基于STM32F103的红外循迹避障小车设计（含Proteus仿真）

基于STM32F103的红外循迹避障小车设计

红外循迹及红外避障实现较简单，无论是51单片机还是STM32单片机，其例程随处可见。但是完全可以运行的Proteus仿真，开源的并不多，更不要说基于STM32单片机的仿真。

下面跟大家聊聊基于STM32F103的红外循迹避障小车的Proteus仿真。

首先，我们来验证一下，Proteus软件能否对STM32进行仿真。

我所使用的是Proteus8.6版本，我们可以看到STM32芯片有以下几款：

我选用STM32F103R6芯片，进行点灯仿真，从而证明Proteus可以对STM32进行仿真实验。

可以看到运行之后，LED灯被点亮。

此部分程序（即STM32点亮LED）如下:

#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_led.h"
#include "bsp_key.h"



static void Delay(__IO uint32_t nCount)	 //简单的延时函数
{
	for(; nCount != 0; nCount--);
}



/**
  * @brief  主函数
  * @param  无  
  * @retval 无
  */
int main ( void )
{	
	LED_Init ();	//初始化 LED
	Key_GPIO_Config();
  macLED1_OFF ();
  macLED2_OFF ();
	macLED3_OFF ();
	
	while ( 1 )
	{
		if( Key_Scan(macKEY1_GPIO_PORT,macKEY1_GPIO_PIN) == KEY_ON  )
		
		{
			/*LED1反转*/
			  macLED1_TOGGLE() ;
				macLED2_TOGGLE() ;
				macLED3_TOGGLE() ;
				 //return main();
		}   
		
			
	/*	macLED1_ON ();			  // 亮 此处为流水灯程序
		Delay ( 22100 );
		macLED1_OFF ();		  // 灭

		macLED2_ON ();			  // 亮
		Delay ( 22100 );
		macLED2_OFF ();		  // 灭

		macLED3_ON ();			  // 亮
		Delay ( 22100 );
		macLED3_OFF ();		  // 灭	   
		*/
	}

}

下面开始红外循迹及避障的Proteus仿真：

红外循迹模块，选用此款，使用简单，价格便宜

其工作原理我不再赘述，其原理图如下图：

红外避障模块，对比之后，发现红外避障效果最好的，就是这款红外模块。

电机驱动模块，选择L298电机驱动，此驱动较常用，使用也较简单。

其原理图如下：

STM32单片机选择STM32F103C8T6，只需要买此小核心板即可，经济实惠。

单片机最小系统原理图：

电源部分原理图如下：

Proteus红外模块的仿真，只能用按键模拟，即单片机引脚检测0、1信号。

完整Proteus仿真图如下：

点击运行

大家可以看到，程序跑不动，显示在运行，但是程序无法正常循环

实践证明，Proteus仿真STM32只能进行简单的仿真，无法进行复杂仿真。不过仿真51单片机是完全没有问题的。

所以，我的建议，直接做实物，最终实物调试成功，没有任何问题

来张实物图片

部分程序如下，可参考

主程序

#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_SysTick.h"
#include "bsp_led.h"
#include 
#include 
#include "bsp_pwm_output.h" 
#include "infrared.h" 
#include "delay.h"
//全局变量
unsigned int Task_Delay[NumOfTask];

/**
  * @brief  主函数
  * @param  无
  * @retval 无
  */
int main(void)
{	
	
	  //初始化systick
	SysTick_Init();											//用于延时等操作
	SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;
	TIMx_PWM_Init();			//PWM波初始化
  infrared_Initial();		//红外初始化
	while(1)
	{
		if((infrared_Scan(infrared_5_GPIO_PORT,infrared_5_GPIO_PIN)==INFRARED_ON)&&\
			(infrared_Scan(infrared_6_GPIO_PORT,infrared_6_GPIO_PIN)==INFRARED_ON))//前方有障碍,必须两边同时检测到才能触发，否则均认为是误触
		{		
			DelayS(3);		//延迟3秒
			if((infrared_Scan(infrared_5_GPIO_PORT,infrared_5_GPIO_PIN)==INFRARED_ON)&&\
			(infrared_Scan(infrared_6_GPIO_PORT,infrared_6_GPIO_PIN)==INFRARED_ON))//仍旧有障碍
			{
					TIMx_Mode_Config(500,0,0,500);//右转500ms
		  		DelayMs(500);
				
			}
			else
			{
			     TIMx_Mode_Config(500,0,0,500);//直行500ms
					 DelayMs(500);
			}
			
		}
		else
		{
			if((infrared_Scan(infrared_3_GPIO_PORT,infrared_3_GPIO_PIN)==INFRARED_ON))//循迹，右侧内部传感器见到黑线，说明车身方向偏右
			    TIMx_Mode_Config(0,0,600,0);//轻微左转
			else if((infrared_Scan(infrared_2_GPIO_PORT,infrared_2_GPIO_PIN)==INFRARED_ON))//循迹，左侧内部传感器见到黑线，说明车身方向偏左
			    TIMx_Mode_Config(600,0,0,0);//轻微右转
			else if((infrared_Scan(infrared_4_GPIO_PORT,infrared_4_GPIO_PIN)==INFRARED_ON))//循迹，右侧外部传感器见到黑线，说明车身方向偏左
			    TIMx_Mode_Config(0,0,900,0);//剧烈左转
			else if((infrared_Scan(infrared_1_GPIO_PORT,infrared_1_GPIO_PIN)==INFRARED_ON))//循迹，左侧外部传感器见到黑线，说明车身方向偏左
			    TIMx_Mode_Config(900,0,0,0);//剧烈右转
			else
				 TIMx_Mode_Config(500,0,500,0);//直行
		}
	}

}

PWM波程序

#include "bsp_pwm_output.h" 

 /**
  * @brief  配置TIM3复用输出PWM时用到的I/O
  * @param  无
  * @retval 无
  */
static void TIMx_GPIO_Config(void) 
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

	/* 设置TIM3CLK 为 72MHZ */
//  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); 
	macTIM_APBxClock_FUN (macTIM_CLK, ENABLE);

  /* GPIOA and GPIOB clock enable */
  macTIM_GPIO_APBxClock_FUN (macTIM_GPIO_CLK, ENABLE); 

  /*GPIOA Configuration: TIM3 channel 1 as alternate function push-pull */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  macTIM_CH1_PIN;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;		    // 复用推挽输出
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(macTIM_CH1_PORT, &GPIO_InitStructure);

  /*GPIOB Configuration: TIM3 channel 2 as alternate function push-pull */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  macTIM_CH2_PIN;
  GPIO_Init(macTIM_CH2_PORT, &GPIO_InitStructure);

  /*GPIOB Configuration: TIM3 channel 3 as alternate function push-pull */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  macTIM_CH3_PIN;
  GPIO_Init(macTIM_CH3_PORT, &GPIO_InitStructure);
	
  /*GPIOB Configuration: TIM3 channel 4 as alternate function push-pull */
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  macTIM_CH4_PIN;
  GPIO_Init(macTIM_CH4_PORT, &GPIO_InitStructure);
	
}

/**
  * @brief  配置TIM3输出的PWM信号的模式，如周期、极性、占空比
  * @param  无
  * @retval 无
  */
/*
 * TIMxCLK/CK_PSC --> TIMxCNT --> TIMx_ARR --> TIMxCNT 重新计数
 *                    TIMx_CCR(电平发生变化)
 * 信号周期=(TIMx_ARR +1 ) * 时钟周期
 * 占空比=TIMx_CCR/(TIMx_ARR +1)
 */
void TIMx_Mode_Config(u16 CCR1_Val,u16 CCR2_Val,u16 CCR3_Val, u16 CCR4_Val)
{
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;


/* ----------------------------------------------------------------------- 
    macTIMx Channel1 duty cycle = (macTIMx_CCR1/ macTIMx_ARR+1)* 100% = 50%
    macTIMx Channel2 duty cycle = (macTIMx_CCR2/ macTIMx_ARR+1)* 100% = 37.5%
    macTIMx Channel3 duty cycle = (macTIMx_CCR3/ macTIMx_ARR+1)* 100% = 25%
    macTIMx Channel4 duty cycle = (macTIMx_CCR4/ macTIMx_ARR+1)* 100% = 12.5%
  ----------------------------------------------------------------------- */

  /* Time base configuration */		 
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999;       //当定时器从0计数到999，即为1000次，为一个定时周期
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;	    //设置预分频：不预分频，即为72MHz
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1 ;	//设置时钟分频系数：不分频(这里用不到)
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //向上计数模式
  TIM_TimeBaseInit(macTIMx, &TIM_TimeBaseStructure);

  /* PWM1 Mode configuration: Channel1 */
  TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;	    //配置为PWM模式1
  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;	
  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = CCR1_Val;	   //设置跳变值，当计数器计数到这个值时，电平发生跳变
  TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;  //当定时器计数值小于CCR1_Val时为高电平
  TIM_OC1Init(macTIMx, &TIM_OCInitStructure);	 //使能通道1
  TIM_OC1PreloadConfig(macTIMx, TIM_OCPreload_Enable);

  /* PWM1 Mode configuration: Channel2 */
  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = CCR2_Val;	  //设置通道2的电平跳变值，输出另外一个占空比的PWM
  TIM_OC2Init(macTIMx, &TIM_OCInitStructure);	  //使能通道2
  TIM_OC2PreloadConfig(macTIMx, TIM_OCPreload_Enable);

  /* PWM1 Mode configuration: Channel3 */
  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = CCR3_Val;	//设置通道3的电平跳变值，输出另外一个占空比的PWM
  TIM_OC3Init(macTIMx, &TIM_OCInitStructure);	 //使能通道3
  TIM_OC3PreloadConfig(macTIMx, TIM_OCPreload_Enable);

  /* PWM1 Mode configuration: Channel4 */
  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = CCR4_Val;	//设置通道4的电平跳变值，输出另外一个占空比的PWM
  TIM_OC4Init(macTIMx, &TIM_OCInitStructure);	//使能通道4
  TIM_OC4PreloadConfig(macTIMx, TIM_OCPreload_Enable);
  TIM_ARRPreloadConfig(macTIMx, ENABLE);			 // 使能TIM3重载寄存器ARR

  /* TIM3 enable counter */
  TIM_Cmd(macTIMx, ENABLE);                   //使能定时器3	
}

/**
  * @brief  TIM3 输出PWM信号初始化，只要调用这个函数
  *         TIM3的四个通道就会有PWM信号输出
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void TIMx_PWM_Init(void)
{
	TIMx_GPIO_Config();
	TIMx_Mode_Config(0,0,0,0);	
}

延时程序

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"

static u8  fac_us=0;//us延时倍乘数
static u16 fac_ms=0;//ms延时倍乘数

//初始化延迟函数
//当使用ucos的时候,此函数会初始化ucos的时钟节拍
//SYSTICK的时钟固定为HCLK时钟的1/8
//SYSCLK:系统时钟
void DelayInit()
{
	SysTick_CLKSourceConfig(SysTick_CLKSource_HCLK_Div8);	//选择外部时钟  HCLK/8
	fac_us=SystemCoreClock/8000000;	//为系统时钟的1/8  
	fac_ms=(u16)fac_us*1000;//非ucos下,代表每个ms需要的systick时钟数   
}

//延时nus
//nus为要延时的us数.		    								   
void DelayUs(unsigned long nus)
{		
	u32 temp;	    	 
	SysTick->LOAD=nus*fac_us; //时间加载	  		 
	SysTick->VAL=0x00;        //清空计数器
	SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;          //开始倒数	 
	do
	{
		temp=SysTick->CTRL;
	}
	while(temp&0x01&&!(temp&(1<<16)));//等待时间到达   
	SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;       //关闭计数器
	SysTick->VAL =0X00;       //清空计数器	 
}
//延时nms
//注意nms的范围
//SysTick->LOAD为24位寄存器,所以,最大延时为:
//nms<=0xffffff*8*1000/SYSCLK
//SYSCLK单位为Hz,nms单位为ms
//对72M条件下,nms<=1864 
void DelayMs(unsigned int nms)
{
	u32 temp;
	SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms;//时间加载(SysTick->LOAD为24bit)
	SysTick->VAL =0x00;           //清空计数器
	SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ;          //开始倒数  
	do
	{
		temp=SysTick->CTRL;
	}
	while(temp&0x01&&!(temp&(1<<16)));//等待时间到达
	SysTick->CTRL&=~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk;       //关闭计数器
	SysTick->VAL =0X00;       //清空计数器
}

void DelayS(unsigned int ns)//延时秒
{
	unsigned char i;
	for(i=0;i<ns;i++)
	{
		DelayMs(1000);
	}
}

涉及到STM32的设计，Proteus软件暂时无法进行完全的仿真，建议直接设计实物，调试实物代替仿真

分享决定高度，学习拉开差距

作为学习者给大家分享自己完成的此作品，希望对大家有帮助，当然上文若有不妥之处，欢迎指正。

欢迎大家留言，批评指正！