基于立创梁山派的智能小车设计

1.项目名称

基于立创梁山派的智能小车设计

2.目标

熟悉嵌入式项目的开发流程，掌握如何设计一个智能小车硬件电路、软件编程以及系统调试等能力。

3.功能介绍

智能小车前方搭载了两个LED照明灯，左右各一个，可用于模拟行车过车中的车灯状态；
智能小车有2个独立按键，分别是KEYS与KEYM，可用于启动和运动模式切换；
智能小车搭载了一个蜂鸣器，可用于遇到障碍物时发出警报，也可使用定时器改变其输出频率让其播
放音乐；
智能小车配置了四个电机驱动和四个N20电机，可实现PWM输出与调速功能；
智能小车搭载了两路红外循迹，可用于循黑线行驶，学习比较器电路的使用，实现循迹功能；
智能小车配备了HCSR04超声波模块接口电路，可通过学习模块原理以及底层驱动代码，实现超声波避
障功能；
智能小车提供了HC-05蓝牙模块接口电路，可配合手机蓝牙APP实现无线遥控小车的功能；

4.技能掌握

学习嵌入式项目电路分析的能力，学会如何看懂原理图；
初步学习掌握元器件选型与数据手册阅读的基础能力；
学会智能小车工作原理与嵌入式电路设计的基本方法；
学习原理图设计、PCB设计能力，培养独立项目设计思维；
了解GD32基础功能及外设的使用，上手GD32项目开发；
了解ADC采集原理，实现电压的采集功能；
了解PWM原理，实现PWM控制不同占空比的输出；
了解串口通讯与蓝牙数据传输原理，实现手机控制功能；
掌握红外传感器与超声波传感器数据的采集与控制方法；

5.遇到的问题与解决方法

本来整个项目最担心的的地方应该是如何使用蓝牙实现手机的控制功能，但是在实际的情况当中所遇到的问题反而不是这个。给小车焊电机的时候就遇到了问题，焊好的电机只有三个能转还有一个不管怎么样他都不转。拿万用表测了半天也没发现哪里出了问题。一度都怀疑是不是电机电机坏掉了。结果最后是驱动芯片的引脚没有焊好。而且在超声波测距的时候也遇到了一个问题。虽然超声波可以检测到前方的障碍物，但是它的反应时间太长了。还没来得及反应过来就已经直接撞上去了。最后减速和加大了识别障碍物的距离勉强解决了。但实际效果其实还是不是很好。

6.总体设计方案

供电电路采用两节锂电池7.4V给本系统供电，通过降压芯片降到5V给单片机系统供电，立创·梁山派核心板与智能小车扩展板上的LED车灯、按键电路、避障电路、循迹电路、ADC电压采集电路、蓝牙遥控电路（无线遥控功能）、蜂鸣器、以及电机驱动电路进行连接。

7.项目耗材购买的建议

项目中间的部分电阻，LED灯我是直接使用的学校实验室的。其余大部分的耗材也都可以在立创商城上直接买到。淘宝上也可以直接买到包装好了的7.4伏锂电池和n20电机。建议买电机的时候顺便买上电机盖子。驱动芯片立创商城上需要100个起卖，所以建议在淘宝上购买。

8.整体学习过程感悟

整个学习时间在2个月左右，主要是学校事情多，只能抽空学。在项目初期，理论上的电路设计、元器件选型以及数据手册的阅读，大一学生上手还是有些忙乱，然而，真正开始焊接、调试和编程时，理论与实践之间的差距变得明显。例如，理论上的电路图在实际焊接过程中可能因为一个小小的焊点不良而无法正常工作，这确实挺烦。

项目中遇到的电机不转和超声波反应时间过长的问题，虽然一度让我感到挫败，但这些问题的解决过程却成为了我学习和成长的宝贵经历。学会了如何使用万用表进行电路故障排查。

在软件编程方面，我从零开始学习了GD32单片机的使用，掌握了ADC采集、PWM控制、串口通讯等关键技术，这不仅增强了我的编程能力，也让我对嵌入式系统的软硬件结合有了更全面的认识。尤其是通过手机蓝牙控制小车的实现。

从最开始只是为了写学期大作业，到最后有了具体的成果，总体而言收获还是很多的。

9，部分主要功能的原理

循迹电路

       循迹电路的设计是利用了红外光遇到不同颜色地面反射程度不同的原理。循迹电路采用LM393电压比较器与ITR9909红外对管进行设计，其中ITR9909的内部集成了红外发射管和接红外收管。循迹的工作原理是将电压比较器的1引脚连接到单片机引脚上，IO配置为输入模式，当电压比较器的1引脚输出高电平时，表示红外光被吸收，检测到黑线，LED6指示灯亮起，单片机IO读取到高电平。 

超声波

 超声波测距原理是在超声波发射装置发出超声波，在发射超声波的同时开始计时，超声波在空气中传播，在传播的时刻碰到障碍物，就会返回一个信号给超声波接收器，超声波接收器接收到信号后立即停止计时，这时候会有一个时间t，而超声波在空气中传播的速度为340m/s，通过公式s=340 x t / 200，即可计算出待测距离是多少。

红外循迹

检测的原理是红外发射管发射光线到地面，当红外光遇到白色地面则被反射，红外接收管接收到反射光，经过电压比较器后输出低电平。当红外光遇到黑色地面则被吸收，红外接收管未接收到反射光，经过电压比较器后输出高电平。

10.演示视频

是在学校拍的，视频可能不是很清楚，原视频在附件里。