemon2=(ADC2_Value-3300); if(lemon2 a2=0; } } //adc2 HAL_ADC_PollForConversion(&hadc3,50); if(HAL_IS_BIT_SET(HAL_ADC_GetState(&hadc3),HAL_ADC_STATE_REG_EOC)) { ADC3_Value = HAL_ADC_GetValue(&hadc3); lemon3=(ADC3_Value-2180); if(lemon3 a3=0; } //adc3 }4. 灰度传感器驱动电机: if(a2==1&&distance>15){ HAL_GPIO_WritePin(ele_l1_GPIO_Port, ele_l1_Pin, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(ele_l2_GPIO_Port, ele_l2_Pin, GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(ele_r1_GPIO_Port, ele_r1_Pin, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(ele_r2_GPIO_Port, ele_r2_Pin, GPIO_PIN_SET); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3,TIM_CHANNEL_3,25); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_1,25); } if(a1==1&&distance>15){ HAL_GPIO_WritePin(ele_l1_GPIO_Port, ele_l1_Pin, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(ele_l2_GPIO_Port, ele_l2_Pin, GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(ele_r1_GPIO_Port, ele_r1_Pin, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(ele_r2_GPIO_Port, ele_r2_Pin, GPIO_PIN_SET); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3,TIM_CHANNEL_3,25); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_1,0); } if(a3==1&&distance>15){ HAL_GPIO_WritePin(ele_l1_GPIO_Port, ele_l1_Pin, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(ele_l2_GPIO_Port, ele_l2_Pin, GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(ele_r1_GPIO_Port, ele_r1_Pin, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(ele_r2_GPIO_Port, ele_r2_Pin, GPIO_PIN_SET); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3,TIM_CHANNEL_3,0); __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4,TIM_CHANNEL_1,25); } 制作过程小车的组装还比较简单,组装小车并没有花太长时间。我们用3D打印做了一个放灰度传感器的小架子。 因为采用了cubemx编写程序,使得代码简洁易懂。 |
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