基于stm32单片机的红外遥控超声波避障小车

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，看起来时间很长，但实际上我们拢共做的时间差不多是3天的样子。我在寒假，因为新型肺炎的原因，没有出门，就顺便捋捋这段经历。
板子是正点的，所以很多地方我们就直接扒的正点的例程，比如红外遥控的部分完整拿过来了，能直接用。
原本学校给的要求是


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。

小车成果展示

小车正面

小车侧面

小车背面

小车测距展示

视频演示
https://www.bilibili.com/video/av85501350/

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。
我们对于这个模块具体的使用如图

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。
驱动部分并不是由我完全负责，所以我会在大体完成后找机会请当时一起完成的小伙伴一起校验。
在驱动部分，我想再主要挑一部分详细谈谈。
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。

void speedchange(signed char flag)
{
 if(flag==1)
 {
  i=2000;
 TIM_SetCompare2(TIM4,i);
 TIM_SetCompare4(TIM4,i);
  }else if(flag==2)
 {
  i=1000;
  TIM_SetCompare2(TIM4,i);
 TIM_SetCompare4(TIM4,i);
 }else if(flag==3)
 {
 i=1;
  TIM_SetCompare2(TIM4,i);
 TIM_SetCompare4(TIM4,i);
 }
}
void speeddown(void)
{
 i+=100;
 TIM_SetCompare2(TIM4,i);
 TIM_SetCompare4(TIM4,i);
}
void speedup(void)
{
 if(1)
 {
   i-=100;
   TIM_SetCompare2(TIM4,i);
   TIM_SetCompare4(TIM4,i);
  while(i<=0)
  {
   i=1;
   break;
  }
 }

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。

moto.h

#ifndef __MOTOR_H_
#define __MOTOR_H_

#include "stm32f10x.h"

void TIM4_PWM_Init(unsigned short arr,unsigned short psc);
//电机驱动IO定义 
/* 
LEFT_MOTOR_GO   PB8 左电机方向控制
LEFT_MOTOR_PWM PB9 左电机PWM

RIGHT_MOTOR_GO PA6     右电机方向控制
RIGHT_MOTOR_PWM PB10   右电机电机PWM
 */
 #define LEFT_MOTOR_GOin1             GPIO_Pin_5
#define LEFT_MOTOR_GOin1_GPIO        GPIOB
#define LEFT_MOTOR_GOin1_SET         GPIO_SetBits(LEFT_MOTOR_GOin1_GPIO,LEFT_MOTOR_GOin1)
#define LEFT_MOTOR_GOin1_RESET       GPIO_ResetBits(LEFT_MOTOR_GOin1_GPIO,LEFT_MOTOR_GOin1)

#define LEFT_MOTOR_GOin2             GPIO_Pin_6
#define LEFT_MOTOR_GOin2_GPIO        GPIOB
#define LEFT_MOTOR_GOin2_SET         GPIO_SetBits(LEFT_MOTOR_GOin2_GPIO,LEFT_MOTOR_GOin2)
#define LEFT_MOTOR_GOin2_RESET       GPIO_ResetBits(LEFT_MOTOR_GOin2_GPIO,LEFT_MOTOR_GOin2)

#define LEFT_MOTOR_PWM            GPIO_Pin_7
#define LEFT_MOTOR_PWM_GPIO       GPIOB
#define LEFT_MOTOR_PWM_SET        GPIO_SetBits(LEFT_MOTOR_PWM_GPIO,LEFT_MOTOR_PWM)
#define LEFT_MOTOR_PWM_RESET      GPIO_ResetBits(LEFT_MOTOR_PWM_GPIO,LEFT_MOTOR_PWM)

#define RIGHT_MOTOR_GOin3             GPIO_Pin_4
#define RIGHT_MOTOR_GOin3_GPIO        GPIOA
#define RIGHT_MOTOR_GOin3_SET         GPIO_SetBits(RIGHT_MOTOR_GOin3_GPIO,RIGHT_MOTOR_GOin3)
#define RIGHT_MOTOR_GOin3_RESET       GPIO_ResetBits(RIGHT_MOTOR_GOin3_GPIO,RIGHT_MOTOR_GOin3)

#define RIGHT_MOTOR_GOin4             GPIO_Pin_5
#define RIGHT_MOTOR_GOin4_GPIO        GPIOA
#define RIGHT_MOTOR_GOin4_SET         GPIO_SetBits(RIGHT_MOTOR_GOin4_GPIO,RIGHT_MOTOR_GOin4)
#define RIGHT_MOTOR_GOin4_RESET       GPIO_ResetBits(RIGHT_MOTOR_GOin4_GPIO,RIGHT_MOTOR_GOin4)

#define RIGHT_MOTOR_PWM            GPIO_Pin_9
#define RIGHT_MOTOR_PWM_GPIO       GPIOB
#define RIGHT_MOTOR_PWM_SET        GPIO_SetBits(RIGHT_MOTOR_PWM_GPIO,RIGHT_MOTOR_PWM)
#define RIGHT_MOTOR_PWM_RESET      GPIO_ResetBits(RIGHT_MOTOR_PWM_GPIO,RIGHT_MOTOR_PWM)

#endif

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

remote.h

#ifndef __RED_H
#define __RED_H 
#include "sys.h"   
#define RDATA  PAin(1)   //红外数据输入脚

//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.
//我们选用的遥控器识别码为0
#define REMOTE_ID 0
extern u8 RmtCnt;   //按键按下的次数
void Remote_Init(void);     //红外传感器接收头引脚初始化
u8 Remote_Scan(void);     
#endif

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

hcsr04.h

#ifndef __CS_H
#define __CS_H  

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
//使用了TIM3
#include "sys.h"
#define uint unsigned int
#define TRIG_Send PAout(6)
#define ECHO_Reci PAin(7)

void CH_SR04_Init(void);  //超声波模块相关配置初始化
float Senor_Using(void);  //测距函数，返回值即为距离
void NVIC_Config(void);   //中断配置

#endif

OLED显示

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

oled.h

//              ----------------------------------------------------------------
//              GND    电源地
//              VCC  接5V或3.3v电源
//              D0   接PD6（SCL）
//              D1   接PD7（SDA）
//              RES  接PD4
//              DC   接PD5
//              CS   接PD3               
#ifndef __OLED_H
#define __OLED_H       
#include "sys.h"
#include "stdlib.h"      
//OLED模式设置
//0:4线串行模式
//1:并行8080模式
#define OLED_MODE 0
#define SIZE 16
#define XLevelL  0x00
#define XLevelH  0x10
#define Max_Column 128
#define Max_Row  64
#define Brightness 0xFF 
#define X_WIDTH  128
#define Y_WIDTH  64             
//-----------------OLED端口定义----------------          
#define OLED_CS_Clr()  GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_3)//CS
#define OLED_CS_Set()  GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_3)

#define OLED_RST_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_4)//RES
#define OLED_RST_Set() GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_4)

#define OLED_DC_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_5)//DC
#define OLED_DC_Set() GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_5)

#define OLED_WR_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_14)
#define OLED_WR_Set() GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_14)

#define OLED_RD_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOG,GPIO_Pin_13)
#define OLED_RD_Set() GPIO_SetBits(GPIOG,GPIO_Pin_13)

//PC0~7,作为数据线
#define DATAOUT(x) GPIO_Write(GPIOC,x);//输出  
//使用4线串行接口时使用 

#define OLED_SCLK_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_6)//CLK
#define OLED_SCLK_Set() GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_6)

#define OLED_SDIN_Clr() GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_7)//DIN
#define OLED_SDIN_Set() GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_7)

#define OLED_CMD  0 //写命令
#define OLED_DATA 1 //写数据

//OLED控制用函数
void OLED_WR_Byte(u8 dat,u8 cmd);     
void OLED_Display_On(void);
void OLED_Display_Off(void);                    
void OLED_Init(void);
void OLED_Clear(void);
void OLED_DrawPoint(u8 x,u8 y,u8 t);
void OLED_Fill(u8 x1,u8 y1,u8 x2,u8 y2,u8 dot);
void OLED_ShowChar(u8 x,u8 y,u8 chr);
void OLED_ShowNum(u8 x,u8 y,u32 num,u8 len,u8 size);
void OLED_ShowString(u8 x,u8 y, u8 *p);  
void OLED_Set_Pos(unsigned char x, unsigned char y);
void OLED_ShowCHinese(u8 x,u8 y,u8 no);
void OLED_DrawBMP(unsigned char x0, unsigned char y0,unsigned char x1, unsigned char y1,unsigned char BMP[]);
#endif

主函数

#include "usart.h"
#include "remote.h"  
#include "oled.h"
#include "hcsr04.h"
/*
void ZYSTM32_run(int speed,int time);       //前进函数
void ZYSTM32_brake(int time);               //刹车函数
void ZYSTM32_Spin_Left(int speed,int time); //左旋转函数
void ZYSTM32_Spin_Right(int speed,int time);//右旋转函数
void ZYSTM32_back(int speed,int time);      //后退函数
*/
 float length=0,sum=0;
  u16 tim;
  uint j=0;
int i=2000;
 int main(void)
 { 
  u8 key;
   float distance;
  delay_init();
  TIM4_PWM_Init(7199,0);  //初始化PWM
  Remote_Init();   //红外接收初始化 
  CH_SR04_Init();
     OLED_Init();   //初始化OLED  
  OLED_Clear(); 
  ZYSTM32_brake(500);  
  NVIC_Config();  
  while(1)
  {    
    key=Remote_Scan(); 
   distance=Senor_Using();   
   OLED_ShowString(0,2,"distance is");
   OLED_ShowNum(0,4,distance,8,20);
   if(distance>30)
   switch(key)
   {    
    case 98:ZYSTM32_run(100);break;     
    case 2:ZYSTM32_brake(100);break;          
    case 34:ZYSTM32_Spin_Left(100);break;    
    case 168:ZYSTM32_back(100);break;     
    case 194:ZYSTM32_Spin_Right(100);break;
        case 104:speedchange(1);break;
        case 152:speedchange(2);break; 
        case 176:speedchange(3);break; 
    case 48:turnleft45(220);break;  //4    
    case 24:turnright45(220);break;  //5    
       case 16:turnleft45(50);break;     //7
        case 56:turnright45(50);break;  //8  
    case 224:speeddown();break;         
    case 144:speedup();break;
   }
   else
    {
     ZYSTM32_back(100);
     delay_us(50);
     ZYSTM32_brake(100);
   }
  }
 }

最后我把文件打包压缩的下载链接放在这里：
https://download.csdn.net/download/a_golden_fish/12304570