使用STM32 再实现循迹/跟随/摇头避障小车

news2024/12/23 0:16:25

循迹小车

硬件介绍和接线

TCRT5000

使用方法和原理见89C52时期的介绍。

循迹小车需要使用两个TCRT5000，左侧的DO接到PB3；右侧的DO接到PB4

CubeMX

1. 在上节的基础上进行修改 + 配置两个传感器的GPIO

2. 惯例配置更新代码

Keil

注意，如果要使用PWM调速就必须全部是PWM调速，因为一旦使用PWM调速之后又使用其他motor.c中的前后左右，就会重置PB1和PB10的值，而如果要使用调速，PB1和PB10就必须一直为HIGH，使用PWM调速的优点是转弯平滑，缺点是电机很容易因为PWM波的有效电平持续时间过低而转不动。

如果不想用PWM调速，不仅不能调用PWM调速的函数，在main中也记得将PWM使能关闭，在Cube中要把PA1和PA2改回GPIO，不使用PWM调速的优点是电机动力充足，缺点是转弯不太平滑。

按照代码封装的方法，封装route_sensor.c和route_sensor.h:

route_sensor.c:

#include "route_sensor.h"
#include "motor.h"
#include "gpio.h"



void route_sensor_mode()
{
	if((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_RESET) && (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_RESET)){ //此时左右都没有检测到黑线，说明在轨迹上，直走, 两个灯都亮
		move_forward();
		//speed_left(180); //speed就是CCRx的值，理论在0到199之间，实际最好大于130
		//speed_right(180);
	}
	if((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_SET) && (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_RESET)){ //此时左模块检测到黑线，说明车身偏右即将离开轨道，此时需要左转修正，只有右灯亮
		move_leftturn();
		//speed_left(160); //speed就是CCRx的值，理论在0到199之间，实际最好大于130
		//speed_right(199);
	}
	if((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_RESET) && (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_SET)){ //此时右模块检测到黑线，说明车身偏左即将离开轨道，此时需要右转修正，只有左灯亮
		move_rightturn();
		//speed_left(199); //speed就是CCRx的值，理论在0到199之间，实际最好大于130
		//speed_right(160);
	}
	if((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_3) == GPIO_PIN_SET) && (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_4) == GPIO_PIN_SET)){ //此时左右都检测到黑线，说明不在轨迹上了，停止，两个灯都灭
		move_stop();
		//speed_left(0); //speed就是CCRx的值，理论在0到199之间，实际最好大于130
		//speed_right(0);
	}
	
}

route_sensor.h:

#ifndef __route_sensor_H__ // "XXXX"就是h文件的名字
#define __route_sensor_H__
 
void route_sensor_mode(void);
 
#endif

main.c:

#include "motor.h"
#include "route_sensor.h"

int main(void)
{
	//HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1); //打开Timer2的1号Channel, 1号通道对应 左轮
	//HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_2); //打开Timer2的2号Channel, 2号通道对应 右轮

  while (1)
  {
		route_sensor_mode();
  }
}

实现效果

实现效果和89C52时一样，所以不重复展示了。

循迹小车

硬件介绍和接线

红外避障模块

使用方法和原理见89C52时期的介绍。

跟随小车需要使用两个红外避障模块，左侧的DO接到PB5；右侧的DO接到PB6

CubeMX

1. 在上节的基础上进行修改 + 配置两个传感器的GPIO

2. 惯例配置更新代码

Keil

按照代码封装的方法，封装route_follow.c和route_follow.h:

route_follow.c:

#include "route_follow.h"
#include "motor.h"
#include "gpio.h"

void route_follow_mode()
{
	if((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_5) == GPIO_PIN_RESET) && (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_6) == GPIO_PIN_RESET)){ //此时左右都没有检测到黑线，说明在轨迹上，直走, 两个灯都亮
		move_forward();
	}
	if((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_5) == GPIO_PIN_SET) && (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_6) == GPIO_PIN_RESET)){ //此时左模块检测到黑线，说明车身偏右即将离开轨道，此时需要左转修正，只有右灯亮
		move_rightturn();
	}
	if((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_5) == GPIO_PIN_RESET) && (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_6) == GPIO_PIN_SET)){ //此时右模块检测到黑线，说明车身偏左即将离开轨道，此时需要右转修正，只有左灯亮
		move_leftturn();
	}
	if((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_5) == GPIO_PIN_SET) && (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_6) == GPIO_PIN_SET)){ //此时左右都检测到黑线，说明不在轨迹上了，停止，两个灯都灭
		move_stop();
	}
	
}

route_follow.h:

#ifndef __route_follow_H__ // "XXXX"就是h文件的名字
#define __route_follow_H__
 
void route_follow_mode(void);
 
#endif

main.c:

#include "motor.h"
#include "route_follow.h"

int main(void)
{
	//HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1); //打开Timer2的1号Channel, 1号通道对应 左轮
	//HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_2); //打开Timer2的2号Channel, 2号通道对应 右轮

  while (1)
  {
		route_follow_mode();
  }
}

实现效果

实现效果和89C52时一样，所以不重复展示了。

摇头避障小车

硬件介绍和接线

SG90舵机（实现摇头）

HC-SR04超声波测距模块（实现避障） 

由于驱动舵机使用的PWM也是周期为20ms的，所以可以直接用TIM1的CH3，对应PA2 

HC-SR04的Trig接PA5；Echo接PA4

CubeMX

1. 在上节的基础上进行修改 + 配置Trig和Echo的GPIO:

 

2. 打开TIM2的CH3的PWM，由于PSC和ARR已经设置过了所以不用设置，有效电平为HIGH也不用设置：

3. 打开TIM3，用作HC-SR04的计时器，并且只用来作为计数功能，并软件控制何时停止计数，因此只需要设置TIM2的PSC而不需要设置ARR。

神奇的事情又发生了...在前几个项目里，同样是HC-SR04的初始化，使用的是微秒级的延时，但是在这个项目里，又变回了毫秒级的延时？？？唯一的区别是，上个项目使用的是TIM2，此处是TIM3...

4. 惯例配置更新代码

Keil

按照代码封装的方法，封装SG90.c, SG90.h, HC_SR04.c, HC_SR04.h:

SG90.c:

#include "SG90.h"
#include "tim.h"

int angle;

void head_right()
{
	angle = 0;
	__HAL_TIM_SetCompare(&htim2, TIM_CHANNEL_3, 5); //0度
}
 
void head_middle()
{
	angle = 1;
	__HAL_TIM_SetCompare(&htim2, TIM_CHANNEL_3, 15); //90度
}
	
void head_left()
{
	angle = 2;
	__HAL_TIM_SetCompare(&htim2, TIM_CHANNEL_3, 25); //180度
}

SG90.h:

#ifndef __SG90_H__ // "XXXX"就是h文件的名字
#define __SG90_H__
 
void head_right(void);
void head_middle(void);
void head_left(void);
 
 
#endif

HC_SR04.c:

#include "HC_SR04.h"
#include "SG90.h"
#include "gpio.h"
#include "tim.h"
#include "motor.h"


double dist_middle;
double dist_left;
double dist_right;


 
void StartHC()
{
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET); //Trig写0
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET); //Trig写1
	HAL_Delay(10);
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET); //Trig写0
	
}
 
double get_dist()
{
	int cnt;
	double dist;
	
	StartHC();
	
	while((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_4)) == GPIO_PIN_RESET); //等待Echo变高的一瞬间
	HAL_TIM_Base_Start(&htim3); //TIM3开始计时
	__HAL_TIM_SetCounter(&htim3,0); //将TIM3的计数器置0
	
	while((HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_4)) == GPIO_PIN_SET); //等待Echo变低的一瞬间	
	HAL_TIM_Base_Stop(&htim3); //TIM3停止计时
	
	cnt = __HAL_TIM_GetCounter(&htim3);//求出计了多少次，由于计数一次经过的时间是1us
	dist = cnt*340/2*0.000001*100;  //求出距离
	
	return dist;
}

void deal_dist()
{
	dist_middle = get_dist();
	if(dist_middle > 35){ //如果距离大于35cm就可以前进
		move_forward();//前进
	}else if((dist_middle > 10) && (dist_middle < 35)){ //距离小于35cm但大于10cm时
		move_stop();//先停下
		head_left();//将测距传感器通过SG90转到左边
		dist_left = get_dist();
		HAL_Delay(300);//根据实际情况
		
		head_right();//将测距传感器通过SG90转到右边
		dist_right = get_dist();
		HAL_Delay(300);//根据实际情况
		
		if(dist_right > dist_left){ //哪边距离大往哪边转
			move_rightturn();
			HAL_Delay(300);//根据实际情况
			move_stop();
		}else{
			move_leftturn();
			HAL_Delay(300);//根据实际情况
			move_stop();
		}
	}else{ //当距离已经小于10cm时
		move_backward();//此时距离已经危险了，需要后退一下
		HAL_Delay(300);//根据实际情况
		move_stop();
	}
}

HC_SR04.h:

#ifndef __HC_SR04_H__ // "XXXX"就是h文件的名字
#define __HC_SR04_H__
 
void deal_dist(void);
 
#endif

main.c: 

#include "SG90.h"
#include "HC_SR04.h"

extern int angle;

int main(void)
{	
	//HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_1); //打开Timer2的1号Channel, 1号通道对应 左轮
	//HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_2); //打开Timer2的2号Channel, 2号通道对应 右轮
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim2, TIM_CHANNEL_3); //打开Timer2的3号Channel, 控制SG90
	head_middle();

  while (1)
  {
		if(angle != 1){ //如果不在中间的话，回到中间
			head_middle();
			HAL_Delay(300);
		}

		deal_dist();
		HAL_Delay(50); //重要

  }
}

实现效果

实现效果和89C52时一样，所以不重复展示了。

 

 

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