基于stm32的智能小车(远程控制、避障、循迹)_stm32小车位置数据传输方案

本文转自网络文章，已获取原文作者授权。 原文作者：霄耀在努力

学完stm32，总是想做点东西“大显身手”一下，智能小车就成了首选项目，其核心只是就是PWM输出，I/O口引脚电平判断。

制作智能小车的硬件名单：

制作智能小车的硬件列表：
	（1） STM32C8T6核心板				       一块( 2.4G遥控需要两块，手机遥控需要一块)
	（2） L298N电机驱动					       两个(或一块)
	（4） 红外壁障模块					       三个
	（5） 红外循迹模块					       三个
	（7） 12V供电电池					       一个
	（8） 带电机轮子的小车支架(自带tt电机)	       一个	
 
2.4G遥控模式：
    （1） 2.4G无线通讯模块					   两个
 
手机遥控模式：
    （1）：蓝牙模块                             一个                          一个
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由于我们做的控制功能可以使用2.4G控制，也可以使用蓝牙进行控制，两种传输方式所需购买的模块不同，已在硬件名单中加以区分，接下来就一步步的实现。

一、先让小车跑起来！！！

我们在淘宝上买的那种智能小车底板都是自带tt电机的，不管我们用那种控制方式，首先要做的都是让电机先跑起来。

(一)、驱动一个电机转动：

说到驱动电机，就不得不说一下L298N(电机驱动)了，为什么要说L298N呢？

当时我第一次用电机的时候，也很疑惑，为什么要用L298N，我电机是5v的，直接连上单片机IO口，让其输出高低电平不久能控制电机转动吗？？？？但其实是不是的，IO口确实能输出5V的电压，也确实是和电机的电压一样，但大家不要忽略IO口输出的电流，也就是驱动能力。IO口输出的电流太小了，根本带不动电机啊。。。。举个例子：“可以想象一下让一个小伙子去耕地，他肯定拉不动，但如果给他一头牛，就让小伙拿着小皮鞭赶牛，让牛去耕地，very esay。”

而L298N的作用和刚刚说的“牛”的作用一样，，我们只需用单片机IO口控制L298N的工作，其他的脏活累活全让L298n去做，，好奸商的感觉 哈哈哈哈。

L298n电源接口的接线：电源12V正极→L298n正极 电源12V负极、单片机GND→L298n的GND

​ L298n的5V输出→单片机的5V(用L298n产生的5V给单片机供电)

刚刚说过了 我们使用单片机的IO口输出控制L298n的工作，怎么控制呢？？看到逻辑输入那四个引脚了吗 对就是他们。

​ 左边两个逻辑输入控制电机A(正传、反转、停止)

​ 右边两个逻辑输入控制电机B(正传、反转、停止)

控制逻辑表如下：

**具体如何控制正反转及停止的：**简单说IN1、IN2 输出（0，1）正传、输出（1，1）反转、输出（1，1）制动。

具体的解释大家可以看这篇文章 ： L298N具体使用及控制

那我们只需要输出不同电平就能驱动电机正反转了，但是为了控制电机的转速，不能单纯的输出1、0，可以用PWM控制，通过调整PWM的占空比，就能控制电机的转速。（很好理解吧，我们日常开私家车，也不是一脚踩足油门，一脚刹车踩到底，而是均匀的升速，或者均匀的降速）这就是PWM的功能。

(二)、控制小车前进、后退、左转、右转

刚刚已经了解了如何驱动一个电机的转动，那控制小车的前进方向，无非就是四个轮子搭配着运行。

前行：四个轮子都顺转

后退：四个轮子都逆转

左转：左侧两个轮子不动，右边两个轮子往前走。

右转：右侧两个轮子不动，左边两个轮子往前走。

四个电机，由于两个逻辑输入控制L298N的一个电机输出，所以每个电机需要两路PWM输出控制，共需要8路PWM(注意：这8路PWM输出都是连接到L298N的逻辑输入端)，本项目选择STM32单片机的TIM1与TIM4产生PWM输出，

（三）驱动程序代码：

PWM.C

#include "pwm.h"
 
 
 
// TIM1_PWM输出初始化 
// TIM1_CH1 = PA8
// TIM1_CH2 = PA9
 
// TIM1_Reload_Num			= TIM1自动重装值
// TIM1_Frequency_Divide	= 时钟预分频数
void TIM1_PWM_Init_YX(void)
{  
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	
 
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);			// 使能TIM1时钟	
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  			// 使能GPIOB时钟
			
    // 配置IO模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9;	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  				// 复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							// 初始化PA8、PA9、PA10、PA11
	
	
   //初始化TIM1的计数模式、分频值、重装载值等
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = TIM1_Reload_Num; 			// 设置下一个更新事件后，装入自动重装载寄存器的值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =TIM1_Frequency_Divide; 	// 设置TIM3时钟预分频值 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; 					// 设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; 	// 向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); 				// 根据参数初始化TIM1
	
	//初始化TIM1_CH1、2的PWM
	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_OutputNState = TIM_OutputState_Disable;	// 比较输出N不使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;								
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; 		// 输出极性:TIM输出比较极性高
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCNPolarity = TIM_OCPolarity_High;		
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Reset;
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCNIdleState = TIM_OCIdleState_Reset ;
	
	TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  						// 数初始化TIM1_OC1	
	TIM_OC2Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);						  // 数初始化TIM1_OC2
	
	TIM_ARRPreloadConfig(TIM1,ENABLE);								   // 使能TIM1的自动重装载寄存器
	TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);								// 主输出使能
	
	TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  				// 使能TIM1在OC1上的预装载寄存器
	TIM_OC2PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);				// 使能TIM1在OC2上的预装载寄存器
	
	TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);  										// 使能TIM1
	
}
 
 
 
 
// TIM4_PWM输出初始化 
// TIM4_CH1 = PB6
// TIM4_CH2 = PB7
 
// TIM4_Reload_Num			= TIM1自动重装值
// TIM4_Frequency_Divide	= 时钟预分频数
void TIM4_PWM_Init_YX(void)
{  
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	
 
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);			// 使能TIM4时钟
 	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  			// 使能GPIOB时钟
	
	// 配置IO模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  				// 复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);							
 
	
	//初始化TIM4的计数模式、分频值、重装载值等
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = TIM4_Reload_Num; 			// 设置下一个更新事件后，装入自动重装载寄存器的值
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =TIM4_Frequency_Divide; 	// 设置TIM4时钟预分频值 
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; 					// 设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; 	// 向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); 				// 根据参数初始化TIM4的计数方式
	
	
	//初始化TIM4_CH1、2的PWM
	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_OC1Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);  						
	TIM_OC2Init(TIM4, &TIM_OCInitStructure);
	
 
	TIM_OC1PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);  				// 使能TIM4在OC1上的预装载寄存器
	TIM_OC2PreloadConfig(TIM4, TIM_OCPreload_Enable);				// 使能TIM4在OC2上的预装载寄存器
 
 
	TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);											// 使能TIM4
}
 
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PWM.h

#ifndef __PWM_H
#define __PWM_H
 
 
#include "stm32f10x.h"
 
 
#define	TIM1_Frequency_Divide	719		// TIM1时钟预分频值
#define	TIM1_Reload_Num			99		  // 自动重装载寄存器的值
 
#define	TIM4_Frequency_Divide	719		// TIM1时钟预分频值
#define	TIM4_Reload_Num			99		  // 自动重装载寄存器的值
 
 
void TIM1_PWM_Init_YX(void) ;	// TIM1_PWM输出初始化 
 
void TIM4_PWM_Init_YX(void);	// TIM4_PWM输出初始化 
 
 
#endif /* __PWM_H */
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二、遥控

1、控制介绍

对于遥控功能实现，肯定有以下三部分呀，遥控器——无线信号——小车，本人设计了两种方案，一种使用蓝牙信号控制，另一种使用**2.4G信号控制。**下面说一下两者的优缺点：

**①2.4G信号控制：**控制距离远，但是需要设计自己设计信号发射端，较为复杂。

②蓝牙控制：传输距离较近，但是有许多蓝牙串口助手可以使用，可以用手机控制小车运行。本文就着重介绍使用蓝牙控制的方式。

2、蓝牙控制方式(可用手机控制小车)

之所以选择蓝牙控制方式呢，当然是因为方便呀，虽然我们没有手柄，但是我们有手机啊，在手机上下载个蓝牙app，手机就可以做遥控器啦，而且网上有一些别人开发好的app，简单省事。

在这里着重介绍一下，本人使用appinventor自己开发了一款蓝牙app，使用效果还不错。

博主强烈建议大家学习一下appinventor，一款用于开发安卓手机app的平台，相信不少人看到这就打退堂鼓了，但是我想说的是：****“很简单”、“很简单”、“很简单”！！！！！！，自己做毕设，做项目都可以用，强烈建议，建议，议！！！！！****哈哈哈哈

蓝牙app的制作讲解，大家可以看一下我写的另一篇文章：

Appinventor——蓝牙app(蓝牙遥控器、串口助手、温湿度显示、切换界面蓝牙依旧保持连接)_最穷不过要饭、不死总会出头的博客-CSDN博客

对于蓝牙模块的使用与传输，大家可以看一下我写的另一篇文章：HC-05（ZS-040）蓝牙模块使用详情（手机与蓝牙模块、手机蓝牙控制单片机、一对蓝牙之间的通信）_最穷不过要饭、不死总会出头的博客-CSDN博客_zs-040蓝牙at设置

3、程序

**注意：**手机蓝牙app持续发送控制指令，那么确保触摸按键松手时，小车停止前行呢。本程序使用time3引用看门狗思想判断数据是否终止，在time3中断函数中停止小车。

当接收到控制指令时清空time3的当前值，如果按键不松手，则一直接收到控制指令，一直驱动小车运行。

当按键松手时，传输中断，无法清空tim3的当前值，触发定时器中断，小车刹车。

int main(void)
{	
 
	extern u8 receive_data;
	extern u8 time_flag;
 
 
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); 	 //NVIC分组2：2位抢占优先级，2位响应优先级
	delay_Init();						// 延时初始化（注：调用延时函数之前，必须先调用delay_Init()将SysTick初始化）
	TIM3_Time_Init();				   // 定时器3初始化
	TIM1_PWM_Init_JX();			       // TIM1_PWM初始化
	TIM4_PWM_Init_JX();			       // TIM4_PWM初始化
	uart2_init(9600);
	
 
	
	TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);  //使能TIMx（作用：当蓝牙数据传输停止时，不在清空定时器当前值，触发中断，停车）
	while(1)
	{
		if(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_RXNE)==1)     
		{
			TIM_SetCounter(TIM3,0);  //将定时器当前值清零，启动声光报警，1.5s后触发中断关闭
			receive_data=USART_ReceiveData(USART2);   
 
			if(receive_data == 0x31)         //前进
			{
				Car_forward(30);
			}
			else if(receive_data == 0x32)   //后退
			{
				Car_backward(30);
			}
			else if(receive_data == 0x33)   //左转
			{
				Car_Turn_Left(21);
			}
			else if(receive_data == 0x34)   //右转
			{
				Car_Turn_Right(21);
			}
		}
		if(time_flag == 1)
		{
			time_flag=0;
			Car_Stop(0);
		}
 
	}
	
	
}
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三、循迹

本项目采用三个红外循迹模块。

其原理很简单，// 未碰到黑线(接收到红外光)：对应状态 = 0
// 碰到黑线(未接收到红外光)：对应状态 = 1

也就是说，正常沿着黑线行驶，循迹模块输出高电平。当偏离黑线时，循迹模块输出低电平。我们只需将相应的引脚配置为输入模式，在主循环中不断地采集引脚电平，当左侧出现低电平时，让小车向右转一点调整一定的角度。当右侧出现低电平时，让小车向左转一点调整一定的角度。

程序：

trail.c（循迹）

#include "trail.h"
 
u8 Trail_Input = 0 ;		// 三个寻迹模块的返回值
 
 
// 红外寻迹初始化(将PB3、PB4、PB5初始化为上拉输入)
// 寻迹左 -- PB3
// 寻迹中 -- PB4
// 寻迹右 -- PB5
//********************************************************************************************************
void Trail_Init_YX(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);		          // GPIOB时钟使能
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);			        // 复用时钟使能
	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);			      // 将PB3、PB4释放为通用GPIO口
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5; 	// Trail--PB3、PB4、PB5
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; 					          // 上拉输入
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);		
	
}
//******************************************************************************************************
 
 
// 黑线寻迹函数
// 避障模块对应[PB5、PB4、PB3]，右移三位后，Trail_Input 的低三位分别对应右、中、左
//****************************************************************
void Trail_line_read(void)
{
	Trail_Input = 0 ;
	
	Trail_Input = (((u8)GPIOB->IDR) & 0x38)>>3;
}
//****************************************************************
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trail.h

#ifndef	__TRAIL_H
#define __TRAIL_H
 
#include "stm32f10x.h"
 
 
// Trail_Input的低三位分别对应[PB5、PB4、PB3]的状态值
// 未碰到黑线(接收到红外光)：对应状态 = 0
// 碰到黑线(未接收到红外光)：对应状态 = 1
//********************************************************************
extern u8 Trail_Input ;		// 三个寻迹模块的返回值
//********************************************************************
 
 
// 黑线寻迹情况
//*********************************************************************
#define		Not_Find_Black_Line				0x00	// 未发现黑线
#define		Middle_Find_Black_Line			0x02	// 中间发现黑线
#define		Left_Find_Black_Line			0x01	// 左侧发现黑线
#define		Left_Middle_Find_Black_Line		0x03	// 左中侧发现黑线
#define		Right_Find_Black_Line			0x04	// 右侧发现黑线
#define		Right_Middle_Find_Black_Line	0x06	// 右中侧发现黑线
 
#define		Left_Right_Find_Black_Line		0x05	// 左右侧发现黑线
 
#define		All_Find_Black_Line				0x07	// 全部发现黑线
//*********************************************************************
 
 
void Trail_Init_YX(void);		    // 红外寻迹初始化
 
void Trail_line_read(void);		    // 寻迹模块引脚电平读取函数
 
 
#endif	
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四、避障

原理与红外循迹差不多，用了三个避障模块。

避障模块的原理与循迹模块类似，***我们依旧只需将注意力放在D0引脚的逻辑电平上即可*，**将3个模块对应单片机的PA4、PA5、PA6引脚配置为输入模式， 若未发现障碍物时，小车直行；当左侧或左前方发现障碍物时时，让小车向右调整一定的角度；当右侧或右前方发现障碍物时，让小车向左调整一定的角度，当正前方发现障碍物时，小车后退一定距离，然后从左侧绕过障碍物。

网上还有很多其他楼主，是用的一个舵机带动一个超声波避障模块做的，但是那种遇到障碍时，必须停下来，然后转动舵机 从而让超声波避障模块转动，测那边没有障碍，从而往那边走。而我们这种设计不需要停下小车再去判断，在行使的过程中直接判断。

程序：

elude.c (避障)

#include "elude.h"
  
 
u8 Elude_Input = 0 ;		// 三个红外避障模块的返回值
 
 
// 红外避障初始化(将PA4、PA5、PA6初始化为上拉输入)
// 避障—左 -- PA4
// 避障—中 -- PA5
// 避障—右 -- PA6
void Elude_Init_YX(void)
{
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);			// GPIOB时钟使能
	
	
	// 避障：Elude--PA4、PA5、PA6
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6;	// Elude--PA4、PA5、PA6
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; 					// 上拉输入
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);							
	
}
 
 
// 红外避障读取引脚电平函数
// 读取[PA4、PA5、PA6]的状态值，分别对应左、中、右
// 未遇到障碍(未接收到红外光)：对应状态 = 1
// 遇到障碍(接收到红外光)：对应状态 = 0
void Elude_barrier_read(void)
{
	Elude_Input = 0 ;
	
	Elude_Input = (((u8)GPIOA->IDR) & 0x70);
}
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elude.h

#ifndef	__ELUDE_H
#define __ELUDE_H
 
#include "stm32f10x.h"
 
 
 
// 未遇到障碍(未接收到红外光)：对应状态 = 1
// 遇到障碍(接收到红外光)：对应状态 = 0
//****************************************************************
extern u8 Elude_Input ;		// 三个避障模块的返回值
//****************************************************************
 
 
// 红外避障情况
//*********************************************************************
#define		Not_Find_Barrier			0x70	// 未发现障碍
#define		Middle_Find_Barrier			0x50	// 中间发现障碍
#define		Left_Find_Barrier			0x60	// 左边发现障碍
#define		Left_Middle_Find_Barrier	0x40	// 左中侧发现障碍
#define		Right_Find_Barrier			0x30	// 右边发现障碍
#define		Right_Middle_Find_Barrier	0x10	// 右中侧发现障碍
 
#define		Left_Right_Find_Barrier		0x20	// 左右测发现障碍
 
#define		All_Find_Barrier			0x00	// 全部发现障碍
//********************************************************************
 
 
void Elude_Init_YX(void);		    // 红外避障初始化
 
void Elude_barrier_read(void);	    // 避障模块引脚电平读取函数
 
 
#endif	
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欢迎大家指正交流，有空可以一起讨论代码啊。

制作不易，感谢大家支持，感谢！！！！！！

--------------一个正在努力的人

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