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探索STM32寻迹小车的奇妙世界

第一次发博客，以及第一次坐智能小车，可能有很多瑕疵和不足。

一、项目时间：2022.11.19~11.22

二、实现效果：小车进行循迹行驶

三、使用模块：

  1. STM32F103RCT6核心板 * 1
  2. L298N电机驱动模块 * 2
  3. TCRT5000L五路红外循迹传感器模块 * 1
  4. DC3V-6V黄色直流减速电机-TT * 4
  5. 锂电池组电源 12V * 2
  6. OLED屏幕-四针 * 1
  7. LM2596降压模块（新款DC-DC可调稳压电源模块）*1
  8. DC – DC 12V装3.3v 5v 12v 电源模块

四、基础使用方式：

  1. OLED显示循迹模块反馈状态【例如：10001】
  2. 电机驱动1【采用左右轮倒转实现拐弯】
  3. 电机驱动2【1块控制左轮，一块控制右轮】
  4. 循迹模式【转角力度不同】
  5. 降压模块【提供稳定3.3v供电】

五、代码：

1、OLED屏（就写一些用的到的函数）

/**
  * @brief  OLED显示数字（十进制，正数）
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~4
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：0~4294967295
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~10
  * @retval 无
  */
void OLED_ShowNum(uint8_t Line, uint8_t Column, uint32_t Number, uint8_t Length)
{
	uint8_t i;
	for (i = 0; i < Length; i++)							
	{
		OLED_ShowChar(Line, Column + i, Number / OLED_Pow(10, Length - i - 1) % 10 + '0');
	}
}

2、 电机控制

（1）PWM

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

#include "PWM.h"

void PWM_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;			//GPIO配置结构体定义
	TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;	//TIM配置结构体定义
	TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;//

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2 | RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);							//使能定时器时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);	//使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟
	
	//配置IO口模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;															  //复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;//配置输出引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;														  //设定引脚速率
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);																	  //根据结构体参数初始化GPIOA
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;			//复用推挽输出
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;	//配置GPIO端口
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		//设定引脚速率
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);					//根据结构体参数初始化GPIOB
	
	TIM_DeInit(TIM3);	//初始化TIM3
	TIM_DeInit(TIM2);	//初始化TIM2
	
	//配置时基单元 ————初始化TIM2,3的计数模式，分频值，重装载值等
	//公式：PWM频率   = CK_PSC / (PSC + 1) / (ARR + 1)
	//		PWM占空比 = CCR    / (ARR + 1)
	//		PWM分辨率 = 1      / (ARR + 1)
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = SPEED_PERIOD;				//重装载值ARR（设置下一个更新时间后，嵌入自动重装载寄存器的值）
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 36 - 1;			//预分频器PSC
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;			//时钟切割
	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;		//TIM向上计数模式
	TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);					//使用结构体参数初始化TIM2
	TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);					//使用结构体参数初始化TIM3
	
	//配置输出比较单元
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;				//选择定时器模式：TIM脉冲宽度调制模式2（模式二：计数时当计数器值超过设定值时输出有效电平，低于时输出无效电平）                          
	TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;	//比较输出使能
	TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = STARTER_SPEED;					//比较寄存器的值CCR
	TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;		//输出极性：TIM输出比较极性高（高电平是有效电平，还是低电平是有效电平）

	//使用结构体参数初始化TIM2输出PWM波形
	TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
	TIM_OC2Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
	TIM_OC3Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);
	TIM_OC4Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);

(2)运动设置（Motor）

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "PWM.h"
#include "Motor.h"
#include "Delay.h"


/*====================================
函数	：左边电机驱动函数
参数	：cont1  配置CCR1比较寄存器的值（占空比调整）
		  cont2  配置CCR2比较寄存器的值（占空比调整）
		  cont3  配置CCR3比较寄存器的值（占空比调整）
		  cont4  配置CCR4比较寄存器的值（占空比调整）
返回值	：无
描述	：当cont1大于0，cont2为0时候，电机1正转，反之则翻转
		  当cont1大于0，cont2为0时候，电机2正转，反之则翻转
====================================*/
void Motor_L_Cont(u16 cont1, u16 cont2, u16 cont3, u16 cont4)
{
	TIM2 -> CCR1 = cont1;
	TIM2 -> CCR2 = cont2;
	TIM2 -> CCR3 = cont3;
	TIM2 -> CCR4 = cont4;
}

/*====================================
函数	：右边电机驱动函数
参数	：cont1  配置CCR1比较寄存器的值（占空比调整）
		  cont2  配置CCR2比较寄存器的值（占空比调整）
          cont3  配置CCR3比较寄存器的值（占空比调整）
          cont4  配置CCR4比较寄存器的值（占空比调整）
返回值	：无
描述	：当cont1大于0，cont2为0时候，电机1正转，反之则翻转
		  当cont1大于0，cont2为0时候，电机2正转，反之则翻转
====================================*/
void Motor_R_Cont(u16 cont1, u16 cont2, u16 cont3, u16 cont4)
{
	TIM3 -> CCR1 = cont1;
	TIM3 -> CCR2 = cont2;
	TIM3 -> CCR3 = cont3;
	TIM3 -> CCR4 = cont4;
}

/*====================================
函数	：双边电机驱动函数
参数	：Speed--占空比
返回值	：无
描述	：通过直接调整占空比来改变驱动速度
====================================*/
void Motor_Speed_Adjust(u16 Speed)
{
	Motor_L_Cont(Speed + 1, 0, Speed + 1, 0);
	Motor_R_Cont(Speed, 0, Speed, 0);
//	Delay_ms(150);
	
}

/*====================================
函数	：左转
参数	：Speed--占空比
返回值	：无
描述	：通过直接调整占空比来改变驱动速度
====================================*/
void Motor_R(u16 Speed)
{
	Motor_L_Cont(0, Speed + 1, 0, Speed + 1);
	Motor_R_Cont(Speed, 0, Speed, 0);
	Delay_ms(2);
	
}
/*====================================
函数	：右转
参数	：Speed--占空比
返回值	：无
描述	：通过直接调整占空比来改变驱动速度
====================================*/
void Motor_L(u16 Speed)
{
	Motor_L_Cont(Speed + 1, 0, Speed + 1, 0);
	Motor_R_Cont(0, Speed, 0, Speed);
//	Delay_ms(2);
	
}


/*====================================
函数	：前进
参数	：Speed--占空比
返回值	：无
描述	：通过直接调整占空比来改变驱动速度
====================================*/
void Motor_Forword(u16 Speed)
{
	Motor_L_Cont(Speed, 0, Speed, 0);
	Motor_R_Cont(Speed, 0, Speed, 0);
//	Delay_ms(2); 
}

/*====================================
函数	：后退
参数	：Speed--占空比
返回值	：无
描述	：通过直接调整占空比来改变驱动速度
====================================*/
void Motor_Retreat(u16 Speed)
{
	Motor_L_Cont(0, Speed, 0, Speed);
	Motor_R_Cont(0, Speed, 0, Speed);
//	Delay_ms(150);
}

/*====================================
函数	：旋转（左右点击反方向转动）
参数	：fx 为1时，逆时针转动（左电机反转，右电机正转）
			 为0时，顺时针转动（左电机正转，右电机反转）
返回值	：无 
描述	：这里的	STARTER_SPEED, 为宏定义的初始化占空比参数，这里调用左右电机驱动
====================================*/
void Motor_Opposite(u16 fx,u16 Speed)
{
	if(fx)
	{
		Motor_L_Cont(0, Speed, 0, Speed);
		Motor_R_Cont(Speed, 0, Speed, 0);
	}
	else
	{
		Motor_L_Cont(Speed, 0, Speed, 0);
		Motor_R_Cont(0, Speed, 0, Speed);	
	}
//	Delay_ms(150);
}

/*******
功  能：停止
形  参：无
返回值：无
说  明：这里调用左电机驱动和右电机驱动函数，
******/
void Motor_Stop(void)
{
	Motor_L_Cont(0, 0, 0, 0);
	Motor_R_Cont(0, 0, 0, 0);
//	Delay_ms(150);
}

3、 循迹模块（Track）

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "stdio.h"
#include "Motor.h"
#include "PWM.h"
#include "OLED.h"

void Track_Init(void)//初始化
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
}

/*====================================
函数	：传感器状态打包函数
参数	：LED1~LED5
返回值	：LED
描述	：通过读取五个传感器的引脚状态
		 ，然后进行参数转换成一个，传输
		 到下一个调整函数
====================================*/
int Track_State(void)
{
	u16 LED_1, LED_2, LED_3, LED_4, LED_5,LED;
	LED_1 = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8);
	LED_2 = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_9);
	LED_3 = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_10);
	LED_4 = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_11);
	LED_5 = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_12);
	LED = (LED_1 * 10000) + (LED_2 * 1000)+ (LED_3 * 100) + (LED_4 * 10) + LED_5;
	return (LED);
}

/*====================================
函数	：运动轨迹调整函数
参数	：无
返回值	：无
描述	：通过检测引脚的状态确定此时距离
		 黑线的情况，同时做出相应命令
====================================*/
void Track_Adjust(void)
{
	u16 LED = Track_State();
	switch (LED)
	{
		case 00000: Motor_Stop(); break;
		case 11111: Motor_Stop(); break;//停止

		case 00110:
		case 10010:
		case 10110:
		case 00001:  
		case 00101:
		case 00011:
		case 10011: Motor_L(29); break;//左偏1级
		case 10111: Motor_L(30); break;//左偏2级
		case 00111: Motor_L(31); break;//左偏3级
		case 01111: Motor_L(32); break;//左偏4级

		case 01100:
		case 01001:
		case 01101:
		case 10000:
		case 10100:
		case 11000:
		case 11001: Motor_R(29); break;//右偏1级
		case 11101: Motor_R(30); break;//右偏2级
		case 11100: Motor_R(31); break;//右偏3级
		case 11110: Motor_R(32); break;//右偏4级
		
		case 01110:
		case 10101:
		case 10001:
		case 11011: Motor_Forword(33); break;//正常
		
		
		default: Motor_Forword(29); break;
}
	OLED_ShowNum(2,1,LED,5);
}

4、主函数

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "PWM.h"
#include "Motor.h"
#include "OLED.h"
#include "Track.h"

int main(void)
{
	Track_Init();  
	PWM_Init();
	OLED_Init();
	OLED_ShowString(1,1,"At this point:");
	while (1)
	{
		Track_Adjust();
	} 
}

六、不足的反思

  1. 在小车还未完全调好时，不要进行车身外光的大封装
  2. 烧入程序时，应断开外部电源
  3. 调试程序的顺序：先硬件，后软件
  4. 学习使用一块新的模块板时，应当提高耐心，找对资料，提高效率
  5. 要吃透所有代码
  6. 外接电源要与核心板共一个共同地
  7. 调试耗时长，需要考虑电池供电不足的问题

实现效果：

STM32寻迹小车–初试

七、代码源文件

链接：https://pan.baidu.com/s/1doJ__r4097pTRpF7ankL1Q
提取码：csdn

这次的程序一些也是借鉴来的，然后通过自己调试修改吧，占空比这块大家需要注意，因为我使用双电源且电压很高所以占空比很低，要相应的做出调整，欢迎纠错。

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