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单片机智能小车一直是大家很喜欢的小设计，智能小车的制作虽然难度不高，但是对于初学者来说，由于陌生，因此也总是觉得门槛高。事实上，很多东西都禁不起深挖，当你做完之后才会发现，原来也不过如此。
我计划在接下来的一段时间里，断断续续地给大家带来智能小车的相关设计，由易到难。涉及蓝牙控、WIFI控、NRF24L01控制，红外遥控控制，红外、超声波避障、寻迹等。每一篇都是一个完整的设计，有着完整的软硬件分析过程，希望可以给你帮助。
本节将制作一个超声波避障的小车。
一、原理简述
作为智能小车，最基本的一点肯定是解决电机驱动的问题。
现在市场上有许多适合小车电机驱动的模块，常见的有L298N、L9110S、DRV8833、TB6612等。这些芯片/模块各有优劣，但是控制原理和方法基本相似。这些芯片/模块的详细介绍可以参照第二章系统硬件设计，将详细地介绍上述几个芯片/模块的重要参数以及使用方法。
电机驱动解决后，接下来就是超声波模块。超声波配合舵机，可以轻松实现避障，使得小车看上去更加智能。
本设计主将以stm32为核心，配合电机驱动、舵机和超声波模块，实现小车的自动避障功能。
二、系统硬件设计
1.电机驱动选型
1.1 L298N
工作电压：2.5~46V，
单通道最大输出电流：2A，
逻辑电源（Vss）：4.5~7V，
低电平输入范围：-0.3~1.5V，
高电平输入范围：2.3~Vss，
可驱动两路电机。
应用电路图：
上述应用电路为参考电路，VS和VSS都可以使用5V（不建议使用3.3V），IN输入以及PWM可以使用5V或者3.3V单片机，注意PCB板布线适当加粗，且供电电池保持充足电量。
1.2 L9110
工作电压：2.5V~12V，
连续电流输出能力：DIP8 1.0A（8V）
SOP8 0.8A（8V），
输入高电平：2.5V~10V
输入低电平：<0.7V，
单路输出。
真值表：
应用电路图：
1.3 DRV8833
输入电压：2.7V~10.8V，
输出电流（VM = 5V，25°C 时），
– 采用 PWP/RTY 封装：每条 H 桥的 RMS 电流为 1.5A，峰值电流为 2A；
– 采用 PW 封装：每条 H 桥的 RMS 电流为500mA，峰值电流为 2A；
• 可以将输出并联，以实现
– 3A RMS 电流、4A 峰值电流（PWP 和 RTY 封装）；
– 1A RMS 电流、4A 峰值电流（PW 封装）；
可驱动两路电机。
应用电路图：
上述应用电路为参考电路，IN输入以及PWM可以使用5V或者3.3V单片机，注意PCB板布线适当加粗，且供电电池保持充足电量。
1.4 TB6612
输入电压：
VCC：2.7~5.5V 芯片小信号电源
VM：2.5~13.5V 电机供电
电流：MAX 1.0A VM>=4.5V
MAX 0.4A 2.5<=VM<4.5V
PWM：最大支持100KHz。
可驱动两路电机。
真值表：
应用电路图：
这些芯片各有优劣，可根据实际情况选择合适的芯片。在本设计中，将采用TB6612作为电机驱动。值得说明的是，目前TB6612已经停产，且价格相对高昂，请谨慎选择。（那为什么我会选择这个呢，因为我还有库存，顺便用了，哈哈哈哈）
2.系统整体硬件设计
在本设计中，硬件分为stm32主控制模块、TB6612电机驱动模块、超声波模块、舵机模块四个部分。其整体逻辑如下图所示：
这里需要注意电池的选型，建议选择三洋、松下、索尼等品牌，这些品牌的电池一般输出电流稳定，动力充足。不能贪便宜，否则到时候效果不佳，坑害的是自己。
3.stm32主控制模块
stm32最小系统板原理图如下所示（看不清请放大）：
stm32f103c8t6为意法半导体生产的一款高性能32位处理器，采用ARM cortex-M3为内核，在稳定运行的情况下，主频可高达72M，是传统51单片机的性能的几十倍，能完成许多复杂的功能。其最小系统主要包括：stm32芯片、复位电路、时钟电路、电源电路、代码烧录电路和boot选择电路。
stm32f103c8t6用着丰富的外设，例如GPIO、USART、ADC、PWM、TIMER、硬件SPI、硬件IIC、USB等。在本设计中，将会使用到的它的外设有：GPIO、TIMER和PWM。其中，GPIO和TIMER用于控制电机正反转、控制超声波测距以及舵机转向引脚的信号；PWM用于调节电机转速。
4.舵机云台
舵机云台采用常用的SG90，其实物图如下：
SG90只有三根线：VCC、GND和信号线（4-6V供电，信号引脚可用5V，也可用3.3V）。其中信号线就是控制舵机旋转的。控制原理图很简单，只需要控制单片机产生周期为20ms，高电平在0.5ms~2.5ms之间的一个方波，事实上，经过实际测试，周期在3-20ms都是可以的。舵机最大只能180°旋转，这里，我们以90°的位置为中心线，具体旋转情况如下（注意左右偏的参考点，这里只表示两种偏向）：
高电平为1.5ms时，舵机位于中心位置。
高电平为0.5ms时，舵机左偏90°。
高电平为2.5ms时，舵机右偏90°。
具体软件控制方法，将在软件部分详细介绍。
5.超声波模块
超声波测距模块的实物图如下：
超声波模块时利用声波在空气中传输的为原理而设计的。模块通过trig引脚启动声波，此时开始计时，当发出的声波遇到障碍物就会反弹，反弹回来的声波会被超声波模块的探头接收，此时echo引脚状态将发生改变，计时停止，根据声波在控制中传播速度，就可以很方便计算出超声波距离障碍物的距离。
此模块的供电为5V，trig和echo可接5V单片机，也可以接3.3V单片机。
三、系统软件设计
1.系统整体软件设计
软件的整体流程图如下：
stm32首先需要将所有需要用到外设进行初始化，然后进入主循环，不断地进行超声波测距并显示，当前方遇到障碍物时，将启动舵机左右旋转进行分别测距，并将两个距离值进行比较，然后车身往距离更大的一方旋转。如此往复，就完成了整个超声波避障的过程。
2.电机驱动及速度的控制
在本设计中，电机速度控制由两路PWM控制，分别接在了stm32的PB6和PB9上，为TIM4的通道一和通道四，但由于本设计使用的stm32具体型号为stm32f103c6t6，其外设并没有TIM4，因此，这里采用定时器周期变化产生PWM。事实上，可将TB6612的PWMA和PWMB直接接高电平，这样，电机将在该电压下最高功率运行，但是这样不利于控制。
在使用定时器周期变化产生PWM前，首先需要初始化TB6612连接stm32的所有GPIO，其初始化代码如下所示：
void TB6612_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //使能PB端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO口速度为50MHz
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //根据设定参数初始化
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_9);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO口速度为50MHz
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //根据设定参数初始化
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15);
}
为了使用这些GPIO方便，不妨使用宏定义来给这些GPIO重新起个名字，如下：
#define PWMA PBout(6)
#define PWMB PBout(9)
#define AIN1 PBout(14)
#define AIN2 PBout(13)
#define BIN1 PBout(15)
#define BIN2 PBout(12)使用stm32定时器，首先需要使能所在总线时钟，然后设置定时器定时时间及定时方式，打开定时器，最后编写定时器中断服务函数即可。其具体代码如下：
void TIM1_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE); //时钟使能
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
TIM_ITConfig(TIM1,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM3中断,允许更新中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM1_UP_IRQn; //TIM3中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级0级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级3级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); //使能TIMx外设
}
//定时器3中断服务程序
void TIM1_UP_IRQHandler(void) //TIM3中断
{
if (TIM_GetITStatus(TIM1, TIM_IT_Update) != RESET) //检查指定的TIM中断发生与否:TIM 中断源
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_Update ); //清除TIMx的中断待处理位:TIM 中断源
PWMA = !PWMA;
PWMB = !PWMB;
}
}然后在主函数中调用这两个函数，这里不妨控制定时器的频率为100KHz，产生的PWM频率为50KHz，占空比为50%，如下：
TB6612_GPIO_Init();
TIM1_Int_Init(719, 0);//72000000/720 = 100 000如果想让电机控制的速度更快，直接加大定时器3的占空比即可。
最后就是小车前进、后退，左转、右转和停止的控制了，这个相对简单，具体代码如下：
void go_straight(void)
{
AIN1 = 1;
AIN2 = 0;
BIN1 = 1;
BIN2 = 0;
}
void go_back(void)
{
AIN1 = 0;
AIN2 = 1;
BIN1 = 0;
BIN2 = 1;
}
void ture_right(void)
{
AIN1 = 1;
AIN2 = 0;
BIN1 = 0;
BIN2 = 1;
}
void ture_left(void)
{
AIN1 = 0;
AIN2 = 1;
BIN1 = 1;
BIN2 = 0;
}
void stop(void)
{
AIN1 = 0;
AIN2 = 0;
BIN1 = 0;
BIN2 = 0;
}至此，有关电机的控制结束，事实上，换用其他的电机驱动芯片，其驱动方式和上面驱动方式大同小异，甚至直接照搬照抄就可以。
3.舵机云台的控制
舵机云台的控制原理在前文中已经简单介绍过，软件部分，将采用PWM来控制舵机的转动。在原理图的设计中，舵机信号的控制引脚连接到了STM32的PB5，为定时器3的通道2，因此，这里需要开启stm32定时3通道2的PWM初始化。如下：
void TIM3_PWM_SG90_Init(u16 arr,u16 psc)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定时器3时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射 TIM3_CH2->PB5
//设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH2的PWM脉冲波形 GPIOB.5
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //TIM_CH2
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO
//初始化TIM3
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
//初始化TIM3 Channel2 PWM模式
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; //输出极性:TIM输出比较极性高
TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2
TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIM3
}同样，为了使用方便，这里将一些GPIO，频率，旋转角度等（这里需要联系舵机的控制原理来理解，这里就不再赘述）相关信息，用宏来定义：
#define TIM3_PWM_SG90_PERIOD (1200-1)
#define TIM3_PWM_SG90_PRESCALER (1200-1)
/* 频率50HZ 20ms */
#define SG90_PWM_FREQ 72000000/((TIM3_PWM_SG90_PERIOD)*(TIM3_PWM_SG90_PRESCALER))
#define SG90_CENTRE ((int)(1.5/20*TIM3_PWM_SG90_PERIOD))
#define SG90_RIGHT ((int)(0.5/20*TIM3_PWM_SG90_PERIOD))
#define SG90_LEFT ((int)(2.5/20*TIM3_PWM_SG90_PERIOD))PWM的频率为50Hz，及20ms，在主函数调用：
TIM3_PWM_SG90_Init(TIM3_PWM_SG90_PERIOD,TIM3_PWM_SG90_PRESCALER);//PWM频率=72000/((1200)*(1200))=50hz 后续只需要在需要控制舵机旋转时，调用函数即可，例如，我想控制舵机云台左转，这里这么操作：
TIM_SetCompare2(TIM3, SG90_LEFT);4.超声波测距
超声波的控制原理同样在硬件介绍章节中做了介绍。具体的可以查看超声波模块的数据手册。
首先，需要初始化一个定时器，用于后面对于声波发出到返回的计时，这里使用stm32的定时器2来计时，其初始化函数如下：
void TIM2_Ultrasonic_Init(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructer;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructer;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
/*定时器TIM2初始化*/
TIM_DeInit(TIM2);
TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_Period = 999;//定时周期为1000
TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_Prescaler = 71; //分频系数72
TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//不分频
TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructer);
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);//开启更新中断
NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructer);
TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);//关闭定时器使能
}然后就可以开始测距了。
需要控制超声波发出声波，如下：
GPIO_SetBits(TRIG_PORT, TRIG_PIN); //拉高信号，作为触发信号
delay_us(20); //高电平信号超过10us
GPIO_ResetBits(TRIG_PORT, TRIG_PIN);然后，需要等待超声波遇到障碍物回弹，同时开启定时器计时：
/*等待回响信号*/
while(GPIO_ReadInputDataBit(ECHO_PORT, ECHO_PIN) == RESET);
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//回响信号到来，开启定时器计数
while(GPIO_ReadInputDataBit(ECHO_PORT, ECHO_PIN) == SET);//回响信号消失
TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);//关闭定时器得到从定时器开启到结束的时间：
tim = TIM_GetCounter(TIM2);//获取计TIM2数寄存器中的计数值，一边计算回响信号时间得到这个时间后，根据声波在空气中传播的速度为340m/s（25℃），就可以得到超声波模块距离障碍物的大致距离（单位：cm）：
distance = (tim + overcount * 1000) / 58.0;//通过回响信号计算距离为了使得测量的距离更加准确和稳定，这里采用多次测量求平均值的方法：去掉一个最大值，去掉一个最小值，然后求平均值。如下：
float get_ultrasonic_distance(void)
{
float distance = 0;
u16 tim;
GPIO_SetBits(TRIG_PORT, TRIG_PIN); //拉高信号，作为触发信号
delay_us(20); //高电平信号超过10us
GPIO_ResetBits(TRIG_PORT, TRIG_PIN);
/*等待回响信号*/
while(GPIO_ReadInputDataBit(ECHO_PORT, ECHO_PIN) == RESET);
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//回响信号到来，开启定时器计数
while(GPIO_ReadInputDataBit(ECHO_PORT, ECHO_PIN) == SET);//回响信号消失
TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);//关闭定时器
tim = TIM_GetCounter(TIM2);//获取计TIM2数寄存器中的计数值，一边计算回响信号时间
distance = (tim + overcount * 1000) / 58.0;//通过回响信号计算距离
TIM2->CNT = 0; //将TIM2计数寄存器的计数值清零
overcount = 0; //中断溢出次数清零
delay_ms(1);
return distance; //距离作为函数返回值
}
void bubble(unsigned long *a, int n)
{
int i, j, temp;
for (i = 0; i < n - 1; i++)
{
for (j = i + 1; j < n; j++)
{
if (a[i] > a[j])
{
temp = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = temp;
}
}
}
}
float get_average_distance(void)
{
float Distance;
unsigned long ultrasonic[5] = {0};
int a,num = 0;
int lastDistance;
while (num < 5)
{
Distance = get_ultrasonic_distance();
while(((int)Distance >= 500 || (int)Distance == 0))
{
Distance = get_ultrasonic_distance();
}
if(Distance >0 || (int)Distance <500)
{
ultrasonic[num] = Distance;
//lastDistance=Distance;
num++;
delay_ms(10);
}
}
num = 0;
bubble(ultrasonic, 5);
Distance = (ultrasonic[1] + ultrasonic[2] + ultrasonic[3]) / 3;
return Distance;
//printf("Distance=%d\n",Distance);
}
至此，超声波测距介绍结束。
四、实物展示
五、完整原理图
六、完整代码
pwm.c
#include "pwm.h"
//TIM3 PWM部分初始化
//PWM输出初始化
//arr：自动重装值
//psc：时钟预分频数
void TIM3_PWM_SG90_Init(u16 arr,u16 psc)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定时器3时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3部分重映射 TIM3_CH2->PB5
//设置该引脚为复用输出功能,输出TIM3 CH2的PWM脉冲波形 GPIOB.5
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //TIM_CH2
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO
//初始化TIM3
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
//初始化TIM3 Channel2 PWM模式
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low; //输出极性:TIM输出比较极性高
TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2
TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIM3
}pwm.h
#ifndef __PWM_H
#define __PWM_H
#include "sys.h"
#define TIM3_PWM_SG90_PERIOD (1200-1)
#define TIM3_PWM_SG90_PRESCALER (1200-1)
/* 频率50HZ 20ms */
#define SG90_PWM_FREQ 72000000/((TIM3_PWM_SG90_PERIOD)*(TIM3_PWM_SG90_PRESCALER))
#define SG90_CENTRE ((int)(1.5/20*TIM3_PWM_SG90_PERIOD))
#define SG90_RIGHT ((int)(0.5/20*TIM3_PWM_SG90_PERIOD))
#define SG90_LEFT ((int)(2.5/20*TIM3_PWM_SG90_PERIOD))
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc);
void TIM3_PWM_SG90_Init(u16 arr,u16 psc);
#endif
car.c
#include "car.h"
void TIM1_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE); //时钟使能
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
TIM_ITConfig(TIM1,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM1中断,允许更新中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_UP_IRQn; //TIM3中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0; //先占优先级0级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级3级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); //使能TIMx外设
}
//定时器1中断服务程序
void TIM1_UP_IRQHandler(void) //TIM1中断
{
if (TIM_GetITStatus(TIM1, TIM_IT_Update) != RESET) //检查指定的TIM中断发生与否:TIM 中断源
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM1, TIM_IT_Update ); //清除TIMx的中断待处理位:TIM 中断源
PWMA = !PWMA;
PWMB = !PWMB;
}
}
void TB6612_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //使能PB端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO口速度为50MHz
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //根据设定参数初始化
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_9);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO口速度为50MHz
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //根据设定参数初始化
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15);
}
void go_straight(void)
{
AIN1 = 1;
AIN2 = 0;
BIN1 = 1;
BIN2 = 0;
}
void go_back(void)
{
AIN1 = 0;
AIN2 = 1;
BIN1 = 0;
BIN2 = 1;
}
void ture_right(void)
{
AIN1 = 1;
AIN2 = 0;
BIN1 = 0;
BIN2 = 1;
}
void ture_left(void)
{
AIN1 = 0;
AIN2 = 1;
BIN1 = 1;
BIN2 = 0;
}
void stop(void)
{
AIN1 = 0;
AIN2 = 0;
BIN1 = 0;
BIN2 = 0;
}car.h
#ifndef __CAR_H__
#define __CAR_H__
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#define PWMA PBout(6)
#define PWMB PBout(9)
#define AIN1 PBout(14)
#define AIN2 PBout(13)
#define BIN1 PBout(15)
#define BIN2 PBout(12)
void TIM3_Int_Init(u16 arr,u16 psc);
void TB6612_GPIO_Init(void);
void go_straight(void);
void ture_left(void);
void go_back(void);
void ture_right(void);
void stop(void);
#endif
ultrasonic.c
#include "ultrasonic.h"
/*记录定时器溢出次数*/
unsigned int overcount = 0;
void ultrasonic_gpio_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(TRIG_RCC, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(ECHO_RCC, ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = TRIG_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(TRIG_PORT, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ECHO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
GPIO_Init(ECHO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}
void TIM2_Ultrasonic_Init(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructer;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructer;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
/*定时器TIM2初始化*/
TIM_DeInit(TIM2);
TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_Period = 999;//定时周期为1000
TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_Prescaler = 71; //分频系数72
TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;//不分频
TIM_TimeBaseInitStructer.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructer);
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);//开启更新中断
/*定时器中断初始化*/
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
NVIC_InitStructer.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructer);
TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);//关闭定时器使能
}
void TIM2_IRQHandler(void) //中断，当回响信号很长是，计数值溢出后重复计数，用中断来保存溢出次数
{
if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update) != RESET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);//清除中断标志
overcount++;
}
}
float get_ultrasonic_distance(void)
{
float distance = 0;
u16 tim;
GPIO_SetBits(TRIG_PORT, TRIG_PIN); //拉高信号，作为触发信号
delay_us(20); //高电平信号超过10us
GPIO_ResetBits(TRIG_PORT, TRIG_PIN);
/*等待回响信号*/
while(GPIO_ReadInputDataBit(ECHO_PORT, ECHO_PIN) == RESET);
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//回响信号到来，开启定时器计数
while(GPIO_ReadInputDataBit(ECHO_PORT, ECHO_PIN) == SET);//回响信号消失
TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);//关闭定时器
tim = TIM_GetCounter(TIM2);//获取计TIM2数寄存器中的计数值，一边计算回响信号时间
distance = (tim + overcount * 1000) / 58.0;//通过回响信号计算距离
TIM2->CNT = 0; //将TIM2计数寄存器的计数值清零
overcount = 0; //中断溢出次数清零
delay_ms(1);
return distance; //距离作为函数返回值
}
void bubble(unsigned long *a, int n)
{
int i, j, temp;
for (i = 0; i < n - 1; i++)
{
for (j = i + 1; j < n; j++)
{
if (a[i] > a[j])
{
temp = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = temp;
}
}
}
}
float get_average_distance(void)
{
float Distance;
unsigned long ultrasonic[5] = {0};
int a,num = 0;
int lastDistance;
while (num < 5)
{
Distance = get_ultrasonic_distance();
while(((int)Distance >= 500 || (int)Distance == 0))
{
Distance = get_ultrasonic_distance();
}
if(Distance >0 || (int)Distance <500)
{
ultrasonic[num] = Distance;
//lastDistance=Distance;
num++;
delay_ms(10);
}
}
num = 0;
bubble(ultrasonic, 5);
Distance = (ultrasonic[1] + ultrasonic[2] + ultrasonic[3]) / 3;
return Distance;
//printf("Distance=%d\n",Distance);
}ultrasonic.h
#ifndef __ULTRASONIC_H__
#define __ULTRASONIC_H__
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#define TRIG_RCC RCC_APB2Periph_GPIOB
#define ECHO_RCC RCC_APB2Periph_GPIOB
#define TRIG_PIN GPIO_Pin_8
#define ECHO_PIN GPIO_Pin_7
#define TRIG_PORT GPIOB
#define ECHO_PORT GPIOB
void ultrasonic_gpio_init(void);
void TIM2_Ultrasonic_Init(void);
float get_ultrasonic_distance(void);
void bubble(unsigned long *a, int n);
float get_average_distance(void);
#endif
main.c
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "pwm.h"
#include "lcd1602.h"
#include "ultrasonic.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "car.h"
u8 display_buf[16] = {0};
int main(void)
{
float left_distance = 0.0;
float right_distance = 0.0;
float current_distance = 0.0;
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
delay_init();
LED_Init();
LCD1602_Init();
TIM3_PWM_SG90_Init(TIM3_PWM_SG90_PERIOD,TIM3_PWM_SG90_PRESCALER);//PWM频率=72000/((1200)*(1200))=50hz
ultrasonic_gpio_init();
TIM2_Ultrasonic_Init();
TB6612_GPIO_Init();
TIM1_Int_Init(719, 0);//72000000/720 = 100KHz
TIM_SetCompare2(TIM3, SG90_CENTRE);
delay_ms(1000);
while(1)
{
current_distance = get_average_distance();
sprintf((char *)display_buf, "dis:%3.0fcm ", current_distance);
LCD1602_Show_Str(0,0,display_buf, strlen((char *)display_buf));
if(current_distance <= 30.0) //距离小于30cm
{
stop(); //停止
delay_ms(100);
TIM_SetCompare2(TIM3, SG90_LEFT); //舵机左转
delay_ms(1000);
left_distance = get_average_distance(); //得到左边的距离
TIM_SetCompare2(TIM3, SG90_RIGHT); //右转
delay_ms(1000);
right_distance = get_average_distance(); //得到右边的距离
TIM_SetCompare2(TIM3, SG90_CENTRE);
delay_ms(1000);
if(left_distance > right_distance)
{
go_back();
delay_ms(600);
ture_left();
delay_ms(300);
}
else
{
go_back();
delay_ms(600);
ture_right();
delay_ms(300);
}
}
else
{
go_straight();
}
}
}
注：工程源码的模板参考正点原子stm32f103系列标准库版。
转自：https://blog.csdn.net/LH_SMD/article/details/123492372