STM32智能小车—跟随小车和摇头避障小车

一、STM32跟随小车

1. 红外壁障模块分析

原理和循迹是一样的，循迹红外观朝下，跟随朝前

2. 跟随小车的原理

• 左边跟随模块能返回红外，输出低电平，右边不能返回，输出高电平，说明物体在左边，需要左转
• 右边跟随模块能返回红外，输出低电平，左边不能返回，输出高电平，说明物体在右边，需要右转

3. 跟随小车开发和调试代码

硬件接线

• B-1A -- PB0
• B-1B -- PB1
• A-1A -- PB2
• A-1B -- PB10
• 跟随模块（左） -- PB5
• 跟随模块（右） -- PB6

代码示例：

#define LeftWheel_Value HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_5)
#define RightWheel_Value HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_6)
// main函数里
while (1)
{
    if(LeftWheel_Value == GPIO_PIN_RESET && RightWheel_Value == GPIO_PIN_RESET)
        goForward();
    if(LeftWheel_Value == GPIO_PIN_SET && RightWheel_Value == GPIO_PIN_RESET)
        goRight();
    if(LeftWheel_Value == GPIO_PIN_RESET && RightWheel_Value == GPIO_PIN_SET)
        goLeft();
    if(LeftWheel_Value == GPIO_PIN_SET && RightWheel_Value == GPIO_PIN_SET)
        stop();
}

二、STM32摇头避障小车

1. 超声波模块介绍

使用超声波模块，型号：HC-SR04

• 怎么让它发送波 Trig ，给Trig端口至少10us的高电平
• 怎么知道它开始发了 Echo信号，由低电平跳转到高电平，表示开始发送波
• 怎么知道接收了返回波 Echo，由高电平跳转回低电平，表示波回来了
• 怎么算时间 Echo引脚维持高电平的时间！ 波发出去的那一下，开始启动定时器 波回来的拿一下，我们开始停止定时器，计算出中间经过多少时间
• 怎么算距离 距离 = 速度 （340m/s）* 时间/2

时序图：

2. 舵机模块介绍

 1. 什么是舵机

如下图所示，最便宜的舵机sg90，常用三根或者四根接线，黄色为PWM信号控制 用处：垃圾桶项目开盖用、智能小车的全比例转向、摄像头云台、机械臂等 常见的有0-90°、0-180°、0-360°

2. 怎么控制舵机

向黄色信号线“灌入”PWM信号

PWM波的频率不能太高，大约50HZ，即周期=1/频率=1/50=0.02s，20ms左右

确定周期/频率：

如果周期为20ms，则 PSC=7199，ARR=199

角度控制

0.5ms-------------0度； 2.5% 对应函数中CCRx为5

1.0ms------------45度； 5.0% 对应函数中CCRx为10

1.5ms------------90度； 7.5% 对应函数中CCRx为15

2.0ms-----------135度； 10.0% 对应函数中CCRx为20

2.5ms-----------180度； 12.5% 对应函数中CCRx为25

3. 摇头避障小车开发和调试代码

硬件接线

• sg90 -- PB9

cubeMX配置

代码实现

sg90.c

#include "sg90.h"
#include "gpio.h"
#include "tim.h"
void initSG90(void)
{
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim4,TIM_CHANNEL_4); //启动定时器4
    __HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_4, 17); //将舵机置为90度
}
void sgMiddle(void)
{
    __HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_4, 17); //将舵机置为90度
}
void sgRight(void)
{
    __HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_4, 5); //将舵机置为0度
}
void sgLeft(void)
{
    __HAL_TIM_SetCompare(&htim4, TIM_CHANNEL_4, 25); //将舵机置为180度
}

sg90.h

#ifndef __SG90_H__
#define __SG90_H__

void initSG90(void);
void sgMiddle(void);
void sgRight(void);
void sgLeft(void);

#endif

main.c

initSG90();
HAL_Delay(1000);

while (1)
{
    sgLeft();
    HAL_Delay(1000);
    sgMiddle();
    HAL_Delay(1000);
    sgRight();
    HAL_Delay(1000);
    sgMiddle();
    HAL_Delay(1000);
}

封装超声波传感器

超声波模块接线：

• Trig       --    PB7
• Echo     -- PB8

cubeMX配置

代码实现

sr04.c

#include "sr04.h"
#include "gpio.h"
#include "tim.h"

//使用TIM2来做us级延时函数
void TIM2_Delay_us(uint16_t n_us)
{
    /* 使能定时器2计数 */
    __HAL_TIM_ENABLE(&htim2);
    __HAL_TIM_SetCounter(&htim2, 0);
    while(__HAL_TIM_GetCounter(&htim2) < ((1 * n_us)-1) );
    /* 关闭定时器2计数 */
    __HAL_TIM_DISABLE(&htim2);
}

double get_distance(void)
{
    int cnt=0;
    //1. Trig ，给Trig端口至少10us的高电平
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET);//拉高
    TIM2_Delay_us(20);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);//拉低

    //2. echo由低电平跳转到高电平，表示开始发送波
    //波发出去的那一下，开始启动定时器
    while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_8) == GPIO_PIN_RESET);//等待输入电平拉高
    HAL_TIM_Base_Start(&htim2);
    __HAL_TIM_SetCounter(&htim2,0);

    //3. 由高电平跳转回低电平，表示波回来了
    while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_8) == GPIO_PIN_SET);//等待输入电平变低
    //波回来的那一下，我们开始停止定时器
    HAL_TIM_Base_Stop(&htim2);

    //4. 计算出中间经过多少时间
    cnt = __HAL_TIM_GetCounter(&htim2);

    //5. 距离 = 速度 （340m/s）* 时间/2（计数1次表示1us）
    return (cnt*340/2*0.000001*100); //单位：cm
}

sr04.h

#ifndef __SR04_H__
#define __SR04_H__

double get_distance(void);

#endif

main.c

while (1)
{
    if(dir != MIDDLE){
        sgMiddle();
        dir = MIDDLE;
        HAL_Delay(300);
    }
    disMiddle = get_distance();

    if(disMiddle > 35){
    //前进
    }
    else
    {
        //停止
        //测左边距离
        sgLeft();

        HAL_Delay(300);
        disLeft = get_distance();

        sgMiddle();
        HAL_Delay(300);

        sgRight();
        dir = RIGHT;
        HAL_Delay(300);
        disRight = get_distance();
    }
}

封装电机驱动

代码实现：

while (1)
{
    if(dir != MIDDLE){
        sgMiddle();
        dir = MIDDLE;
        HAL_Delay(300);
    }
    disMiddle = get_distance();

    if(disMiddle > 35){
        //前进
        goForward();
    }else if(disMiddle < 10){
        goBack();
    }else
    {
        //停止
        stop();
        //测左边距离
        sgLeft();
        HAL_Delay(300);
        disLeft = get_distance();

        sgMiddle();
        HAL_Delay(300);

        sgRight();
        dir = RIGHT;
        HAL_Delay(300);
        disRight = get_distance();

        if(disLeft < disRight){
            goRight();
            HAL_Delay(150);
            stop();
        }
        if(disRight < disLeft){
            goLeft();
            HAL_Delay(150);
        stop();
        }
    }
    HAL_Delay(50);
}