STM32小車課程設計演講人：日期：目錄02硬件設計01系統(tǒng)概述03軟件設計04仿真與測試05項目實施06項目總結01系統(tǒng)概述包括控制層、驅動層、執(zhí)行層、傳感層等，確保系統(tǒng)結構清晰、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)目煽啃院蛯崟r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、驅動程序等，支持系統(tǒng)的正常運行和功能實現(xiàn)。系統(tǒng)架構系統(tǒng)層次結構系統(tǒng)拓撲結構系統(tǒng)硬件架構系統(tǒng)軟件架構核心控制單元控制芯片選型根據(jù)課程要求和實際應用場景，選擇合適的STM32系列微控制器，考慮性能、功耗、價格等因素。02040301控制算法實現(xiàn)實現(xiàn)PID控制、路徑規(guī)劃、避障算法等，確保小車能夠按照預定路線行駛?？刂菩酒庠O配置配置GPIO、定時器、串口、I2C、SPI等外設，滿足傳感器數(shù)據(jù)采集、執(zhí)行器控制等需求。實時性與穩(wěn)定性通過優(yōu)化程序結構、合理分配系統(tǒng)資源，確保控制單元能夠實時響應外部事件，保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行。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。包括電機驅動模塊、舵機控制模塊等，用于控制小車的行駛方向和速度。包括藍牙、Wi-Fi等無線通信模塊，用于實現(xiàn)小車與上位機或其他設備的遠程通信。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硬件設計STM32單片機選型STM32F103C8T6該型號具有高性能、低功耗、豐富的外設接口等優(yōu)點，適用于小車控制。STM32F407VGT6該型號具有更高的主頻和更大的內存，可以支持更加復雜的算法和控制。STM32F103RCT6該型號集成了更多的外設和接口，如USB、CAN等，方便擴展和調試。電機驅動模塊L298N電機驅動模塊采用雙全橋驅動，可以驅動兩個直流電機，并且具有速度控制和方向控制功能。L293D電機驅動芯片DRV8833電機驅動芯片采用半橋驅動，可以通過兩個芯片組合實現(xiàn)雙全橋驅動，適用于小型車模。具有低噪音、高效率、集成度高等優(yōu)點，適用于高性能小車。123HC-05藍牙模塊可以實現(xiàn)小車與手機等設備的無線通訊，方便控制和數(shù)據(jù)傳輸。HM-10藍牙4.0模塊具有更低的功耗和更遠的傳輸距離，適用于需要長時間運行的小車。OLED顯示屏具有高亮度、高清晰度、低功耗等優(yōu)點，可以實時顯示小車的狀態(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。藍牙模塊與顯示屏03軟件設計模塊化設計采用RTOS，提高程序運行效率和實時性。實時操作系統(tǒng)狀態(tài)機利用狀態(tài)機機制，實現(xiàn)小車狀態(tài)切換和流程控制。將程序劃分為驅動層、函數(shù)層和應用層，便于管理和維護。程序框架控制算法PID算法對小車速度、角度等參數(shù)進行閉環(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)小車當前位置和目標位置，規(guī)劃最優(yōu)路徑。避障算法采用超聲波、紅外等傳感器，實現(xiàn)小車自主避障。串口通信協(xié)議串口初始化設置波特率、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)定指令格式和響應格式，實現(xiàn)上位機與小車之間的數(shù)據(jù)交換和控制。04仿真與測試實時監(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、校驗位等。串口配置01020304通過虛擬串口助手進行程序調試，提高開發(fā)效率。串口調試模擬實際串口通信，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準的指令格式，包括指令頭、數(shù)據(jù)域和校驗碼等。指令格式指令發(fā)送與響應接收并解析上位機發(fā)送的指令，執(zhí)行相應操作。指令解析將執(zhí)行結果按照指定格式回傳給上位機。響應回傳對指令錯誤或無法執(zhí)行的情況進行錯誤處理。錯誤處理實時性評估系統(tǒng)對指令的響應速度和數(shù)據(jù)處理能力。穩(wěn)定性長時間運行是否穩(wěn)定，無異?，F(xiàn)象。準確性評估系統(tǒng)對傳感器數(shù)據(jù)采集的準確性和執(zhí)行器控制的精確性。資源占用評估系統(tǒng)運行時對處理器、內存等資源的占用情況。系統(tǒng)性能評估05項目實施PCB設計與制作原理圖設計根據(jù)功能需求，設計電路原理圖，包括處理器、傳感器、電機驅動等模塊。PCB布局與布線在原理圖基礎上，進行PCB布局和布線，確保信號傳輸穩(wěn)定、干擾最小。PCB制板與焊接將設計好的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、電機等硬件組件按照設計要求進行組裝。硬件組裝與調試電源調試檢查電源電路，確保電壓、電流等參數(shù)符合要求，為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的能源。功能測試對硬件系統(tǒng)進行全面測試，包括傳感器數(shù)據(jù)采集、電機驅動、通信等功能。軟件開發(fā)與調試對控制算法進行優(yōu)化，提高系統(tǒng)響應速度和穩(wěn)定性?？刂葡到y(tǒng)優(yōu)化人機交互界面設計設計良好的人機交互界面，方便用戶操作和監(jiān)控小車運行狀態(tài)。根據(jù)硬件功能需求，編寫相應的控制程序，并進行調試。軟件調試與優(yōu)化06項目總結完成了STM32小車的基礎硬件設計，包括控制電路、電機驅動、傳感器接口等。實現(xiàn)了小車的自主導航、避障、循跡等功能，并編寫了相應的控制算法和代碼。進行了多次調試和測試，驗證了硬件和軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。編寫了詳細的開發(fā)文檔和用戶手冊，方便后續(xù)的開發(fā)和使用。項目成果展示硬件設計軟件設計調試與測試文檔撰寫遇到的問題與解決方案電機控制問題在電機控制過程中出現(xiàn)了抖動和不穩(wěn)定現(xiàn)象，通過調整PWM信號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)存在波動和誤差，通過校準傳感器和增加數(shù)據(jù)濾波算法提高了數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。代碼復用與模塊化為了提高代碼的可維護性和可復用性，對代碼進行了模塊化和規(guī)范化處理。未來改進方向功能擴展增加小車的智