摘
要：采用STM32F407VET6芯片作为核心系统板袁在Windows系统下Keil5软件开发平台中设计了一款基于
周东瑶，师文庆*，黄江，王楚虹
STM32的WiFi的智能小车控制系统袁该智能小车具有超声波避障尧自动寻迹尧温湿度检测尧无线传输等功能遥关键词：WIFI曰智能小车曰寻迹曰避障曰温湿度检测中图分类号：U469.7
文献标识码：A
文章编号：1672-545X（2019）08-0058-04
0引言
现在智能机器人技术极速发展袁并广泛应用于各个行业之中袁尤其是多功能智能车成为了主流趋势袁也是自动控制领域中的一个研究热点遥智能车作为智能车辆的载体袁是集传感器技术尧人工智能技术尧自动控制技术尧车辆工程控制于一体的综合技术袁是未来的智能汽车发展模型[1]遥无线控制智能车可应用于国防尧航空航天尧工业以及一些服务型行业中袁如应用于国防中的无人驾驶战车袁应用于灾害处理尧工业上危险地区的数据采样和故障处理等遥同时随着我国现代人工作尧生活节奏的加快和人口老龄化加剧袁人们更加需要智能车的协助袁可以提高劳动生产效率[2]遥
2002年袁我国科技部正式启动了野十五冶科技攻
的控制来完成各项功能遥控制器发送开始信号给温湿度检测模块袁使其检测温湿度袁并将数据传回控制器袁并将这些数据通过WiFi无线传输模块显示到上位机中曰通过控制器对舵机尧超声波避障模块尧寻迹模块的控制袁接收其返回的信息完成避障尧寻迹的功能曰通过上位机的控制信号对STM32控制器进行操控实现对小车的控制[3]遥设计总框图如图1所示遥
温湿度
检测模块超声波模块
电机驱动模块直流减速电机
STM32控制器
WiFi无线传输模块
舵机五路寻迹模块
上位机显示与控制信号
要智能交通系统关键技术开发和关计划重大项目要要
示范工程袁这其中的一个重要内容就是进行车辆安全和辅助驾驶的研究遥对机电一体化人才的培养也越来越重视袁主要体现在面向大学生的各种大型创新创业训练项目的比赛上袁如全国大学生野恩智浦冶杯智能汽车竞赛等袁鉴此袁设计一种基于STM32的WiFi智能小车遥
图1设计总框图
2硬件实现
硬件部分由主控芯片尧电源尧电机驱动尧WiFi模块尧自动寻迹模块尧温湿度传感器等部分组成遥首先袁需要一个芯片来完成小车的控制袁小车运动则需要电源以及电机驱动袁本设计的小车功能中袁遥控功能需要用到WiFi模块曰自动寻迹通过五路寻迹模块来实现曰避障功能通过超声波模块以及舵机配合来实现曰环境的温湿度通过温湿度传感器采集数据遥具体各部分叙述如下遥2.1最小系统模块
最小系统模块是采用STM32F407VET6最小系
1系统方案概述
系统是一个基于STM32的袁由WIFI无线传输模块尧超声波避障模块尧寻迹模块尧驱动模块尧温湿度检测模块等组成的遥整个系统需要一个相对稳定的符合需求的架构袁STM32核心控制器通过对各个模块
收稿日期：2019-05-05
作者简介：周东瑶渊1997-冤袁男袁广东河源人袁本科袁研究方向院电子科学与技术遥通讯作者：师文庆渊1971-冤袁男袁甘肃天水人袁博士袁教授袁主要研究物理电子以及激光应用技术方面遥
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统板袁板上有充足的资源供给智能小车使用袁最小系统控制整个系统袁经测试稳定可靠遥2.2电源稳压模块
供电稳定是小车正常运行的基础袁只有供电稳定才能有稳定的系统袁所以必须要有个合格的电源模XL4015E1块袁本设降计压使用稳压四块模块3.7的降V压的至锂不同电池电袁经压过对两不同
个模块供电遥一个降至12V并保持稳定之后为小车电机进行供电袁另一个降至5V为最小系统供电遥2.3驱动模块
本设计采用的是小车底盘自带的强磁直条双轴减速电机袁比速可达1颐48袁并采用L298N电机驱动模块袁其内部有两个完整的H桥高电压和较大电流全桥式的驱动器袁一个全桥就可以保证一个直流电机的正反转袁其接收的是标准的TTL逻辑电平信号袁可以驱动46V2A以下的电机遥2.4寻迹模块
本设计采用了五路黑白线寻迹模块袁即由六对红外对管构成袁五对用于寻迹袁一对用于避障袁每对发射管会发出一定频率的红外射线袁若遇到可反射光的物体袁红外射线就会反射回来被接收管吸收袁输出高电平袁当测到黑线时袁则无法反射袁该对管对应的管脚输出低电平遥2.5超声波避障模块
本设计选用了HC-SR04超声波模块袁采用IO口TRIG触发测距袁给模块发送一个最少10滋s的高电平信号袁模块就会自动发送8个40kHz的方波并检ECHO测是否有信号返回遥若有信号返回袁则通过设定成就是超的声波IO从口发输射出到一返个回高电的时平间袁遥高电所以平袁持测续试的距时离间
=高电平时间*声速冤/2袁由于超声波检测范围有限袁所以加装了一个舵机模块袁通过舵机带动超声波模块旋转到不同角度袁然后检测不同角度的前方是否存在障碍物袁能使超声波测量范围加大袁更好地实现避障功能遥
此模块提供2cm~400cm的非接触式距离感测功能袁测距精度高达3mm曰模块包括超声波发射器尧接收器与控制电路遥2.6温湿度检测模块
本设计使用了DHT11温湿度检测模块袁DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度的复合传感器遥它采用专用的温湿度传感技术和数字模块采集技术袁以确保产品具有极高的可靠性与长期稳定性遥
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2.7WIFI无线通信模块
本设计选用了ESP-01SWiFi模块袁该模块采用的核心处理器ESP8266遥虽然尺寸小袁但是封装集成了MCU业160袁界带领有先16的位Tensilica精简L106超低功耗32位微型LNATCP/IP袁MHz此模两块种支持标[5]袁并集模式袁主频可支持80MHz和准成的了IEEE802.11Wi-FiMAC/BB/RF/PA/b/g/n协议网功能袁协也议可栈构袁建可独使用立的此网络模块控为制现器有的[6-7]遥
设备添加联袁3软件实现
本设计包括多个子模块袁需要设计子函数的模块有院超声波测距模块尧寻迹模块尧驱动模块尧传输模块尧舵机模块和温湿度检测模块等遥主函数中通过标志位的数值进入相对应的模式子函数中袁默认为手动遥控模式子函数袁每个模式下袁都会判断是否到达中断定时时间袁进入中断时运行温湿度采集函数袁以实时在上位机显示小车周围环境的温湿度遥程序总框图如下图2所示遥
开始
USART尧TIM尧相关IO口等初始化是
中断定时时间到
温湿度检测子函数否
WiFi输子函数数
据传模式选择
模式1模式2模式3遥控模式模式子函数
寻迹模式避障子函数
子函数
图2主函数流程框图
3.1电机控制程序
本设计用L298N驱动芯片来驱动直流减速电机袁其中通过控制四个IO口输出的值来分别控制两个电机的正反转袁初始化一个定时器用来输出不同占空比的PWM波来控制电机转速袁就能很好地控制电PB6机IN2尧的PB7转尧速PB8和尧正反转遥本设计设置STM32芯片的时袁尧两IN3个尧电IN4机袁PB9正当转曰PB6管脚反之和分为反PB8别为转为L298N遥接1下袁PB7芯来使用和片PB9的IN1定时为尧器04使PB6尧PB7尧PB8尧PB9输出不同PWM袁来控制电机
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渊EquipmentManufacturingTechnologyNo.08袁2019的转速袁通过上述步骤袁就能控制电机的转速及旋转方向了遥用定时器4输出PWM控制电机程序流程图如图3所示遥
时钟使能
定时器4初始化
四个控制IO口初始化
模式选择
小小小小车车车小车前后左车右停进
退
转
转
止
图3电机驱动函数流程框图
3.2寻迹程序
选用的BFD-1000五路黑白线寻迹模每对红外对管都对应着一个GPIO口袁用来检测返回的信号袁根据返回的信号来判断是否沿着制定好的黑色路线行进袁若偏离了袁则调节PWM波来控制电机左右轮的转速以达到调节方向的作用遥红外管初始化和检测程序如图4所示遥
时钟初始化
相关GPIO口初始化
检测GPIO口状态
调节方向
图4寻迹函数流程框图
3.3超声波避障程序
通过一个舵机和一个超声波模块组合起来实现超声波避障功能袁所以需要两个模块的配合完成袁如果前方有障碍物袁舵机将带动超声波模块分别转角到不同方向袁然后再次启动超声波测距袁然后选择继续前进的方向遥控制舵机需要使用定时器输出PWM波产生不同占空比来控制舵机的转角度数遥
而超声波模块工作需要两个IO口袁一个输出触发PE5信号尧PE6TRIG分别袁设另置一为个输ECHO入回和响信号TRIGECHO袁PE6输袁此出处一将个
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高电平时袁超声波模块会发送八个40kHz的方波袁随后超声波模块会马上检测系统有没有返回的信号袁STM32若接收芯到片返做回处理的高电袁即平PE5信号高电袁则平保通过持的ECHO时间传就是回
超声波信号发出到返回所用的时间袁使用此时间乘
以声速再除以二则为小车与前方障碍物的距离[8-9]遥本设计采用定时器5来计数遥流程框图如图5所示遥
时钟初始化定时器5初始化
PE5尧PE6初始化
启动超声波模块
S约100钥
NO
舵机旋转到不同角YES
度测量距离
选择最佳前进方向
前进
图5距离检测函数流程框图
3.4温湿度检测程序
DHT11当从STM32低功耗芯模片式向转模换为高块此速发模出式开袁始当开信始号信号后袁
结束后立马发送响应信号和数据袁并触发一次信号
采集袁随后转换到低功耗模式袁若无开始信号袁DHT11不会主动进行温湿度采集袁本设计设置PE0来发送以及接受此模块的信号袁通过处理PE0所接受到的数据转换为温湿度遥程序流程框图如上图6所示遥
时钟初始化
PEO初始化
发送开始信号
接收数据
处理数据
得出温湿度
图6温湿度检测函数流程框图
3.5WiFi数据传输程序
采用的ESP-01s串口WiFi模块需要将开发板的串口配置好袁然后给WiFi发送指令以配置WiFi的
名称尧密码尧模式等袁之后才能正常地使用WiFi模块袁使用串口中断来接收或发送数据袁才不会影响其他模式的运行遥流程框图如图7所示遥
相关IO口初始化
配置WiFi
重启WiFi
是否有中断产生
否
是
发送/接收数据
图7WiFi数据传输流程框图
4测试实验
小车默认是手动遥控模式袁即可通过上位机对小车发送指令进行遥控袁使小车完成前尧进后退等各项动作袁可任意切换到自动寻迹模式或者避障模式中袁每个模式运行中都可以随时通过上位机来切换模式曰在自动寻迹模式中袁小车可以通过红外对管检测地面上的黑色线路自行调整方向以沿着黑线前进曰在避障模式中袁小车会根据超声波模块和舵机配合检测前方不同方向是否存在障碍物来选择最佳的前进方向曰在每个模式中都会使用定时中断来检测温湿度袁并将WiFi模块将数据传输至上位机显示遥小车成品如图8所示袁上位机显示如图9所示遥
图8小车成品图图9上位机显示图
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在手动控制模式下袁小车能够迅速接收到上位机的发送的前进尧后退尧旋转尧切换模式等指令并准确的完成指令曰在空地中设计出一条有若干障碍物的路线袁自动避障模式中袁小车能够迅速检测到障碍物并调节到最合适的方向进行前进曰在空地上设计出一条2cm宽的黑色路线袁在自动寻迹模式下袁小车能够很准确的沿着黑线行进曰上位机上也能够实时显示小车周边环境的温室度数据遥
5结束语
高WiFi本袁可智设以增加能小计车是更袁基多与的其于模他STM32F407VET6块智来能完小成车更相多比的袁其芯功可开片的能袁本发一设度很
款
计仅做了几个功能袁本设计一共有三种模式袁默认是手动遥控模式袁通过上位机对小车发送指令进行遥控袁可任意切换到自动寻迹模式或者避障模式中袁在每个模式中都会定时检测温湿度袁并将数据传输至上位机显示袁而且每个模式中都可以随时通过上位机来切换模式遥
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智能小车寻迹避障系渊下转第83页冤
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DesignofaWirelessSwitchExperimentalDeviceBasedonHT-12E/D
XUYi
渊DalianVocational&TechnicalCollege袁DalianLiaoning116037袁China冤
Absrtact：Wirelessremotecontrolreferstotherealizationofnon-contactremotecontrolofthecontrolledtarget.Comparedwithwiredandinfrareddevices袁wirelessremotecontrolandtransmissionimprovethefreedomofmovement袁makingitwidelyusedinindustrialcontrol袁aerospace袁smarthomeandotherfields.TheexperimentaldeviceofwirelessswitchintroducedinthispaperincludesthetransmittercircuitbasedonHT-12Eandthere原ceivercircuitbasedonHT-12D.Eachpartisequippedwithcircuitdiagramsandphysicaldevicediagrams.Thecompositionandfunctionsofeachpartareintroducedindetail.Theexperimentaldevicehasthecharacteristicsofsimplemanufacture袁compactsize袁convenientoperationandflexiblefunctionrealization.Itisverysuitableforrelevantmajorsasteachingfacilitiesforstudents.
Keywords：wirelessremotecontrol曰encodingcircuit曰decodingcircuit
渊上接第61页冤ZHOUDong-yao袁SHIWen-qing*袁HUANGJiang袁WANGChu-hong渊CollegeofElectronicandInformationEngineering袁GuangdongOcean
University袁ZhanjiangGuangdong524088袁China冤
Abstract：ThispaperintroducesanintelligentcarbasedonSTM32F407VET6chip袁andthecoresystemisde原signedinKeil5softwaredevelopmentplatformunderWindowssystem.Thisintelligentcarhasmanyfactionssuchasultrasonicobstacleavoidance袁auto-guiding袁temperatureandhumiditymeasurementandwirelesstransmission.Keywords：WIFI曰intelligentcar曰tracing曰obstacleavoidance曰temperatureandhumiditydetection
渊上接第75页冤
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DesignofWIFIintelligentcarBasedonSTM32
StructuralDesignofVibratoryCompactionMoldingMachine
RENFeng袁YAOYun-shi袁ZHAOMing-ming袁LIUHuan-jian袁YANGFaMinistryofEducation袁Chang爷anUniversity袁Xi爷an710064袁China冤
Abstract：Inmodernsemi-rigidbaselaboratoryresearch袁vibratorycompactionmoldingmachineisanindispens原abletestequipment.Thevibratorycompactionmoldingmachinecansimulatetheconstructionconditionsoftheon-siterollertoalargeextent袁whichcaneffectivelyguidetheconstructionqualityonsite.However袁theoverallstructureoftheexistingvibratingcompactionmoldingmachinehasalargeoverallshape袁andhasnodampersignedasawhole袁andtheselectionandguidanceofkeycomponentsandtheircheckcalculationwerecarriedout.testmoldandaclampingdevicethereof.
Themoldingmachineiscomposedofaframe袁aliftingdevice袁avibrationdevice袁avibrationdampingdevice袁a
渊KeyLaboratoryofRoadConstructionTechnologyandEquipment袁
mechanism袁noisepollutionandotherdefects.Aimingatthis袁avibratorycompactionmoldingmachinewasde原
Keywords：semi-rigidbase曰vibrationcompaction曰rubberdamping
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