基于stm32单片机的红外遥控超声波避障小车

oscarlly

简述
19年11月到12月，和同学一起在学校参加院电子设计大赛做的项目，捋捋这段经历。
我们在做的时候又多加了测距显示和差速调节（让小车可以从完全停止到最高速度），后面我会分块尽量详细叙述小车的功能原理及代码介绍。

视频演示

电源
我们采用的是三节18650供电，三节电池就有12v，用来驱动小车绰绰有余，为了获得更稳定符合小车需求的电压，我们又采用了一个LM2596S降压模块，把12V的电压给降到3v给单片机供电。
在安装电源的时候，其实我们犯了一个错误，把电池给安装在了小车的第二层，这样在取放电池时就需要拆卸螺丝，比较麻烦。
驱动
驱动模块使用的是经典的L298N，主要是实验室一抓一大把，关于模块的详细说明可以搜索得到，不再赘述。
我们做的是4轮驱动，把轮子分左右用一个驱动模块进行驱动，为了用PWM对小车进行速度控制，所以我们需要调用时钟，这里调用TIM4，使能PB8对左电机进行方向控制，使能PB9作为左电机的PWM信号，使能PA6对右电机进行方向控制，使能PB10作为右电机的PWM信号。
一边有俩电机对应俩轮子，所以，这里还进行了映射，PB8映射到PB5和PB6，对应左边的in1和in2，进行方向控制。
PA6映射到PA5和PA6，对应左边的in3和in4，进行方向控制。
更多具体的配置都在函数里面。
当时我们在对于进行差速控制部分有一个想法，让它实现从零开始逐步加速或者最高速逐步减速，同时也完成要求的三挡速度。
对于要求的三挡速度，其他选了小车的组，据我观察，应该都是在函数里面写好了预先配置3个的PWM占空比，来实现。
当时是我负责的这个功能的实现，我觉得这样写只能单一完成那个要求，然后为了达成我们预想的差速调节，于是我在主函数设置一个变量来代表占空比，然后motor.c里面引进并在后面的调速函数和三挡预置速度函数调用，就能够实现这两个功能了。里面更改占空比的数值是我们测试调节修改出来的。

1. void speedchange(signed char flag)
   
2. {
   
3. if(flag==1)
   
4. {
   
5.   i=2000;
   
6. TIM_SetCompare2(TIM4,i);
   
7. TIM_SetCompare4(TIM4,i);
   
8.   }else if(flag==2)
   
9. {
   
10.   i=1000;
    
11.   TIM_SetCompare2(TIM4,i);
    
12. TIM_SetCompare4(TIM4,i);
    
13. }else if(flag==3)
    
14. {
    
15. i=1;
    
16.   TIM_SetCompare2(TIM4,i);
    
17. TIM_SetCompare4(TIM4,i);
    
18. }
    
19. }
    
20. void speeddown(void)
    
21. {
    
22. i+=100;
    
23. TIM_SetCompare2(TIM4,i);
    
24. TIM_SetCompare4(TIM4,i);
    
25. }
    
26. void speedup(void)
    
27. {
    
28. if(1)
    
29. {
    
30.    i-=100;
    
31.    TIM_SetCompare2(TIM4,i);
    
32.    TIM_SetCompare4(TIM4,i);
    
33.   while(i<=0)
    
34.   {
    
35.    i=1;
    
36.    break;
    
37.   }
    
38. }

复制代码

在控制方向上，我们有旋转和有一定精度的角度的旋转。功能完成也是依靠调节占空比，不再赘述。
下面是驱动的motor.h代码。

1. moto.h
   
2. #ifndef __MOTOR_H_
   
3. #define __MOTOR_H_
   
4. 
   
5. #include "stm32f10x.h"
   
6. 
   
7. void TIM4_PWM_Init(unsigned short arr,unsigned short psc);
   
8. //电机驱动IO定义
   
9. /*
   
10. LEFT_MOTOR_GO   PB8 左电机方向控制
    
11. LEFT_MOTOR_PWM PB9 左电机PWM
    
12. 
    
13. RIGHT_MOTOR_GO PA6     右电机方向控制
    
14. RIGHT_MOTOR_PWM PB10   右电机电机PWM
    
15. */
    
16. #define LEFT_MOTOR_GOin1             GPIO_Pin_5
    
17. #define LEFT_MOTOR_GOin1_GPIO        GPIOB
    
18. #define LEFT_MOTOR_GOin1_SET         GPIO_SetBits(LEFT_MOTOR_GOin1_GPIO,LEFT_MOTOR_GOin1)
    
19. #define LEFT_MOTOR_GOin1_RESET       GPIO_ResetBits(LEFT_MOTOR_GOin1_GPIO,LEFT_MOTOR_GOin1)
    
20. 
    
21. #define LEFT_MOTOR_GOin2             GPIO_Pin_6
    
22. #define LEFT_MOTOR_GOin2_GPIO        GPIOB
    
23. #define LEFT_MOTOR_GOin2_SET         GPIO_SetBits(LEFT_MOTOR_GOin2_GPIO,LEFT_MOTOR_GOin2)
    
24. #define LEFT_MOTOR_GOin2_RESET       GPIO_ResetBits(LEFT_MOTOR_GOin2_GPIO,LEFT_MOTOR_GOin2)
    
25. 
    
26. #define LEFT_MOTOR_PWM            GPIO_Pin_7
    
27. #define LEFT_MOTOR_PWM_GPIO       GPIOB
    
28. #define LEFT_MOTOR_PWM_SET        GPIO_SetBits(LEFT_MOTOR_PWM_GPIO,LEFT_MOTOR_PWM)
    
29. #define LEFT_MOTOR_PWM_RESET      GPIO_ResetBits(LEFT_MOTOR_PWM_GPIO,LEFT_MOTOR_PWM)
    
30. 
    
31. #define RIGHT_MOTOR_GOin3             GPIO_Pin_4
    
32. #define RIGHT_MOTOR_GOin3_GPIO        GPIOA
    
33. #define RIGHT_MOTOR_GOin3_SET         GPIO_SetBits(RIGHT_MOTOR_GOin3_GPIO,RIGHT_MOTOR_GOin3)
    
34. #define RIGHT_MOTOR_GOin3_RESET       GPIO_ResetBits(RIGHT_MOTOR_GOin3_GPIO,RIGHT_MOTOR_GOin3)
    
35. 
    
36. #define RIGHT_MOTOR_GOin4             GPIO_Pin_5
    
37. #define RIGHT_MOTOR_GOin4_GPIO        GPIOA
    
38. #define RIGHT_MOTOR_GOin4_SET         GPIO_SetBits(RIGHT_MOTOR_GOin4_GPIO,RIGHT_MOTOR_GOin4)
    
39. #define RIGHT_MOTOR_GOin4_RESET       GPIO_ResetBits(RIGHT_MOTOR_GOin4_GPIO,RIGHT_MOTOR_GOin4)
    
40. 
    
41. #define RIGHT_MOTOR_PWM            GPIO_Pin_9
    
42. #define RIGHT_MOTOR_PWM_GPIO       GPIOB
    
43. #define RIGHT_MOTOR_PWM_SET        GPIO_SetBits(RIGHT_MOTOR_PWM_GPIO,RIGHT_MOTOR_PWM)
    
44. #define RIGHT_MOTOR_PWM_RESET      GPIO_ResetBits(RIGHT_MOTOR_PWM_GPIO,RIGHT_MOTOR_PWM)
    
45. 
    
46. #endif

复制代码

红外遥控
红外遥控部分我们没有进行修改，直接用了正点原子的例程，不多赘述。
值得一提的是，我们在开始项目之前，没有好好查找资料，不知道板子上就有红外，在网上买了额外的红外接收模块HX1838，不过实际效果很好用，而且拉风，就是竖着的那个天线（我的设计，酷炫）。
下面的remote.h的代码

1. remote.h
   
2. #ifndef __RED_H
   
3. #define __RED_H
   
4. #include "sys.h"   
   
5. #define RDATA  PAin(1)   //红外数据输入脚
   
6. 
   
7. //红外遥控识别码(ID),每款遥控器的该值基本都不一样,但也有一样的.
   
8. //我们选用的遥控器识别码为0
   
9. #define REMOTE_ID 0
   
10. extern u8 RmtCnt;   //按键按下的次数
    
11. void Remote_Init(void);     //红外传感器接收头引脚初始化
    
12. u8 Remote_Scan(void);     
    
13. #endif

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超声波
超声波部分我们采用的模块是HC-SR04,同样是一个比较经典的模块，这一部分比较搞的是什么，是超声波模块需要5v供电，及其重要，我们一开始代码调试好后，一直显示不出来正确的数据，一直为0（我们有加OLED显示模块，所以可以方便测试），从驱动做好后一直顺风顺水突然在这卡壳了，弄得我们自闭许久。后来在网上查到是5v供电后，一改立马成功。
下面是hcsr04.h的代码

1. hcsr04.h
   
2. #ifndef __CS_H
   
3. #define __CS_H  
   
4. 
   
5. #include "stm32f10x.h"
   
6. #include "delay.h"
   
7. //使用了TIM3
   
8. #include "sys.h"
   
9. #define uint unsigned int
   
10. #define TRIG_Send PAout(6)
    
11. #define ECHO_Reci PAin(7)
    
12. 
    
13. void CH_SR04_Init(void);  //超声波模块相关配置初始化
    
14. float Senor_Using(void);  //测距函数，返回值即为距离
    
15. void NVIC_Config(void);   //中断配置
    
16. 
    
17. #endif
    

复制代码

OLED显示

1. 我们用的0.96寸7针显示模块，代码部分也没什么好说的，网上找到读懂后直接调用就行了
   
2. oled.h
   
3. 
   
4. //              ----------------------------------------------------------------
   
5. //              GND    电源地
   
6. //              VCC  接5V或3.3v电源
   
7. //              D0   接PD6（SCL）
   
8. //              D1   接PD7（SDA）
   
9. //              RES  接PD4
   
10. //              DC   接PD5
    
11. //              CS   接PD3               
    
12. #ifndef __OLED_H
    
13. #define __OLED_H      
    
14. #include "sys.h"
    
15. #include "stdlib.h"      
    
16. //OLED模式设置
    
17. //0:4线串行模式
    
18. //1:并行8080模式
    
19. #define OLED_MODE 0
    
20. #define SIZE 16
    
21. #define XLevelL  0x00
    
22. #define XLevelH  0x10
    
23. #define Max_Column 128
    
24. #define Max_Row  64
    
25. #define Brightness 0xFF
    
26. #define X_WIDTH  128
    
27. #define Y_WIDTH  64            
    
28. //-----------------OLED端口定义----------------         
    
29. #define OLED_CS_Clr()  GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_3)//CS
    
30. #define OLED_CS_Set()  GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_3)
    
31. 
    
32. #define OLED_RST_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_4)//RES
    
33. #define OLED_RST_Set() GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_4)
    
34. 
    
35. #define OLED_DC_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_5)//DC
    
36. #define OLED_DC_Set() GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_5)
    
37. 
    
38. #define OLED_WR_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_14)
    
39. #define OLED_WR_Set() GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_14)
    
40. 
    
41. #define OLED_RD_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_13)
    
42. #define OLED_RD_Set() GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_13)
    
43. 
    
44. //PC0~7,作为数据线
    
45. #define DATAOUT(x) GPIO_Write(GPIOC,x);//输出  
    
46. //使用4线串行接口时使用
    
47. 
    
48. #define OLED_SCLK_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_6)//CLK
    
49. #define OLED_SCLK_Set() GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_6)
    
50. 
    
51. #define OLED_SDIN_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_7)//DIN
    
52. #define OLED_SDIN_Set() GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_7)
    
53. 
    
54. #define OLED_CMD  0 //写命令
    
55. #define OLED_DATA 1 //写数据
    
56. 
    
57. //OLED控制用函数
    
58. void OLED_WR_Byte(u8 dat,u8 cmd);     
    
59. void OLED_Display_On(void);
    
60. void OLED_Display_Off(void);                    
    
61. void OLED_Init(void);
    
62. void OLED_Clear(void);
    
63. void OLED_DrawPoint(u8 x,u8 y,u8 t);
    
64. void OLED_Fill(u8 x1,u8 y1,u8 x2,u8 y2,u8 dot);
    
65. void OLED_ShowChar(u8 x,u8 y,u8 chr);
    
66. void OLED_ShowNum(u8 x,u8 y,u32 num,u8 len,u8 size);
    
67. void OLED_ShowString(u8 x,u8 y, u8 *p);  
    
68. void OLED_Set_Pos(unsigned char x, unsigned char y);
    
69. void OLED_ShowCHinese(u8 x,u8 y,u8 no);
    
70. void OLED_DrawBMP(unsigned char x0, unsigned char y0,unsigned char x1, unsigned char y1,unsigned char BMP[]);
    
71. #endif
    

复制代码

主函数

1. #include "usart.h"
   
2. #include "remote.h"  
   
3. #include "oled.h"
   
4. #include "hcsr04.h"
   
5. /*
   
6. void ZYSTM32_run(int speed,int time);       //前进函数
   
7. void ZYSTM32_brake(int time);               //刹车函数
   
8. void ZYSTM32_Spin_Left(int speed,int time); //左旋转函数
   
9. void ZYSTM32_Spin_Right(int speed,int time);//右旋转函数
   
10. void ZYSTM32_back(int speed,int time);      //后退函数
    
11. */
    
12. float length=0,sum=0;
    
13.   u16 tim;
    
14.   uint j=0;
    
15. int i=2000;
    
16. int main(void)
    
17. {
    
18.   u8 key;
    
19.    float distance;
    
20.   delay_init();
    
21.   TIM4_PWM_Init(7199,0);  //初始化PWM
    
22.   Remote_Init();   //红外接收初始化
    
23.   CH_SR04_Init();
    
24.      OLED_Init();   //初始化OLED  
    
25.   OLED_Clear();
    
26.   ZYSTM32_brake(500);  
    
27.   NVIC_Config();  
    
28.   while(1)
    
29.   {   
    
30.     key=Remote_Scan();
    
31.    distance=Senor_Using();   
    
32.    OLED_ShowString(0,2,"distance is");
    
33.    OLED_ShowNum(0,4,distance,8,20);
    
34.    if(distance>30)
    
35.    switch(key)
    
36.    {   
    
37.     case 98:ZYSTM32_run(100);break;     
    
38.     case 2:ZYSTM32_brake(100);break;         
    
39.     case 34:ZYSTM32_Spin_Left(100);break;   
    
40.     case 168:ZYSTM32_back(100);break;     
    
41.     case 194:ZYSTM32_Spin_Right(100);break;
    
42.         case 104:speedchange(1);break;
    
43.         case 152:speedchange(2);break;
    
44.         case 176:speedchange(3);break;
    
45.     case 48:turnleft45(220);break;  //4   
    
46.     case 24:turnright45(220);break;  //5   
    
47.        case 16:turnleft45(50);break;     //7
    
48.         case 56:turnright45(50);break;  //8  
    
49.     case 224:speeddown();break;         
    
50.     case 144:speedup();break;
    
51.    }
    
52.    else
    
53.     {
    
54.      ZYSTM32_back(100);
    
55.      delay_us(50);
    
56.      ZYSTM32_brake(100);
    
57.    }
    
58.   }
    
59. }

复制代码

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JuicyPeach

加油！希望可以学到东西！