代码收藏家技术教程 2023-03-30

STM32智能小车循迹实验笔记

特斯拉镇楼

1、什么是小车循迹？

将小车放在黑色跑道上面，小车沿着黑色跑道运动 → 循迹

黑色跑道

2、小车循迹基本原理

原理：

介绍原理之前，突然记起来，在电子爱好者上做过一个循迹小车的项目，那个介绍的相相当详细，和这个基本原理是一样的。

光敏电阻：光照作用下，光敏电阻器的阻值下降。光敏接触（跑道）黑色线时，电阻上升

LM393 比较两路光敏电阻 R13 R14 的大小，不平衡时，控制压线侧电机停止，第二个电机工作，从而修正方向，使黑色跑道线保持在两轮之间。

硬件：
小车底板及附件：支撑，骨架，带四个车辆，前两轮为驱动轮；

可调电位器：10K ，用于调节循迹传感器模块的灵敏度

传感部件：2*反射式光电管，用于检测跑道black/white

四个引脚分别为：1 Anode 正极 2 cathode 负极 3 Emitter 发射极 4 collector 接收极

驱动：两个直流电机，作用为驱动车轮运动

电源：干电池

控制模块： LM393 & 单片机系统

显示模块：LED ，循迹指示灯，当循迹探头检测到黑线，指示灯亮

背面：白色是发射端，黑色是接受端

正面

电路图（基本原理与上面介绍的类似，只不过是把用LM393 检测的结果输出给单片机）

3、小车循迹代码实现和分析

先来看主函数 main.c

#include "stm32f10x.h"  //系统库函数
#include "delay.h"       //延时函数
#include "motor.h"      //电机库函数
#include "keysacn.h"     // 按键函数
#include "IRSEARCH.h"    // 循迹库函数


 int main(void)
 {	
	 delay_init();    //延时初始化（在调用延时函数之前，必须先用delay_init()初始化Systick）
	 KEY_Init();       // 初始化  调用按键函数
	 IRSearchInit();          // 循迹初始化
	 TIM4_PWM_Init(7199,0);  //初始化 PWM 让电机转起来
	 STM32_brake(500);     //刹车0.5s 
	 keysacn();		    
		while(1)
		{  
		 SearchRun();     // 循迹函数 
		}
 }

初始化延时， delay_init();，在之前的内容已经谈论过啦，不赘述

初始化按键， KEY_Init(); 使用的是 GPIO 外设，设置和我的学习笔记0 让小灯亮起来类似

//按键初始化函数
//PA15 和PC5 设置为输入
void KEY_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);//使能PORTA PORTC时钟
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_2;//PC2
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //设置为上拉输入
 	GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOC2
	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;				 //蜂鸣器PC3
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//IO 50MHz
  GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);					 //设定参数初始化 GPIOC.3
}

初始化探头，IRSearchInit(); PA7 PB0

void IRSearchInit(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);//使能时钟
	
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SEARCH_R_PIN;//  PA7
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//输入上拉模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//端口速度
	GPIO_Init(SEARCH_R_GPIO , &GPIO_InitStructure); 
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = SEARCH_L_PIN;//  PB0
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;// 
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;// 
	GPIO_Init(SEARCH_L_GPIO , &GPIO_InitStructure); 
}

初始化 PWM 电机配置，见学习笔记1 TIM4_PWM_Init(7199,0);

按键读取程序， keysacn(); 同时程序中加了一个蜂鸣器作为反馈声，被按下时蜂鸣器响

void keysacn()
{
  int val;
  val=KEY;  //读取按键
  while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_2))//当按键没有被按下时，一直循环
  {
    val=KEY;//
  }
  while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_2))//当按键被按下时
  {
    delay_ms(10);	  //延时10ms
    val=KEY;//读取PC2口电平值赋给Val
    if(val==1)  //第二次判断按键是否被按下
    {
      BEEP_SET;		//蜂鸣器响
      while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_2))	//判断按时是否被松开
        BEEP_RESET;	//蜂鸣器停止
    }
    else
				BEEP_RESET;//蜂鸣器停止
  }
}

蜂鸣器定义函数：怎么让蜂鸣器响起来？蜂鸣器定义为 PC3

#ifndef __KEYSACN_H_
#define __KEYSACN_H_

#include "stm32f10x.h"

void KEY_Init(void);//按键初始化
void keysacn(void);//按键扫描函数

//蜂鸣器IO口定义
#define BEEP_PIN         GPIO_Pin_3
#define BEEP_GPIO        GPIOC
#define BEEP_SET         GPIO_SetBits(BEEP_GPIO,BEEP_PIN)
#define BEEP_RESET       GPIO_ResetBits(BEEP_GPIO,BEEP_PIN)

//¶ÁÈ¡°´¼ü
#define KEY  GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_2)//读取按键0

#endif

下图为示意，实际为 PC.3口为高电平时，蜂鸣器发声，为低电平时，不工作

       while(1)
       {
       SearchRun();
       }

SearchRun();

void SearchRun(void)   //循迹控制程序
{
	if(SEARCH_L_IO == WHITE_AREA && SEARCH_R_IO == WHITE_AREA)     //前进控制逻辑
		ctrl_comm = COMM_UP;
	else if (SEARCH_L_IO == BLACK_AREA && SEARCH_R_IO == WHITE_AREA) //左转控制逻辑
		ctrl_comm = COMM_LEFT;
	else if (SEARCH_R_IO == BLACK_AREA & SEARCH_L_IO == WHITE_AREA)  //右转控制逻辑
		ctrl_comm = COMM_RIGHT;
	else ctrl_comm = COMM_STOP;                                    //停止
	
	if(ctrl_comm_last != ctrl_comm)                           // 检测上一次命令为COMM_STOP？
	{
			ctrl_comm_last = ctrl_comm;                              
		 	switch(ctrl_comm)
				{
					case COMM_UP:     STM32_run(50,10);break;    //控制电机
					case COMM_DOWN:   STM32_back(50,10);break;
					case COMM_LEFT:   STM32_Left(50,10);break;
					case COMM_RIGHT:  STM32_Right(50,10);break;
					case COMM_STOP:  STM32_brake(10);break;
					default : break;
				}
	}
}