STM32小車課程設(shè)計(jì)演講人：日期：目錄02硬件設(shè)計(jì)01系統(tǒng)概述03軟件設(shè)計(jì)04仿真與測試05項(xiàng)目實(shí)施06項(xiàng)目總結(jié)01系統(tǒng)概述包括控制層、驅(qū)動(dòng)層、執(zhí)行層、傳感層等，確保系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、層次分明。描述各功能模塊之間的連接方式和通信協(xié)議，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性。包括核心控制單元、傳感器模塊、執(zhí)行器模塊、通信模塊等硬件組成部分。包括嵌入式軟件、控制算法、驅(qū)動(dòng)程序等，支持系統(tǒng)的正常運(yùn)行和功能實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)硬件架構(gòu)系統(tǒng)軟件架構(gòu)核心控制單元控制芯片選型根據(jù)課程要求和實(shí)際應(yīng)用場景，選擇合適的STM32系列微控制器，考慮性能、功耗、價(jià)格等因素。02040301控制算法實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)PID控制、路徑規(guī)劃、避障算法等，確保小車能夠按照預(yù)定路線行駛?？刂菩酒庠O(shè)配置配置GPIO、定時(shí)器、串口、I2C、SPI等外設(shè)，滿足傳感器數(shù)據(jù)采集、執(zhí)行器控制等需求。實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性通過優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)、合理分配系統(tǒng)資源，確?？刂茊卧軌?qū)崟r(shí)響應(yīng)外部事件，保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。傳感器模塊執(zhí)行器模塊通信模塊電源管理模塊包括光電傳感器、超聲波傳感器、紅外傳感器等，用于檢測小車行駛過程中的環(huán)境信息，如道路狀況、障礙物距離等。包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)控制模塊等，用于控制小車的行駛方向和速度。包括藍(lán)牙、Wi-Fi等無線通信模塊，用于實(shí)現(xiàn)小車與上位機(jī)或其他設(shè)備的遠(yuǎn)程通信。包括電池電量檢測、電源穩(wěn)壓等功能，確保系統(tǒng)在不同供電情況下都能穩(wěn)定工作。主要功能模塊02硬件設(shè)計(jì)STM32單片機(jī)選型STM32F103C8T6該型號(hào)具有高性能、低功耗、豐富的外設(shè)接口等優(yōu)點(diǎn)，適用于小車控制。STM32F407VGT6該型號(hào)具有更高的主頻和更大的內(nèi)存，可以支持更加復(fù)雜的算法和控制。STM32F103RCT6該型號(hào)集成了更多的外設(shè)和接口，如USB、CAN等，方便擴(kuò)展和調(diào)試。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用雙全橋驅(qū)動(dòng)，可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，并且具有速度控制和方向控制功能。L293D電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片DRV8833電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片采用半橋驅(qū)動(dòng)，可以通過兩個(gè)芯片組合實(shí)現(xiàn)雙全橋驅(qū)動(dòng)，適用于小型車模。具有低噪音、高效率、集成度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于高性能小車。123HC-05藍(lán)牙模塊可以實(shí)現(xiàn)小車與手機(jī)等設(shè)備的無線通訊，方便控制和數(shù)據(jù)傳輸。HM-10藍(lán)牙4.0模塊具有更低的功耗和更遠(yuǎn)的傳輸距離，適用于需要長時(shí)間運(yùn)行的小車。OLED顯示屏具有高亮度、高清晰度、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)時(shí)顯示小車的狀態(tài)信息和控制參數(shù)。TFT顯示屏具有更大的顯示區(qū)域和更高的分辨率，可以顯示更加豐富的圖形和文字信息。藍(lán)牙模塊與顯示屏03軟件設(shè)計(jì)模塊化設(shè)計(jì)采用RTOS，提高程序運(yùn)行效率和實(shí)時(shí)性。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)狀態(tài)機(jī)利用狀態(tài)機(jī)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)小車狀態(tài)切換和流程控制。將程序劃分為驅(qū)動(dòng)層、函數(shù)層和應(yīng)用層，便于管理和維護(hù)。程序框架控制算法PID算法對(duì)小車速度、角度等參數(shù)進(jìn)行閉環(huán)控制，提高控制精度和穩(wěn)定性。030201路徑規(guī)劃算法根據(jù)小車當(dāng)前位置和目標(biāo)位置，規(guī)劃最優(yōu)路徑。避障算法采用超聲波、紅外等傳感器，實(shí)現(xiàn)小車自主避障。串口通信協(xié)議串口初始化設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位等參數(shù)，確保通信穩(wěn)定。數(shù)據(jù)幀格式定義數(shù)據(jù)幀頭、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)區(qū)和校驗(yàn)碼，確保數(shù)據(jù)傳輸正確。通信協(xié)議規(guī)定指令格式和響應(yīng)格式，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與小車之間的數(shù)據(jù)交換和控制。04仿真與測試實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，包括傳感器數(shù)據(jù)、執(zhí)行器狀態(tài)等。數(shù)據(jù)監(jiān)控配置串口通信參數(shù)，如波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位等。串口配置01020304通過虛擬串口助手進(jìn)行程序調(diào)試，提高開發(fā)效率。串口調(diào)試模擬實(shí)際串口通信，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。串口數(shù)據(jù)收發(fā)虛擬串口助手使用定義標(biāo)準(zhǔn)的指令格式，包括指令頭、數(shù)據(jù)域和校驗(yàn)碼等。指令格式指令發(fā)送與響應(yīng)接收并解析上位機(jī)發(fā)送的指令，執(zhí)行相應(yīng)操作。指令解析將執(zhí)行結(jié)果按照指定格式回傳給上位機(jī)。響應(yīng)回傳對(duì)指令錯(cuò)誤或無法執(zhí)行的情況進(jìn)行錯(cuò)誤處理。錯(cuò)誤處理實(shí)時(shí)性評(píng)估系統(tǒng)對(duì)指令的響應(yīng)速度和數(shù)據(jù)處理能力。穩(wěn)定性長時(shí)間運(yùn)行是否穩(wěn)定，無異?，F(xiàn)象。準(zhǔn)確性評(píng)估系統(tǒng)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和執(zhí)行器控制的精確性。資源占用評(píng)估系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)對(duì)處理器、內(nèi)存等資源的占用情況。系統(tǒng)性能評(píng)估05項(xiàng)目實(shí)施PCB設(shè)計(jì)與制作原理圖設(shè)計(jì)根據(jù)功能需求，設(shè)計(jì)電路原理圖，包括處理器、傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等模塊。PCB布局與布線在原理圖基礎(chǔ)上，進(jìn)行PCB布局和布線，確保信號(hào)傳輸穩(wěn)定、干擾最小。PCB制板與焊接將設(shè)計(jì)好的PCB文件送至制板廠制作，然后焊接電子元器件，完成PCB制作。組件裝配將PCB板、傳感器、電機(jī)等硬件組件按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行組裝。硬件組裝與調(diào)試電源調(diào)試檢查電源電路，確保電壓、電流等參數(shù)符合要求，為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的能源。功能測試對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行全面測試，包括傳感器數(shù)據(jù)采集、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、通信等功能。軟件開發(fā)與調(diào)試對(duì)控制算法進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度和穩(wěn)定性?？刂葡到y(tǒng)優(yōu)化人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)良好的人機(jī)交互界面，方便用戶操作和監(jiān)控小車運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)硬件功能需求，編寫相應(yīng)的控制程序，并進(jìn)行調(diào)試。軟件調(diào)試與優(yōu)化06項(xiàng)目總結(jié)完成了STM32小車的基礎(chǔ)硬件設(shè)計(jì)，包括控制電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、傳感器接口等。實(shí)現(xiàn)了小車的自主導(dǎo)航、避障、循跡等功能，并編寫了相應(yīng)的控制算法和代碼。進(jìn)行了多次調(diào)試和測試，驗(yàn)證了硬件和軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。編寫了詳細(xì)的開發(fā)文檔和用戶手冊(cè)，方便后續(xù)的開發(fā)和使用。項(xiàng)目成果展示硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)調(diào)試與測試文檔撰寫遇到的問題與解決方案電機(jī)控制問題在電機(jī)控制過程中出現(xiàn)了抖動(dòng)和不穩(wěn)定現(xiàn)象，通過調(diào)整PWM信號(hào)和增加濾波器解決了問題。02040301電源管理問題電源電壓不穩(wěn)定導(dǎo)致系統(tǒng)異常，通過增加穩(wěn)壓電路和電源管理模塊解決了問題。傳感器數(shù)據(jù)不穩(wěn)定傳感器數(shù)據(jù)存在波動(dòng)和誤差，通過校準(zhǔn)傳感器和增加數(shù)據(jù)濾波算法提高了數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。代碼復(fù)用與模塊化為了提高代碼的可維護(hù)性和可復(fù)用性，對(duì)代碼進(jìn)行了模塊化和規(guī)范化處理。未來改進(jìn)方向功能擴(kuò)展增加小車的智