摘要：本设计用于智能交通系统STM32F103作为主控芯片，辅以道路检测模块、显示模块等外围设备，形成完整的车载控制系统，可完成速度调整、急刹车、停车、倒车返回等运动形式，可自动记录、显示往返时间和距离，同时使用蜂鸣器提示返回起点。另外，经过MATLAB模拟后，成功实现了从最高速平稳调速成功实现。关键词：跟踪汽车；反射红外传感器；PWM；STM32F103；直流电机作为智能交通系统的关键技术之一，智能车辆是许多高科技综合集成的载体。它体现了车辆工程、人工智能、自动控制和计算机技术的综合技术，是未来汽车发展的趋势。本文提出了一个基础STM32F以红外传感器收集外部信息和检测障碍物为控制核心的智能汽车系统设计方案。充分利用芯片的高速运行和处理能力，实现汽车自动识别路线，避免障碍物，并通过LCD显示器实时显示汽车运动参数，使用芯片自带PWM输出功能，步进调节空比，调节电机转速。模糊控制和PWM脉宽调制技术的结合，提高了对车位的控制精度。1 硬件电路设计系统根据标题中的设计要求，系统主要由主控单片机模块、电源模块、电机驱动模块、黑线检测模块、液晶显示模块和电源模块组成。系统的框架图如图1所示。
1．1 控制单片机模块控制器主要用于控制电机运动、黑线检测和相关信息显示。本设计采用STM32作为一种性能优良、移植性好的控制器，提高了直流电机的控制效率，模块化设计了控制系统，有利于智能汽车的功能扩展和升级。该系统的核心控制板是STM32F由电源电路、实时时钟、系统时钟电路、JTAG接口电路、复位电路、用户LED由按键电路、串口电路等组成。由于汽车需要倒车，为了倒车的准确性，两个红外传感器安装在汽车的前后两端，两个红外传感器检测到的信号输入单片机GPIOB12、GPIOB13.单片机输入后端两个红外传感器检测到的信号GPIOB12、GPIOB13，单片经处理后通过GPIOE3-GPIOE6驱动电路控制直流电机的转向；显示模块为24英寸tft作为核心，显示记录结果。1．2 路面黑线检测模块智能汽车在带黑线的白纸路面上行驶，因此模块设计需要检测行驶区域内的黑带。由于黑白纸对光的反射系数不同，道路-黑线可以根据接收到的反射光的强度来判断。本文采用简单实用的检测方法，即红外检测方法。反射红外对管采用红外控制，红外对管对红外灵敏度高，避免外部光干扰；跑道黑带可吸收红外，白色跑道可反射红外，检测跑道黑带。
该光电开关的红外发射管和接收管位于同一侧，光敏三极管只能接收反射回的红外光。当车身下方有黑线时，由于黑线吸收部分光，光敏三极管接收到的红外光不能导致光敏三极管，光电开关输出高电平，非门输出低电平。相反，当车身下面为白色地面时，红外发射管发射的光被接收管接受，光电开关输出低电平，非门整形后输出高电平。将非门的输出连接到单片机IO口。在前进和后退的过程中，每次汽车穿过黑线时，都会发生电平变化。主程序调用相应的子程序。随着汽车的不断行驶，相应的程序依次调用和执行，使汽车按照设计要求快速、缓慢、前进、后退。1．3 电机驱动模块采用双H桥驱动芯片L298。它包含4通道逻辑驱动电路，可以方便地驱动两个直流电机或一个两相步进电机。控制芯片的驱动使能端可以控制驱动电机的速度。L298芯片采用5 V(VSS)与12 V(VS)直流供电，EN A和ENB分别用STM32F103主控芯片的TIM3 CH3和PB1／ADC_ IN9／TIM3_CH4控制，产生PWM1和PWM2两路PWM波输出，IN1-IN4分别用PE3-PE6实现I／O输出控制电机的旋转方向。在L二极管加入298与电机之间，以保护电路。其基本电路图如图3所示。
如图2所示，汽车通过电机A和运动状态B为了实现不同方向的。电机有三种状态：正转、反转和停止。每台电机由一对电机组成I／O控制口。表1是I／O端口状态与电机制动对照表。
1．4 液晶显示模块2.4寸液晶显示模块TFT触摸屏，由STM32的FSMC接口通过ILI9325驱动芯片驱动触摸屏。该驱动芯片支持240RGBx262144真色可显示320像素。支持MVA(Multi_domain Vertical Aligement多范围垂直队列)宽视角显示，组合720通道源极驱动和320通道门极驱动，内部集成172 800字节的GRAM(图形内存)和高速内存脉冲写作功能。1．5 电源电路设计由于各电路模块所需的电压不同，本设计需要多种电源。STM32F3.3.3 V电机驱动采用5 V与12 V，红外收发检测电路5 V，3.3.3 V供电。外部电源为12 V的直流电压，因此根据设计要求，本设计进行了电源转换设计。1)采用KA7805芯片实现12 V到5 V的转换。KA7805的作用是输入大于5 V直流电压，输出5 V的直流电压，且管脚较少，易于连接和实现，稳定性高。图4为KA7805芯片引脚接线图。
2)采用本设计LM1117—3．3芯片将5 V转换为3．3 V，具体电路设计如图5所示。
2 系统软件设计采用C语言编程实现系统软件设计，采用单片机PWM输出模块和普通I／O根据系统要求，对各模块进行初始化配置，以实现其相应的功能。主程序流程如图6所示。
3 结论根据设计内容和要求，制定设计方案，并逐步完成硬件和软件的设计。整个系统以STM32为主控芯片，实现对小车简单运动的控制，完成各部分电路设计并使用PROTEL绘制电路设计原理图；软件部分STM集成开发环境IAR EWARM 5.3编写每个模块程序，包括PWM波输出模块、液晶显示模块自由行走避障模块和红外循环模块通过主控制程序集成。整个设计结合硬件和软件，控制汽车，使汽车前进、后退、左转、右转，通过液晶显示实时显示汽车运动参数，调整速度，通过传感检测电路实现简单的避障和跟踪功能，在设计中PWM波占空比控制在1/2以下，在转弯过程中，汽车的方向不会因为速度过高而难以控制。本文基本完成了硬件和软件的设计，并使其符合设计要求。本设计结合实际应用，采用高性能STM32F103芯片辅以各种传感器检测路面、障碍物等周围环境，通过高可靠性的软件设计实现小型电动汽车的智能控制，具有很强的现实意义。