论文总字数：32553字

摘 要

智能小车，又名自主移动机器人，是通过传感器感知环境，完成一定功能的机器人系统。在如今，自动化技术不断的进步，智能小车也在环境中取得了不错的进展。它可以按照预先设置的模式在特定的环境中自动运行或根据控制者的意愿完成相应动作。

结合环境本次设计主要分析了基于STM32F103的红外遥控超声波避障系统，采用模块化设计方案。此系统主要包括STM32103C8T6核心板、BST-4WD扩展板、电机驱动模块、红外遥控模块、超声波避障模块、舵机模块等。以STM32核心板及其扩展电路实现小车的整体功能。

论文主要对小车的组成部件进行阐述与原理解释，明确了各个传感器的工作方式与实现。运动模式选择控制及速度调节由红外遥控发送接收，单片机解码实现。避障功能由超声波传感器实现，并分析环境中常见的障碍物类型，针对此设计不同的避障策略。程序在开发环境Keil uVision5下编写控制程序。本系统涉及无线通信技术、嵌入式技术、传感器原理、遥控技术、测距技术等，结合ARM芯片的编程思路，具有较高的实用性与学习价值。

关键词：STM3232F103；单片机；红外遥控；超声波避障

Research on Smart Car Based on STM32

Abstract

Smart car, also known as autonomous mobile robot, is a robot system that perceives the environment through sensors and completes certain functions. Nowadays, with the continuous advancement of automation technology, smart cars have also made good progress in the environment. It can run automatically in a specific environment according to a preset mode or complete corresponding actions according to the wishes of the controller.

Combined with the environment, this design mainly analyzes the car control system based on STM32F103, and adopts a modular design scheme. This system mainly includes STM32103C8T6 core board, BST-4WD expansion board, motor drive module, infrared remote control module, ultrasonic obstacle avoidance module, steering gear module, etc. The STM32 core board and its expansion circuit are used to realize the overall functions of the car.

The thesis mainly elaborates and explains the principle of the components of the trolley, and clarifies the working mode and realization of each sensor. Movement mode selection control and speed adjustment are sent and received by infrared remote control and realized by single-chip decoding. The obstacle avoidance function is realized by the ultrasonic sensor, and the common obstacle types in the environment are analyzed, and different obstacle avoidance strategies are designed for this. The program is programmed under the development environment Keil uVision5. This system involves wireless communication technology, embedded technology, sensor principles, remote control technology, ranging technology, etc., combined with the programming ideas of the ARM chip, has high practicability and learning value.

Keywords: STM3232F103; Single Chip Microcomputer; Infrared Remote Control; Ultrasonic Obstacle Avoidance

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1选题背景 1

1.2研究概况 1

1.2.1国外研究概况 1

1.2.2国内研究现状 1

1.3研究的目的与意义 2

1.4研究思路 2

第二章 小车硬件系统设计 4

2.1中央处理模块 4

2.1.1STM32F103结构原理 4

2.1.2 STM32处理器的选用与分类 4

2.1.3 GPIO通用功能输入输出介绍 5

2.1.4 TIMx定时器介绍 5

2.1.5主要电路设计 5

2.2小车外部硬件模块 7

2.2.1电机驱动模块与工作原理 8

2.2.2红外遥控模块与工作原理 8

2.2.3舵机模块与工作原理 9

2.2.4超声波避障模块与工作原理 10

第三章 智能小车的软件设计 11

3.1 STM32的软件开发 11

3.1.1 软件平台 11

3.1.2软件的开发模式 11

3.2小车模块的程序设计设计 12

3.2.1 小车驱动程序设计 12

3.2.2舵机控制程序设计 13

3.2.3超声波避障程序设计 14

3.2.4 超声波避障策略研究与程序优化 14

3.2.5红外遥控程序设计 16

第四章 小车系统测试 19

4.1程序验证与烧写 19

4.2实物测试 20

第五章 总结与展望 22

5.1总结 22

5.2展望 22

致谢 23

参考文献 24

附录 25

第一章 引 言

1.1选题背景

智能小车是以远程控制为基础的高科技产品，是电子技术、信息技术和车辆控制技术相结合的产品。小车控制技术是充分利用数字技术的特点，如精度、速度和易于传输。它通过智能检测装置将我们的意图和车辆运行状态信息转换成代码，并通过计算机对这些代码进行转换和处理，最终通过执行装置完成车辆控制。关键技术问题包括车辆自动操作技术、远程传输技术、电机驱动技术等。智能小车的用途极其广泛，可以代替人完成一些特殊的作业，比如物料搬运、探测排险防爆等人类无法从事的危险工作，一定程度解放的人类的劳动力并提高了作业的安全系数。而具有避障功能智能小车能够根据传感器感知周围环境，目前智能小车正在向自动化、多功能、自适应化发展^[1]，避障技术正因此成为了智能小车的重要功能之一。

1.2研究概况

本节简短概述了智能小车在国内外的研究现状。

1.2.1国外研究概况

受益于研究时间早与大量资金的投入，国外的智能小车研究技术已经趋于成熟，早在1950年，就开始了对智能小车的研究，包括人工智能，视觉机器人等。美国的军事实验V系统的智能车，拥有GPS全球定位系统、视觉引导、雷达等先进科技。此外美国还将智能小车运用于军事，专门设计的智能小车可以进入危险区域进行巡逻勘探，并传回获得的数据。除了美国，欧洲、日韩等发达国家在智能小车领域都取得了不错的成果。

从上世纪90年代开始，全世界都在对移动机器人做相关的研究。智能小车从以往的基础上有了质的飞跃，进入了分类化和大规模的研究阶段，向各个领域进军，各式外星探测车相继登上火星完成探测任务，包括大众所熟知的“火星探路者”、“索杰纳”、“勇气”号、“机遇号”等，该研究对火星进行了科学探测任务，并全满完成，证实了火星有水存在的猜想^[2]。

1.2.2国内研究现状

我国智能小车的研究起步较晚，研究进展相对于外国较少，清华大学是国内最早从事智能小车的高校，经过集中研究与相关鉴定，实现了专有的体系结构。国内的智能车系统大不相同，最具代表性的系统为国内顶尖高校联合研发的7B.8智能系统。该系统在军事领域上有很高的用途，可以进行图像采集、雷达定位、螺旋定位、超声波定位等，搭载了此系统的智能车可以处理周边变化的环境，速度极快。

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