遥控小车报告.doc

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1、电子系统设计基于STM32的无线遥控小车课程设计黄光普33电子信息科学与技术物理与电子科学学院2014年05月2日电工电子中心2009年5月绘制基于STM32的无线遥控小车一．任务解析1、电机驱动方案以及主控芯片选择2、无线通信模块的驱动和调试3、软件控制算法4、STM32主控制板PCB打样及调试二．方案实施1方案论证：1）电机驱动方案选择：电机的常用驱动方式有两种：直流电压驱动，PWM加H桥驱动。直流驱动实现简单，但是一般只能实现单向旋转，并且效率低。PWM加H桥的驱动方式可以在一组电源的情况下方便实现正反转，H桥工

2、作在开关状态下，效率高，故采用PWM加H桥的驱动方案。2）主控芯片选择：一路电机需要两路PWM信号来控制正反转以及转速，小车有四个独立的直流电机，所以需要8路PWM。不管是传统51单片机还是改进型的12单片机都已经不能胜任此任务，这里采用意法半导体公司的STM32F103RBT6芯片作为主控。STM32F103RBT6有128K的FLASH，20K的SRAM，最高72MHZ工作频率，2个12位ADC(16个通道)，支持DMA传输，多达7个定时器，9个通信接口。强大的性能以及低廉的价格完全可以满足本设计的需求。2无线模块

3、的驱动和调试无线通信采用的是挪威NORDIC公司的NRF24L01+芯片。nRF24L01+是一款高速低功耗集收发于一体的半双工芯片，最大传输速度可以达到2Mbps，工作在2.4GHz全球开放ISM频段，最大0dBm发射功率，免许可证使用。nRF24L01+集成了所有与RF协议相关的高速信号处理部分，其通信接口采用标准的SPI总线接口。用51单片机驱动NRF24L01+的做法是软件模拟SPI时序，但是软件模拟的时序存在部分问题：1），软件模拟时序速度慢，2）稳定度不够高，STM32F103RBT6芯片自带硬件双路SPI

4、，最高速度可以达到18MBits/s，此处的NRF24L01+和OLED都是通过硬件SPI驱动的。硬件SPI配置的关键代码如下：SPI_InitTypeDefSPI_InitStructure;//声明SPI结构体RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//使能复用AFIO时钟，使用硬件SPI必须先使能复用AFIO时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_SPI1,ENABLE);//使能SPI1时钟，使用外设时，必须先

5、使能外设时钟SPI_Cmd(SPI1,DISABLE);//改变MODE前先禁止SPISPI_InitStructure.SPI_Direction=SPI_Direction_2Lines_FullDuplex;//设置为两线全双工模式SPI_InitStructure.SPI_Mode=SPI_Mode_Master;//设置为主模式SPI_InitStructure.SPI_DataSize=SPI_DataSize_8b;//设置为8位数据帧模式SPI_InitStructure.SPI_CPOL=SPI_CP

6、OL_Low;//CPOL=0时钟悬空低SPI_InitStructure.SPI_CPHA=SPI_CPHA_1Edge;//数据捕获于第1个上升沿SPI_InitStructure.SPI_NSS=SPI_NSS_Soft;//NSS软件控制SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler=SPI_BaudRatePrescaler_2;//SPI时钟2分频,72M/2=36MHZSPI_InitStructure.SPI_FirstBit=SPI_FirstBit_MSB;//MSB

7、/高位在前发送SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial=7;//用来设置CRC校验多项式，提高通信可靠性，大于1即可SPI_Init(SPI1,&SPI_InitStructure);//根据指定的参数初始化SPI1SPI_Cmd(SPI1,ENABLE);//使能SPI12，软件控制算法1），8路PWM的产生这里采用PWM加H桥驱动有刷直流电机，一路电机需要两路PWM，来控制正反转以及转速，小车有四个独立的直流电机，所以需要8路PWM。STM32的每一个TIME有四个通道，每个通道可以独

8、立的配置为PWM输出或者输入CAP模式，这里采用TIM2和TIM4的8个通道来产生需要的8路PWM。经过实际的测试发现，在相同的占空比下，PWM频率为100HZ左右时电机的转速以及扭力均大于1KHZ，10KHZ。TIM2和TIM4属于挂接在低速时钟总线APB1的外设，在预分频不等于1时，TIM2和TIM4的时钟源为72MHZ（系统