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畢業(yè)設計 基于STM32的自動跟隨小車

2年前作者：Mdc_stdio分類：Toy博客閱讀(24)違法舉報

這篇具有很好參考價值的文章主要介紹了畢業(yè)設計 基于STM32的自動跟隨小車。希望對大家有所幫助。如果存在錯誤或未考慮完全的地方，請大家不吝賜教，您也可以點擊"舉報違法"按鈕提交疑問。

0 前言

?? 這兩年開始畢業(yè)設計和畢業(yè)答辯的要求和難度不斷提升，傳統(tǒng)的畢設題目缺少創(chuàng)新和亮點，往往達不到畢業(yè)答辯的要求，這兩年不斷有學弟學妹告訴學長自己做的項目系統(tǒng)達不到老師的要求。

為了大家能夠順利以及最少的精力通過畢設，學長分享優(yōu)質畢業(yè)設計項目，今天要分享的是

?? 畢業(yè)設計 基于STM32的自動跟隨小車

??學長這里給一個題目綜合評分(每項滿分5分)

  • 難度系數(shù)：3分
  • 工作量：3分
  • 創(chuàng)新點：4分

?? 選題指導, 項目分享：

https://gitee.com/dancheng-senior/project-sharing-1/blob/master/%E6%AF%95%E8%AE%BE%E6%8C%87%E5%AF%BC/README.md

1 簡介

自動跟隨小車系統(tǒng)由兩部分組成：跟隨小車和移動目標攜帶裝置。
工作原理：跟隨小車系統(tǒng)通過無線通信模塊發(fā)送尋找信號，同時超聲波接收器開始計時，如果移動目標接收到無線尋找信號，則立即發(fā)送超聲波信號。這樣小車的三角超聲波接收器陸續(xù)收到超聲波信號，CPU通過每個超聲波模塊接收到的時間，計算出移動目標到3個超聲波接收點的距離，通過三邊定位算法即可確定移動目標的位置。如果計算出來的距離大于設定距離，則控制電機向目標方向移動，如果計算出來的距離小于設定距離，則控制電機停止，從而實現(xiàn)小車的自動跟隨功能。

2 主要器件

  • STM32F103RCT6主控單片機

  • NRF2401無線收發(fā)模塊

  • TL852超聲波接收模塊

  • L298N電源模塊

  • 電機及電機驅動模塊

  • 報警模塊

3 實現(xiàn)效果

畢業(yè)設計 基于STM32的自動跟隨小車畢業(yè)設計 基于STM32的自動跟隨小車

4 設計原理

4.1 硬件設計

小車硬件設計：

自動跟隨小車硬件模塊包括控制器模塊、無線收發(fā)模塊、超聲波接收模塊、電機及電機驅動模塊、報警模塊、電源模塊組成，下面對每個模塊做具體介紹。

由于跟隨小車需要進行實時目標位置定位計算、無線信號收發(fā)處理、電機管理、電源管理等任務 ，采用普通單片機其資源及速度難以滿足使用要求，需要高性能DSP處理器才能夠完成，因此選擇STM32F103RCT6作為控制器。

引腳圖

畢業(yè)設計 基于STM32的自動跟隨小車

無線收發(fā)是用來實現(xiàn)同步，當小車發(fā)射無線信號，同時人手攜帶裝置接收到無線信號時，人手攜帶裝置發(fā)射超聲波。所以本次設計選用NRF2401做為無線收發(fā)模塊。

NRF2401各引腳功能為：

（1）CSN：芯片的片選線，CSN為低電平工作。

（2）SCK：芯片控制的時鐘線（SPI時鐘）。

（3）MISO：芯片控制數(shù)據(jù)線 。

（4）IRQ:中斷信號，無線通信過程中MCU主要是通過IRQ與NRF2401通信。

（5）CE:芯片的模式控制線。

（6）MOSI:芯片控制數(shù)據(jù)線。

畢業(yè)設計 基于STM32的自動跟隨小車

NRF的數(shù)據(jù)收發(fā)，是一包一包進行的，一包(幀)數(shù)據(jù)：包括了前導碼、目標地址、包控制域、有效數(shù)據(jù)、CRC, 但我們只管有效數(shù)據(jù)，其它的不用我們負責，NRF發(fā)送時自動打包，接收到數(shù)據(jù)時自動拆包。

每一包的有效數(shù)據(jù)最大為32個字節(jié)。當然，也可以只發(fā)一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。

要發(fā)送的數(shù)據(jù)大于32字節(jié)，就要分包進行，自行手動分包處理。

因為在配置部分時，已配置好了頻道，速率，重發(fā)次數(shù)等各種參數(shù)，在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，只要往芯片寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù)和地址，然后切換為發(fā)送狀態(tài)，芯片就會自動發(fā)送。

發(fā)送成功(收到ack)，會產生TX_DS中斷。

發(fā)送失敗了(達到最大重發(fā)次數(shù)), 也會產生MAR_RT中斷。

在中斷函數(shù)里，根據(jù)情況作處理就好。

void vNrf24l01_TxPacket(u8 *txbuf)
{
    CE_LOW; 
    Nrf24l01_WriteBuf(W_TX_PAYLOAD,           txbuf,          32);   // 寫數(shù)據(jù)到TX_BUFF    
    Nrf24l01_WriteBuf(W_REGISTER+TX_ADDR,    (u8*)TX_ADDRESS,  5);   // 寫入要發(fā)送的目標地址 
    Nrf24l01_WriteBuf(W_REGISTER+RX_ADDR_P0, (u8*)TX_ADDRESS,  5);   // 通道0的地址設為和目標地址一致，以接收自動回復auto_ack信號 
    Nrf24l01_WriteReg(W_REGISTER+CONFIG,      0x0E);	             // 設置為發(fā)送模式,開啟所有中斷	    
    CE_HIGH;	
}

TL852超聲波接收模塊

超聲波接收模塊是采用具有單獨接收功能的模塊，如圖所示。其中接收模塊核心部分是由專用超聲波接收集成電路TL852構成的超聲波信號檢測電路，這部分主要完成的是回波的檢測和放大。
畢業(yè)設計 基于STM32的自動跟隨小車
直流電機的控制很簡單，性能出眾，直流電源也容易實現(xiàn)。這種直流電機的驅動及控制需要電機驅動模塊進行驅動，采用L298N電源模塊。

系統(tǒng)電源

系統(tǒng)電源采用7.4V可充電鋰電池。7.4V鋰電池組屬于多串并鋰電池組。

畢業(yè)設計 基于STM32的自動跟隨小車

目標攜帶裝置硬件設計：

由于跟隨小車需要進行實時目標位置定位計算、無線信號收發(fā)處理、電機管理、電源管理等任務 ，采用普通單片機其資源及速度難以滿足使用要求，需要高性能DSP處理器才能夠完成，因此選擇STM32F103RCT6作為控制器。

無線收發(fā)是用來實現(xiàn)同步，當小車發(fā)射無線信號，同時人手攜帶裝置接收到無線信號時，人手攜帶裝置發(fā)射超聲波。所以本次設計選用NRF2401做為無線收發(fā)模塊。

超聲波發(fā)射模塊是采用具有單獨發(fā)射功能的模塊，如圖所示。其中發(fā)射模塊中的P1 、R4、R5。因為利用了變壓器和發(fā)射頭的諧振，好處是能得到近似正弦波。但附帶的問題是：在驅動信號停止后，由于諧振的原因，發(fā)射頭還會持續(xù)較長時間發(fā)射，直至能量在變壓器的次級線包直流電阻上消耗完，這樣就導致在近距離測量時，回波都到了，余波還未結束，導致測量失敗。所以設計了一個余波抑制電路，將變壓器初級構成回路，利用初級較小的電阻快速消耗掉次級的能量。為此，要多占一個MCU的I/O口。而且，由于驅動電壓的原因，必須使用OC（或者開漏）驅動，否則會無法可靠關斷P1，導致正常發(fā)射不正常。如果測量的距離較遠，或者覺得余波不影響測量，則不必接這個信號。如若使用，一定要注意和發(fā)射驅動信號的配合，不要兩個同時有效，導致發(fā)射效率大減。從原理圖上看，如果要提高驅動能量，可以適當提高驅動電壓，但要要注意MOS管的耐壓只有20V，發(fā)射頭的最高電壓是80V。

畢業(yè)設計 基于STM32的自動跟隨小車

4.2 軟件設計

小車控制流程圖
畢業(yè)設計 基于STM32的自動跟隨小車
目標攜帶裝置控制流程圖
畢業(yè)設計 基于STM32的自動跟隨小車文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-448965.html

5 部分核心代碼

#define DEBUG 0 // set to 1 to print to serial monitor, 0 to disable
#include <Servo.h>
Servo headservo; //
// Constants
const int EchoPin = 2;       //
const int TrigPin = 3;       //
const int leftmotorpin1 = 4; //
const int leftmotorpin2 = 5;
const int rightmotorpin1 = 6;
const int rightmotorpin2 = 7 const int HeadServopin = 9; //
const int Sharppin = 11;                                 //
const int maxStart = 800;                                // run dec time
// Variables
int isStart = maxStart; //
int currDist = 0;       //
boolean running = false;
void setup()
{
    Serial.begin(9600); //
    pinMode(EchoPin, INPUT);
    pinMode(Sharppin, INPUT);
    for (int pinindex = 3; pinindex < 11; pinindex++)
    {
        pinMode(pinindex, OUTPUT); // set pins 3 to 10 as outputs
    }
    //
    headservo.attach(HeadServopin);
    //
    headservo.write(70);
    delay(2000);
    headservo.write(20);
    delay(2000);
}
void loop()
{
    if (DEBUG)
    {
        Serial.print("running:");
        if (running)
        {
            Serial.println("true");
        }
        else
        {
            Serial.println("false");
        }
    }
    if (isStart <= 0)
    {
        if (running)
        {
            totalhalt(); //
        }
        int findsomebody = digitalRead(Sharppin);
        if (DEBUG)
        {
            Serial.print("findsomebody:");
            Serial.println(findsomebody);
        }
        if (findsomebody > 0)
        {
            isStart = maxStart;
        }
        delay(4000);
        return;
    }
    isStart--;
    delay(100);
    if (DEBUG)
    {
        Serial.print("isStart: ");
        Serial.println(isStart);
    }
    currDist = MeasuringDistance(); //
    if (DEBUG)
    {
        Serial.print("Current Distance: ");
        Serial.println(currDist);
    }
    if (currDist > 30)
    {
        nodanger();
    }
    else if (currDist < 15)
    {
        backup();
        randTrun();
    }
    else
    {
        // whichway();
        randTrun();
    }
}
/
    long MeasuringDistance()
{
    long duration;
    // pinMode(TrigPin, OUTPUT);
    digitalWrite(TrigPin, LOW);
    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(TrigPin, HIGH);
    delayMicroseconds(5);
    digitalWrite(TrigPin, LOW);
    // pinMode(EchoPin, INPUT);
    duration = pulseIn(EchoPin, HIGH) return duration / 29 / 2;
}
//
void nodanger()
{
    running = true;
    digitalWrite(leftmotorpin1, LOW);
    digitalWrite(leftmotorpin2, HIGH);
    digitalWrite(rightmotorpin1, LOW);
    digitalWrite(rightmotorpin2, HIGH);
    return;
}
//
void backup()
{
    running = true;
    digitalWrite(leftmotorpin1, HIGH);
    digitalWrite(leftmotorpin2, LOW);
    digitalWrite(rightmotorpin1, HIGH);
    digitalWrite(rightmotorpin2, LOW);
    delay(1000);
}
//
void whichway()
{
    running = true;
    totalhalt(); // first stop!
    headservo.write(20);
    delay(1000);
    int lDist = MeasuringDistance(); // check left distance
    totalhalt();                     //
    headservo.write(120);            // turn the servo right
    delay(1000);
    int rDist = MeasuringDistance(); // check right distance
    totalhalt();                     //
    if (lDist < rDist)
    {
        body_lturn();
    }
    else
    {
        body_rturn();
    }
    return;
}
//
void totalhalt()
{
    digitalWrite(leftmotorpin1, HIGH);
    digitalWrite(leftmotorpin2, HIGH);
    digitalWrite(rightmotorpin1, HIGH);
    digitalWrite(rightmotorpin2, HIGH);
    headservo.write(70); // set servo to face forward
    running = false;
    return;
    delay(1000);
}
//
void body_lturn()
{
    running = true;
    digitalWrite(leftmotorpin1, LOW);
    digitalWrite(leftmotorpin2, HIGH);
    digitalWrite(rightmotorpin1, HIGH);
    digitalWrite(rightmotorpin2, LOW);
    delay(1500);
    totalhalt();
}
//
void body_rturn()
{
    running = true;
    digitalWrite(leftmotorpin1, HIGH);
    digitalWrite(leftmotorpin2, LOW);
    digitalWrite(rightmotorpin1, LOW);
    digitalWrite(rightmotorpin2, HIGH);
    delay(1500);
    totalhalt();
}
void randTrun()
{
    long randNumber;
    randomSeed(analogRead(0));
    randNumber = random(0, 10);
    if (randNumber > 5)
    {
        body_rturn();
    }
    else
    {
        body_lturn();
    }
}

最后

到了這里，關于畢業(yè)設計 基于STM32的自動跟隨小車的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內容，請在右上角搜索TOY模板網以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網！

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