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基于STM32单片机的智能车仿真设计研究

摘要

人类社会跟随着科技的进步而不断发展着，车辆作为最早出现的代步工具，为了跟上时代的变化也逐渐向着智能化发展。自从20世纪50年代初，美国巴伦电子公司开发出世界上第一个自动导引车系统以来，如火如荼的智能车辆研究就在世界范围内展开了。

本文设计了一套基于STM32的智能车仿真系统。通过这个系统，可以简便地对车辆进行操控，包括行驶与转向等；如果遇到障碍物无法继续行驶，也可以进行紧急刹车，而且反应距离可调；可以进行测距，而且速度和方向等数据可以实时显示在显示屏上。

本次设计中的硬件电路包括作为中央“大脑”的控制器模块，作为多个功能的反应中枢的超声波传感器模块，方便操作者控制与把握数据的LCD显示模块，采用PWM方式控制直流电机和舵机的动力模块，以及作为驱动的L298模块。

本次设计的智能车仿真系统基于STM32F103单片机进行构建。该车可以实时测量和显示行驶速度和方位角，同时可以采用PWM技术进行控制系统电机转速和舵机转向，液晶显示屏显示各种参数信息，用户也可修改各个参数值来适应不同使用者的需求。该系统最终可以使用按键对直流电机和舵机进行调整，一旦进入设定的障碍物范围内就会立即报警且紧急制动。C语言贯彻全文进行了对硬软件的编程，仿真试验则使用Proteus8.9来进行构建。

关键词：单片机；超声波测距；PWM控制电机；液晶显示

目录

TOC\o1-3\h\z\u第一章绪论 1

1.1课题的背景和意义 1

1.2国内外发展状况及其局限性 1

1.3本设计研究的主要内容 2

1.4本文结构安排 2

第二章智能车系统理论部分 3

2.1测距方案比较 3

2.2测距方案的选择 3

2.3直流电机调速方案比较 4

2.4系统设计流程图 4

2.5电路整体方案 5

2.6超声波简介 6

2.7超声波测距原理 6

2.8影响超声波测距的主要因素 7

2.9电机的基本原理 8

2.10脉宽调制（PWM）原理 8

2.11舵机的基本原理 9

2.12舵机控制方法 9

第三章主要元器件选择 10

3.1STM32F103单片机 10

3.1.1实物图 10

3.1.2结构和功能 10

3.1.3特点概述 10

3.2HC-SR04超声波测模块 11

3.2.1简介 11

3.2.2模块参数 11

3.2.3基本工作原理 11

3.3LCD1602显示模块 12

3.3.1LCD1602显示模块实物图 12

3.3.2LCD1602电气参数 12

3.3.3LCD1602液晶显示屏的引脚接口说明 13

3.4数模转换模块 13

3.4.1ADC0832实物图 13

3.4.2ADC0832的电气特性 13

3.4.3ADC0832的引脚接口说明 14

3.4.4ADC0832时序图 14

第四章系统硬件设计 16

4.1L298电机电路 16

4.2按键中断电路 16

4.3声音报警电路 16

4.4HC-SR04传感器 17

4.5LCD液晶显示电路 17

第五章系统软件设计 19

5.1软件开发平台选择 19

5.2程序设计 19

第六章基于STM32F1103的智能车系统仿真测试 23

6.1仿真软件的选择 23

6.2系统电路图 23

第七章结论与未来展望 25

7.1系统设计结论 25

7.2课题未来展望 25

参考文献 28

第一章绪论

自从计算机技术普及以来，智能车在世界范围内就已经开始如火如荼地发展，它成功地完成了小型化、无人化和自动化。如今，应用范围也大大增加了。本章内容主要指出了智能车研究的重要意义，对于智能车的发展及研究现状进行了综述，简述了本文设计的主要思路和创新点，最后对于每一章的研究内容进行了阐述。

1.1课题的背景和意义

有史以来人类就不断创造各种工具来认识自然、改造自然、促进社会进步，其中具有划时代的意义的工具更是数不胜数。在各类事物都逐渐智能化的今天，车辆也不例外地进行着快速的更新换代。而大趋势，便是一种具有环境感知、规划决策和自动驾驶等功能的高科技综合体，也就是所谓的智能车，它是由计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能和自动控制技术实现的高科技产品。

人类社会的生产生活已经离不开车辆，但遗憾的是，每年由于车辆操作不当而产生的交通事故所酿成的悲