基于Stm32f103紅外藍(lán)牙尋跡智能小車設(shè)計(jì)

本次項(xiàng)目中我們利用SMART103平臺(tái)中的硬件資源控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)、紅外遙控模塊從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的前進(jìn)，后退，左右轉(zhuǎn)彎以及速度調(diào)整，并能夠持續(xù)加減速。速度狀態(tài)通過LED指示狀態(tài)來識(shí)別。通過此次項(xiàng)目，可以掌握電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊跟紅外遙控模塊的使用、I/O口作為輸出模式時(shí)，CPU對(duì)I/O口的基本操作和控制，系統(tǒng)滴答定時(shí)器的工作原理、高級(jí)定時(shí)器TIM1的PWM調(diào)制原理、以及紅外遙控器的工作原理、對(duì)系統(tǒng)工作有個(gè)整體認(rèn)識(shí)。

                           

              圖中假定IN1、IN2分別對(duì)應(yīng)輸入1、0;電流流經(jīng)方向?yàn)辄S色熒光筆軌跡，驅(qū)動(dòng)電路一側(cè)電機(jī)電機(jī)正傳，反之輸入0、1電機(jī)反轉(zhuǎn)；同樣電路另一側(cè)原理相同。

General Purpose Input Output （通用輸入/輸出）簡稱為GPIO，或總線擴(kuò)展器，利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)I2C、SMBus或SPI接口簡化了I/O口的擴(kuò)展。當(dāng)微控制器或芯片組沒有足夠的I/O端口，或當(dāng)系統(tǒng)需要采用遠(yuǎn)端串行通信或控制時(shí)，GPIO產(chǎn)品能夠提供額外的控制和監(jiān)視功能。

在STM32中，每個(gè)GPI/O端口有兩個(gè)32位配置寄存器(GPIOx_CRL，GPIOx_CRH)，兩個(gè)32位數(shù)據(jù)寄存器(GPIOx_IDR和GPIOx_ODR)，一個(gè)32位置位/復(fù)位寄存器(GPIOx_BSRR)，一個(gè)16位復(fù)位寄存器(GPIOx_BRR)和一個(gè)32位鎖定寄存器(GPIOx_LCKR)。

根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)中列出的每個(gè)I/O端口的特定硬件特征，GPIO端口的每個(gè)位可以由軟件分別配置成如下8中工作模式：

• 輸入浮空                                                                      GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,
• 輸入上拉                                                                      GPIO_Mode_IPU = 0x48,
• 輸入下拉                                                                      GPIO_Mode_IPD = 0x28,
• 模擬輸入                                                                      GPIO_Mode_AIN = 0x0,
• 開漏輸出                                                                      GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,
• 推挽輸出                                                                         GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,
• 推挽式復(fù)用功能                                                        GPIO_Mode_AF_PP = 0x18
• 開漏式復(fù)用功能                                                        GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,
  

STM32的GPIO端口位配置表如下圖所示：

STM32的輸出模式配置如下表所示：

下面編寫電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊IO初始化函數(shù)：

脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“ Pulse Width Modulation” 的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)。簡單一點(diǎn)，就是對(duì)脈沖寬度的控制， PWM 原理如圖：

圖中，我們假定定時(shí)器工作在向上計(jì)數(shù) PWM模式，且當(dāng) CNT<CCRx 時(shí)，輸出 0，當(dāng) CNT>=CCRx 時(shí)輸出 1。那么就可以得到如上的 PWM示意圖：當(dāng) CNT 值小于CCRx 的時(shí)候， IO 輸出低電平(0)，當(dāng) CNT 值大于等于 CCRx 的時(shí)候，IO 輸出高電平(1)，當(dāng) CNT 達(dá)到 ARR 值的時(shí)候，重新歸零，然后重新向上計(jì)數(shù)，依次循環(huán)。改變 CCRx 的值，就可以改變 PWM 輸出的占空比，改變 ARR 的值，就可以改變 PWM 輸出的
頻率，這就是 PWM 輸出的原理。

STM3內(nèi)部PWM波產(chǎn)生原理：

PWM產(chǎn)生的流程:

• 使能定時(shí)器TIM1（高級(jí)定時(shí)器1）和相關(guān)IO口時(shí)鐘。使能定時(shí)器1時(shí)鐘：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
  

使能GPIOF時(shí)鐘：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

• 初始化IO口為復(fù)用功能輸出。函數(shù)：GPIO_Init();
  

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP; //復(fù)用功GPIOA8,GPIO9復(fù)用映射到定時(shí)器TIM1            

• 初始化定時(shí)器：ARR,PSC等：TIM_TimeBaseInit();
• 初始化輸出比較參數(shù):TIM_OC1Init();TIM_OC2Init();
  

• 使能預(yù)裝載寄存器：TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);
  

                            使能預(yù)裝載寄存器：TIM_OC2PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);

• 使能自動(dòng)重裝載的預(yù)裝載寄存器允許位TIM_ARRPreloadConfig(TIM1,ENABLE);
• 使能定時(shí)器，TIM_Cmd(TIM1,ENABLE);
• 不斷改變比較值CCRx，達(dá)到不同的占空比效果:TIM_SetCompare1();
  

一個(gè)通用的紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，如圖

編碼格式：

目前廣泛使用較普遍的兩種:一種是NEC Protocol 的PWM( 脈沖寬度調(diào)制) 標(biāo)準(zhǔn)；另一種是Philips RC-5 Protocol 的PPM( 脈沖位置調(diào)制) 標(biāo)準(zhǔn)。

NEC 標(biāo)準(zhǔn)（代表芯片WD6122）：遙控載波的頻率為38kHz( 占空比為1:3) ；當(dāng)某個(gè)按鍵按下時(shí)，系統(tǒng)首先發(fā)射一個(gè)完整的全碼，然后經(jīng)延時(shí)再發(fā)射一系列簡碼，直到按鍵松開即停止發(fā)射。NTC編碼，引導(dǎo)碼由一個(gè)9ms的載波波形和4.5ms的關(guān)斷時(shí)間構(gòu)成，它作為隨后發(fā)射的碼的引導(dǎo)，這樣當(dāng)接收系統(tǒng)是微處理器構(gòu)成的時(shí)候，能更有效地處理碼的接收與檢測及其它各項(xiàng)控制之間的時(shí)序關(guān)系。編碼采用脈沖位置調(diào)制方式（PPM）

利用脈沖之間的時(shí)間間隔來區(qū)分“0”和“1”：數(shù)據(jù)0 可用“高電平0.56ms ＋低電平0.56ms”表示，數(shù)據(jù)1 可用“高電平0.56ms ＋低電平1.68ms”表示。當(dāng)一個(gè)鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組108ms的編碼脈沖,這110ms發(fā)射代碼由一個(gè)引導(dǎo)碼(9ms）,一個(gè)結(jié)果碼（4.5ms）,8位地址碼,8位地址反碼,8位數(shù)據(jù)碼和這8位數(shù)據(jù)的反碼組成。如果鍵按下超過110ms仍未松開，接下來發(fā)射的代碼（連發(fā)碼）將僅由起始碼（9ms）和結(jié)束碼（2.25ms）組成。

編碼構(gòu)成：

• 初始化 GPIO_Pin_5并打開IO時(shí)鐘使能，打開復(fù)用時(shí)鐘，模式上 拉輸入，速度50MHZ。
  

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

• 將GPIO_Pin_5的外部中斷掛載到外部中斷線上。
  

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA, GPIO_PinSource5);

• 初始化外部中斷EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);
• 設(shè)置優(yōu)先級(jí)分組NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
• 設(shè)置搶占優(yōu)先級(jí)，響應(yīng)優(yōu)先級(jí)，              NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
• 在中斷服務(wù)函數(shù)中判斷紅外按鍵的狀態(tài);
• 通過命令解析函數(shù)獲取當(dāng)前按鍵的指令狀態(tài)int Remote_Process（void）;
  

中斷優(yōu)先級(jí)分組

通過獲取到的按鍵值，編寫小車控制的程序，并設(shè)置模式標(biāo)志位，切換模式完成小車的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止、加減速等功能。同時(shí)將當(dāng)前獲取到的速度值跟小車的模式狀態(tài)顯示到LCD1602上面。

Smartcar.rar (2.06 MB, 下載次數(shù): 321)

2017-12-18 23:47 上傳

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