基于STM32红外避障小车的设计（有代码）

4c1l 发表于 2022-8-29 23:00

什么是避障小车用红外光电传感器，探测到物体即输出脉冲，输入到单片机中处理一下，再对电机驱动模块进行控制，实现壁障的功能，这样的避障小车又称为简单的避障机器人。
各种避障方法：
1、红外线避障 2、超声波避障
红外避障原理基本硬件红外发射管和接收管：分离式和一体式

变送电路：模拟量；数字量：将模拟量经过比较器输出开关量

4c1l 发表于 2022-8-29 23:02

选择模块简介：

不怕光HJ-IR2传感器 • 1、HJ-IR2相当于一个红外电子开关，检测到障碍输出低电平，平时高电平。。 • 2、前方有障碍物时，红外管发出的红外信号经红外接收管接收回来后，经集成的芯片放大，比较后，输出一低电平，点亮模块上的LED发光管，同时可以输出一个低平信号，信号可以作为单片机的信号输入检测控制外部各种驱动模块之用。 • 3、模块三线制，VCC为电原+5V，OUT为信号输出端，GND接电源负极。 • 4、探测距离大概为1~30CM(探测距离的长短和供电电压、电流还有周围环境有关，这里只作为参考） • 5、工作电压5V 工作电流 18-30ma左右。

4c1l 发表于 2022-8-29 23:02

2路壁障模块的输出：

在一般电子设计比赛等对壁障模块功能要求不高的场合，完全可以采用比较器输出开关量，这样编程简单，易于实现； 1路壁障模块模块则输出1路开关量，可以接单片机的普通输入IO 口；

4c1l 发表于 2022-8-29 23:03

路壁障模块原理：

根据小车的运行情况有以下几种运动方式：
若没有被任何一个探头检测到，小车直行；左边探头检测到物体时小车向右转；右这探头检测到物体时小车向左转 •；上述算法描述是最简单的红外壁障算法，如果有一定的速度需求，则在以上算法上进行改进。

4c1l 发表于 2022-8-29 23:04

壁障模块的安装调试步骤 :

将2路探头呈一行布置在智能车前方，探头朝前面，可以采用铜柱+螺丝方式固定；将中控板固定在车身上；正确连接中控板和探头的杜邦线；正确连接控制主板；将小车放到地面上，前方10CM处放物体，调节电位器，保证某探头在经过物体时，LED的状态不同。若无论怎么调节电位器，LED状态都不变化，则应该是杜邦线接触不好，要更换。

4c1l 发表于 2022-8-29 23:05

简单源码分析—IO口定义

4c1l 发表于 2022-8-29 23:31

简单源码分析—算法分析

4c1l 发表于 2022-8-29 23:32

主程序：

#include "stm32f10x.h"
#include "interface.h"
#include "LCD1602.h"
#include "IRCtrol.h"
#include "motor.h"
#include "UltrasonicCtrol.h"
#include "redvoid.h"

//全局变量定义
unsigned int speed_count=0;//占空比计数器 50次一周期
char front_left_speed_duty=SPEED_DUTY;
char front_right_speed_duty=SPEED_DUTY;
char behind_left_speed_duty=SPEED_DUTY;
char behind_right_speed_duty=SPEED_DUTY;

unsigned char tick_5ms = 0;//5ms计数器，作为主函数的基本周期
unsigned char tick_1ms = 0;//1ms计数器，作为电机的基本计数器
unsigned char tick_200ms = 0;//刷新显示

char ctrl_comm = COMM_STOP;//控制指令
char ctrl_comm_last = COMM_STOP;//上一次的指令
unsigned char continue_time=0;

int main(void)
{
delay_init();
GPIOCLKInit();
UserLEDInit();
// LCD1602Init();
// IRCtrolInit();
TIM2_Init();
MotorInit();
//UltraSoundInit();
RedRayInit();
ServoInit();

while(1)
{
if(tick_5ms >= 5)
{
tick_5ms = 0;
tick_200ms++;
if(tick_200ms >= 40)
{
tick_200ms = 0;
LEDToggle(LED_PIN);
}

VoidRun();

}

}
}

4c1l 发表于 2022-8-29 23:32

串口部分：
#include "uart.h"
#include "interface.h"

//UART function
//UART1 TxD GPIOA9 RxD GPIOA10
void USART1Conf(u32 baudRate)
{
USART_InitTypeDef USART_InitSturct;//定义串口1的初始化结构体

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//定义串口对应管脚的结构体

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);//打开串口管脚时钟
//USART1_Tx_Pin Configure
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;//输出引脚
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;//设置最高速度50MHz
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//推挽复用输出
GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStruct);//将初始化好的结构体装入寄存器

//USART1_Rx_Pin Configure
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//GPIO模式悬浮输入
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//输入引脚
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);//将初始化好的结构体装入寄存器

//USART1 Configure
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 , ENABLE);//时钟使能
USART_InitSturct.USART_BaudRate = baudRate;//波特率19200
USART_InitSturct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//数据宽度8位
USART_InitSturct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
USART_InitSturct.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验
USART_InitSturct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
USART_InitSturct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;//使能发送与接收
USART_Init(USART1 , &USART_InitSturct);//将初始化好的结构体装入寄存器
//USART1_INT Configure
USART_ITConfig(USART1 , USART_IT_RXNE , ENABLE);//使能接收中断
// USART_ITConfig(USART1 , USART_IT_TXE , ENABLE);
USART_Cmd(USART1 , ENABLE);//打开串口
USART_ClearFlag(USART1 , USART_FLAG_TC);//解决第一个数据发送失败的问题
}

void PutChar(u8 Data)
{
USART_SendData(USART1 , Data);
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);//等待发送完毕
}
void PutStr(char *str)//发送一个字符串
{
while(*str != '\0')
{
USART_SendData(USART1 , *str++);
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);//等待发送完毕
}
}

void PutNChar(u8 *buf , u16 size)
{
u8 i;
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET); //防止第一字节丢失
for(i=0;i<size;i++)
{
USART_SendData(USART1 , buf);
while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);//等待发送完毕
}
}

4c1l 发表于 2022-8-29 23:33

电机模块：
#include "motor.h"
#include "interface.h"
#include "stm32f10x.h"

//GPIO配置函数
void MotorGPIO_Configuration(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FRONT_LEFT_F_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(FRONT_LEFT_F_GPIO, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FRONT_LEFT_B_PIN;
GPIO_Init(FRONT_LEFT_B_GPIO, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FRONT_RIGHT_F_PIN;
GPIO_Init(FRONT_RIGHT_F_GPIO, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = FRONT_RIGHT_B_PIN;
GPIO_Init(FRONT_RIGHT_B_GPIO, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BEHIND_LEFT_F_PIN;
GPIO_Init(BEHIND_LEFT_F_GPIO, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BEHIND_LEFT_B_PIN;
GPIO_Init(BEHIND_LEFT_B_GPIO, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BEHIND_RIGHT_F_PIN;
GPIO_Init(BEHIND_RIGHT_F_GPIO, &GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = BEHIND_RIGHT_B_PIN;
GPIO_Init(BEHIND_RIGHT_B_GPIO, &GPIO_InitStructure);

}

//根据占空比驱动电机转动
void CarMove(void)
{

BEHIND_RIGHT_EN;

/* //左前轮
if(front_left_speed_duty > 0)//向前
{
if(speed_count < front_left_speed_duty)
{
FRONT_LEFT_GO;
}else
{
FRONT_LEFT_STOP;
}
}
else if(front_left_speed_duty < 0)//向后
{
if(speed_count < (-1)*front_left_speed_duty)
{
FRONT_LEFT_BACK;
}else
{
FRONT_LEFT_STOP;
}
}
else             //停止
{
FRONT_LEFT_STOP;
}*/

//右前轮
if(front_right_speed_duty > 0)//向前
{
if(speed_count < front_right_speed_duty)
{
FRONT_RIGHT_GO;
}else             //停止
{
FRONT_RIGHT_STOP;
}
}
else if(front_right_speed_duty < 0)//向后
{
if(speed_count < (-1)*front_right_speed_duty)
{
FRONT_RIGHT_BACK;
}else             //停止
{
FRONT_RIGHT_STOP;
}
}
else             //停止
{
FRONT_RIGHT_STOP;
}

//左后轮
if(behind_left_speed_duty > 0)//向前
{
if(speed_count < behind_left_speed_duty)
{
BEHIND_LEFT_GO;
} else             //停止
{
BEHIND_LEFT_STOP;
}
}
else if(behind_left_speed_duty < 0)//向后
{
if(speed_count < (-1)*behind_left_speed_duty)
{
BEHIND_LEFT_BACK;
} else             //停止
{
BEHIND_LEFT_STOP;
}
}
else             //停止
{
BEHIND_LEFT_STOP;
}

/* //右后轮
if(behind_right_speed_duty > 0)//向前
{
if(speed_count < behind_right_speed_duty)
{
BEHIND_RIGHT_GO;
} else             //停止
{
BEHIND_RIGHT_STOP;
}
}
else if(behind_right_speed_duty < 0)//向后
{
if(speed_count < (-1)*behind_right_speed_duty)
{
BEHIND_RIGHT_BACK;
} else             //停止
{
BEHIND_RIGHT_STOP;
}
}
else             //停止
{
BEHIND_RIGHT_STOP;
}*/
}

//向前
void CarGo(void)
{
front_left_speed_duty=SPEED_DUTY;
front_right_speed_duty=SPEED_DUTY;
behind_left_speed_duty=SPEED_DUTY;
behind_right_speed_duty=SPEED_DUTY;
}

//后退
void CarBack(void)
{
front_left_speed_duty=-SPEED_DUTY;
front_right_speed_duty=-SPEED_DUTY;
behind_left_speed_duty=-SPEED_DUTY;
behind_right_speed_duty=-SPEED_DUTY;
}

//向左
void CarLeft(void)
{
front_left_speed_duty=-20;
front_right_speed_duty=SPEED_DUTY;
behind_left_speed_duty=-20;
behind_right_speed_duty=SPEED_DUTY+10;//增加后轮驱动力
}

//向右
void CarRight(void)
{
front_left_speed_duty=SPEED_DUTY;
front_right_speed_duty=-20;
behind_left_speed_duty=SPEED_DUTY+10;//增加后轮驱动力
behind_right_speed_duty=-20;
}

//停止
void CarStop(void)
{
front_left_speed_duty=0;
front_right_speed_duty=0;
behind_left_speed_duty=0;
behind_right_speed_duty=0;
}

void MotorInit(void)
{
MotorGPIO_Configuration();
CarStop();
}

4c1l 发表于 2022-8-29 23:34

红外遥控配置：
#include "IRCtrol.h"
#include "interface.h"

unsigned char ir_rec_flag=0;//接收数据标志位 1 有新数据 0 没有
unsigned char IRCOM;

//use time3 realize delay systick已经在main函数中使用了，在中断中不能重复使用
void Time3Init(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_TimeBaseStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 1;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = (72 - 1);//72M / 72 = 1us
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Down;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
}

//1us 延时
void DelayUs(vu32 nCount)
{
u16 TIMCounter = nCount;
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
TIM_SetCounter(TIM3, TIMCounter);
while (TIMCounter>1)
{
TIMCounter = TIM_GetCounter(TIM3);
}
TIM_Cmd(TIM3, DISABLE);
}

//外部中断配置红外遥控配置
void IRCtrolInit(void)
{
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;//定义一个外部中断相关的结构体
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; //定义一个中断的结构体

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO , ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = IRIN_PIN;//配置使能GPIO管脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//配置GPIO模式,输入上拉
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//配置GPIO端口速度
GPIO_Init(IRIN_GPIO , &GPIO_InitStructure);

GPIO_EXTILineConfig(IRIN_PORTSOURCE , IRIN_PINSOURCE);
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = IRIN_EXITLINE;//将对应的GPIO口连接到中断线上
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;//中断事件类型，下降沿
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;//选择模式，中断型
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;//使能该中断
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);//将配置好的参数写入寄存器

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0); //阶级为0，不可嵌套
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = IRIN_IRQCH;//打开PINA_8的外部中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;//主优先级0，最高
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //子优先级，最低
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //使能该模块中断
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //中断初始化，将结构体定义的数据执行

Time3Init();
}

/*******************************************************************************
* 函数名：DelayIr
* 函数功能：0.14MS 延时
* 输入：无
* 输出：无
*******************************************************************************/
void DelayIr(unsigned char x)
{
while(x--)
{
DelayUs(140);
}
}

void IRIntIsr(void)
{
unsigned char j,k,N=0;
DelayIr(15);
if (IRIN==1)
{
   return;
   }
continue_time = 40;//连发信号，表示指令持续 40*5 = 200ms 无指令停车
                        //确认IR信号出现
while (!IRIN)          //等IR变为高电平，跳过9ms的前导低电平信号。
{DelayIr(1);}

for (j=0;j<4;j++)       //收集四组数据
{
for (k=0;k<8;k++)    //每组数据有8位
{
while (IRIN)          //等 IR 变为低电平，跳过4.5ms的前导高电平信号。
{DelayIr(1);}
while (!IRIN)       //等 IR 变为高电平
{DelayIr(1);}
while (IRIN)       //计算IR高电平时长
   {
DelayIr(1);
N++;
if (N>=30)
{
return;}                //0.14ms计数过长自动离开。
   }                      //高电平计数完毕
IRCOM=IRCOM >> 1;                //数据最高位补“0”
if (N>=8) {IRCOM = IRCOM | 0x80;}//数据最高位补“1”
N=0;
}//end for k
}//end for j

k = ~IRCOM;
if (IRCOM != k)
{
return; }

//指令转换

switch(IRCOM)
{
case 0x46: ctrl_comm = COMM_UP;break;
case 0x15: ctrl_comm = COMM_DOWN;break;
case 0x44: ctrl_comm = COMM_LEFT;break;
case 0x43: ctrl_comm = COMM_RIGHT;break;
case 0x40: ctrl_comm = COMM_STOP;break;
default :return;
}
ir_rec_flag = 1;

}

4c1l 发表于 2022-8-29 23:35

红外避障模块：
#include "redvoid.h"
#include "interface.h"
#include "motor.h"

extern char ctrl_comm;

//获取红外避障模块状态
char GetVoidStatus(void)
{
char left=0,right=0;
char count;
if(VOID_L_IO == BARRIER_Y)
{
count = 2;
while(--count)//10ms 采集2次均要采集到前面障碍物信息，滤波
{
if(VOID_L_IO == BARRIER_N)
break;
Delayms(1);
}
if(count == 0) left = 1;
}

if(VOID_R_IO == BARRIER_Y)
{
count = 2;
while(--count)//10ms 采集2次均要采集到前面障碍物信息，滤波
{
if(VOID_R_IO == BARRIER_N)
break;
Delayms(1);
}
if(count == 0) right = 2;
}

return left + right;
}

//延时的同时检测红外，一旦发生障碍物，就停止并跳出延时
void DelayCheck(int ms)
{
while(ms--)
{
Delayms(1);
if(VOID_NONE != GetVoidStatus())
{
CarStop();
return;
}
}
}

//红外避障处理
//处理方式：左边检测到后退500ms 右转500ms
// 右边检测到后退500ms 左转500ms
// 两边检测到后退700ms 右转500ms
// 没检测到直行
void VoidRun(void)
{
char status;
status = GetVoidStatus();

switch(status)
{
case VOID_LEFT:
ctrl_comm = COMM_RIGHT;CarBack(); Delayms(500); CarRight(); DelayCheck(500);
break;
case VOID_RIGHT:
ctrl_comm = COMM_LEFT;CarBack(); Delayms(500); CarLeft(); DelayCheck(500);
break;
case VOID_BOTH:
ctrl_comm = COMM_RIGHT;CarBack(); Delayms(700); CarRight(); DelayCheck(500);
break;
case VOID_NONE:
ctrl_comm = COMM_UP;CarGo();
break;
default: break;
}
}

zerorobert 发表于 2022-9-7 20:44

这个能检测小车的姿态吗

lzmm 发表于 2022-9-7 21:02

平衡车的算法和资料

Stahan 发表于 2022-9-7 22:03

这个能检测小车的姿态吗

earlmax 发表于 2022-9-8 10:01

这个小车的工程文件有吗

uiint 发表于 2022-9-8 13:12

如何调整小车的速度呢？

match007 发表于 2022-9-8 20:42

成品什么样？能展示么

myiclife 发表于 2022-9-11 15:43

没有完整的设计吗

primojones 发表于 2022-9-11 20:37

stm32的驱动代码怎么写

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基于STM32红外避障小车的设计（有代码）