一种多功能的数字智能化小车

孙李生

摘要：随着科学技术的发展和生活水平的提高，近几年无人驾驶逐渐火热，而无人驾驶汽车是智能小车的一种。本设计是基于STM32F429IGT6开发板制作的数字智能化小车，主要功能有：红外寻迹、超声波避障、WIFI和蓝牙通信、WPM占空比控制IO口电流输出和周围温度监测。采用模块化，结合具体实际情况，具有扩展性好、操作便捷、传输安全和控制简单等优点。

关键词：stm32；智能小车；传感器；无线通信

一、引言

智能汽车作为一种全新的汽车概念和汽车产品，在不久的将来会成为汽车生产和汽车市场的主流产品。因此，为了规范智能汽车的研究设计开发生产和销售，避免将来可能发生的混乱局面和减少不必要的损失，应该在智能汽车出现之初，就抓紧相关标准的研究制定工作。本文就是这一背景下提出对智能小车的研究，并取得了一定的成果。

二、整体系统框架

本系统所设计的智能小车系统主要由以Cortex-M4为架构STM32F429IGT6为主要控制芯片，其中结合采用了超声波测距模块， 红外传感器、电机驱动模块，温度传感器、无线通信模块、摄像头、按键和蜂鸣器及相应外围电路组成，可由手机端的app控制小车。通过按键可选择小车工作模式， 红外传感器采集道路信息及测量车速， 通过电机驱动模块驱动电机，小车根据赛道状况结合车轮转速， 完成特定轨迹。通过超声波测距，当小车遇到障碍物时蜂鸣器会发出警报并自行避开。系统框图如图1所示。

（一）系统的硬件设计

1.超声波避障模块

采用的超声波模块是HC-SR04，模块的工作方式如下：

当触发信号发出10μs的高电平之后，模块自动发出8个40Khz的方波，并自动检测是否有信号返回；通过程序算法计算小车与障碍物之间的距离，但距离大于10cm时不做警报；当距离小于10cm时，此时蜂鸣器响起，红色的LED发出警报色，同时采用了pwm电脉冲，蜂鸣器响应的频率和LED闪烁的频率将随着距离的缩小而线性地去提高。

2.红外寻迹模块

由红外线发射和接收管、LM339电压比较器及其周围其他元器件组成；一般的寻迹模块只是单限比较器，没有加入迟滞电路，输出电压会随着输入电压的干扰，最终导致小车实际的机动性能不够灵活。

3.电机驱动模块

采用的是L298N电机驱动模块和28BYJ-48步进电机，其中L298电机驱动模块可驱动电压在+5-+35V之间。

4.温度与时间模块

由温度传感器DS18B20和STM32F429IGT6内部的TIM（定时器）组成，实时监测周围环境的温度，对实际车辆进行仿真，避免了小车电机和控制器运行出现意外事件。

5.无线通信模块及摄像头

通信采用的是基于SDIO接口，符合wifi无线网络标准的SDIO-Wifi模块，有传输数据快，兼容SD、MMC接口等特点。摄像头方面用的是500万像素的高清摄像头OV5640，彩色，2592*1944分辨率。

当然，为了进一步保证系统的稳定性，还启动了备用通信方式——蓝牙。

采用的是BH-HC05蓝牙串口模块，支持的频率范围在4800-1382400之间，本项目采用的是9600的波特率。在安卓手机app上配对相对应的蓝牙设备即可。

（二）系统的软件设计

该系统选用了STM32F429IGT6作为主控芯片，工作频率高达180多MHZ，具有17TIM，3个ADC通道。

下图为系统的执行流程：

当通上电源，系统初始化后可通过无线通信方式开启小车。当然，可以通过小车上的按键去打开L298N驱动去驱动车轮进行特定的轨迹行驶，也可以通过手机上的app进行控制。

此时，我们事先在app上设定了小车的左右转、前后进、紧急停止、关闭警报装置（LED和蜂鸣器）和控制小车摄像头的开关；通过app上的页面也可以实时监测到小车的周围温度和与障碍物之间的距离。

以下为小车的寻迹行驶：

当我们手动或者通过无线通信方式启动小车之后，小车的红外寻迹模块会实时收到从外界返回来的数据，通过高低电平去判断走的路线是否为黑线，并通过多个传感器返回的电平数值去判断是否要进行拐弯操作。

三、结语

本文研究了一种通过无线通信方式，实现移动终端与智能小车之间实现实时传输图像，超声波避障、红外寻迹、实时报警、通过手机的app去控制小车的行动；从而达到了通过小车可实时监测周围环境、自我保护、实用简单便捷稳定的目的，体现了小车的多功能和智能性。

参考文献：

[1]王胜.基于STM32的智能探测小车[J].黑龙江科学，2018，9（12）：36-37.

[2]龙光利.一种多功能遥控智能小车的设计[J].陕西理工学院学报 （自然科学版） ， 2014， （04） ：12-17.

[3]廖建文， 彭永杰， 屈珣.多功能多操作Wi Fi智能小车的设计[J].鲁东大学学报 （自然科学版） ， 2015， （03） ：217-220， 232.

[4]李婕.基于STM32的智能小车的制无线视频监控智能小车设计[M].兰州：兰州理工大学出版社， 2014.48-49.

[5]唐雄燕.宽带无线接入技术及应用：Wi MAX与Wi Fi――現代通信网实用丛书[M].电子工业出版社， 2006.55-56.