如何去实现一种基于stm32的红外巡线小车设计

基于stm32的红外巡线小车（基础版）

前两天做了一个红外巡线小车，想记录一下整个过程，也让自己掌握的更牢固，同时也分享给大家看看。在此要特别感谢实验室的学长，帮我解决一些问题到晚上一点多，同时帮我优化了控制的逻辑。这个小车比较基础，主要是分享给新手，同时我自己学的也不是很深入，如果文章有错的地方，还请多指正。那么话不多说，我们来看制作过程。

• 硬件篇
  
• 软件篇
  
  

一、硬件篇
1.stmf103c8t6最小系统板

2.l298n电机驱动模块
将控制电机的4个io口接到L298N的逻辑输入接口，输出A和输出B分别连接两个电机。12V供电接电源正极，5V供电接单片机5V供电，gnd接电源负极和单片机gnd。




3.两个红外传感器
红外传感器有三个接口，一个vcc一个gnd，另一个是返回数据。
4.锂电池（7.4V~12V）
5.小车底盘（两个电机）
相关的io口接线在函数中都有配置，在这就不写了
二、软件篇
制作红外巡线小车主要需要红外传感器的函数和电机pwm驱动的函数，另外还需要添加正点原子的delay文件和sys文件。
1红外传感器
首先我们要明白红外传感器的原理，当红外灯检测到黑线时返回给io口的值是0，检测到黑线外（亮光位置）时，返回的值是1。知道了这些，我们就只需要读取io口的值，就可以判断小车的巡线情况。
我在头文件中定义了#define DO1 PAin(1)
#define DO2 PAin(2)
这两句代码就是读取PA1，PA2两个io口的值，这种定义是基于sys库函数的，比较方便。
red.c

#include "red.h"
u8 redray1_findblack;
u8 redray2_findblack;


void REDRAY_Init(void)
{
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
       
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  
       
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
       
        GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}


void REDRAY_Scan(void)
{
        if(DO1==0)redray1_findblack=1;
        else redray1_findblack=0;
        if(DO2==0)redray2_findblack=1;
        else redray2_findblack=0;
       
}
2.电机驱动（pwm）
首先配置电机的io口，然后配置这些io口的pwm。pwm的配置这里就不降讲了，可以看一下网上的stm32的基础教程，这里讲一下怎么计算pwm的占空比和频率：
首先我们看motor.c中的TIM_SetCompare1(TIM4,pwm1);其中pwm1是捕获比较寄存器值，TIM4_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)函数中arr是自动重装载寄存器周期的值，psc是时钟频率除数的预分频值。
知道了这些我们就可以计算占空比和频率，
占空比：pwm1/arr100%
频率：72M / ((arr+1)(psc+1))(单位：Hz)这里主频是72MHz
motor.c

#include "motor.h"
#include "stm32f10x.h"
void MOTOR_Init(void)
{
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
       
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  
       
        GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
       
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9;        //两个输出端
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
       
        GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}


void TIM4_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
        TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
       
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB  | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
       
        //GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_TIM4, ENABLE);
       
        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO
       
        //初始化TIM4
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
        TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位


        //初始化TIM4 Channel1 PWM模式         
        TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1
        TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
        TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高
       
        TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
        TIM_OC1Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM4 OC1
        TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
        TIM_OC2Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM4 OC2
        TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
        TIM_OC3Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM4 OC3
        TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;
        TIM_OC4Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  //根据T指定的参数初始化外设TIM4 OC4




        TIM_OC1PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  //使能TIM4在CCR1上的预装载寄存器


        TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);  //使能TIM4
       
}
void motor_control(u16 pwm1,u16 pwm2,u16 pwm3,u16 pwm4)
{
        TIM_SetCompare1(TIM4,pwm1);
        TIM_SetCompare2(TIM4,pwm2);
        TIM_SetCompare3(TIM4,pwm3);
        TIM_SetCompare4(TIM4,pwm4);
}


3.主函数
main.c
小车行进时大致有4种情况，两个红外灯都检测到光亮（直走或者超出黑线范围），左光亮右黑线（前方右转），右光亮左黑线（前方左转），都是黑线（这种情况一般不会出现）。通过if else就可以将小车的基本逻辑表示出来，但是注意上面提到两个红外灯都检测到光亮还可能是超出黑线范围，也就是要拐弯时拐不过来，小车冲过了，所以我们还要考虑这种情况。
我们可以设置一个记录上一次拐弯情况的功能，当超出了黑线范围，但是记录了上一刻的转弯情况，让小车继续转弯，这样就可以回到黑线上。

#include "sys.h"
#include
#include "red.h"
#include "motor.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"


extern u8 redray1_findblack;
extern u8 redray2_findblack;


int main(void)
{
        u8 stat = 0;
         REDRAY_Init();//利用红外对管来检测黑线
         delay_init(72);            //延时函数初始化          
                TIM4_PWM_Init(1000-1,720-1);  
        while(1)
        {
                REDRAY_Scan();
                if(redray1_findblack ==1&&redray2_findblack==0)
                                {
                                        stat = 0;
                                        motor_control(0,0,0,1000);
                                }
                else if(redray1_findblack ==0&&redray2_findblack==1)
                                {
                                        stat = 1;
                                        motor_control(1000,0,0,0);
                                }
                else if(redray1_findblack ==1&&redray2_findblack==1)
                                {
                                        if(stat == 0)
                                  {
                                                motor_control(0,0,0,1000);
                                  }
                                        else
                                        {
                                                motor_control(1000,0,0,0);
                                        }
                                }
                else
                                {
                                        motor_control(1000,0,0,1000);
                                }
        }
}


另外还有delay函数和sys函数，在网上一搜就能收到，我就不写了。
以上是比较基础的控制逻辑，如果想要更好的控制，可以考虑一下下面这个图




如果能实现小车的每一个状态之间的变换逻辑，那么这个小车就很强大了。