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基于STM32F103C8的循迹避障小车V6设计及Proteus仿真（含C语言Keil工程与仿...

news 2026/5/12 15:37:03

项目：循迹避障小车V6——基于STM32F103C8的循迹-避障-灭火小车设计设计；proteus 仿真（版本8.15-可提供软件安装包）主控：STM32F103C8 外设：OLED ，红外循迹传感器，超声波传感器，电机L298N，按键，舵机，继电器，蜂鸣器，DS18B20 功能： 1. 2 路红外循迹 2. 1 路超声波避障 3. 2路PWM 调速控制 4. OLED 显示运行模式 5. L298N电机驱动（2轮） 6. 舵机驱动 7. 温度测量DS18B20 8. 蜂鸣器报警 9. 继电器电机控制 10. 按键切换模式程序：C语言，KEIL工程（注释详细，工程目录清晰，代码格式明了）服务：可代码，电路原理，如需实物可加工制作（费用另算）本条包括：c语言（keil工程）+proteus仿真文件注：stm32仿真版本为 8.15

今天，我决定给大家分享一个有趣的STM32项目——循迹避障小车V6的设计与实现。这个项目结合了循迹、避障、温度监测等功能，还加入了灭火模式，听起来是不是有点酷？让我带大家一步步拆解它的设计思路和实现细节。

项目概述

这个小车基于STM32F103C8主控芯片，通过多种外设协同工作，实现以下功能：

循迹功能：通过2路红外传感器识别黑线。
避障功能：利用超声波传感器检测前方障碍物。
PWM调速：通过L298N驱动模块控制电机速度。
OLED显示：实时显示运行模式和状态信息。
温度监测：使用DS18B20传感器测量环境温度。
灭火模式：通过继电器控制灭火装置（理论上支持，实际未测试）。
蜂鸣器报警：在异常情况下发出警报声。

听起来像是一个全能型的小车，对吧？接下来我们将详细拆解它的设计与实现。

硬件平台选择

我们选择了STM32F103C8作为主控，它的性能在小车项目中绰绰有余，而且性价比很高。接下来是外设的选择：

红外传感器：用于循迹，价格便宜，容易获取。
HC-SR04超声波传感器：常用的避障传感器，精度不错。
OLED显示屏：显示信息直观，体积小巧。
L298N电机驱动：支持PWM调速，适合两轮驱动的小车。
DS18B20温度传感器：支持单总线通信，精度高。

此外，项目还使用了舵机和蜂鸣器，前者用于角度调整（理论上可以扩展更多功能），后者用于报警。

软件开发环境

我们使用了KEIL C语言进行开发，工程结构清晰，注释详细。对于仿真，使用了Proteus 8.15，版本比较经典，资源丰富（安装包可以找我获取）。

功能模块实现

1. 红外传感器循迹

循迹功能是小车的核心之一。我们使用了2路红外传感器，传感器输出低电平表示检测到黑线。通过检测左右传感器的输出，小车可以判断当前的行驶状态（如跑偏、直行等）。

代码片段：

// 红外传感器状态读取 void IR_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_4; // 左右传感器接PB4和PB5 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; // 下拉输入 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); } // 读取传感器状态 uint8_t IR_Read(void) { uint8_t left = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_5); uint8_t right = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_4); // 0表示检测到黑线 return (left << 1) | right; }

2. 超声波避障

超声波传感器的实现相对简单，主要利用定时器测量回波时间来计算距离。当检测到障碍物时，小车会减速或停车，避免碰撞。

代码片段：

// 超声波传感器初始化 void Ultrasonic_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_TIM4, ENABLE); // 触发引脚（PB8）配置为推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); // 回波引脚（PC1）配置为下降沿中断 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure); // 配置定时器TIM4 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStructure; TIM_InitStructure.TIM_Period = 0xFFFF; // 最大周期 TIM_InitStructure.TIM_Prescaler = 72-1; // 72MHz时钟分频 TIM_InitStructure.TIM_TriggerSelection = TIM TriggerSelection_None; TIM_InitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_InitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_ClockDivision_CKD_N; TIM_Init(TIM4, &TIM_InitStructure); // 使能中断 NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x0F; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); // 使能定时器 TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); } // 回波中断处理 void TIM4_IRQHandler(void) { if (TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_Update) != RESET) { // 计算距离（具体实现略） uint16_t distance = ...; if (distance < 20) { // 触发避障逻辑 Car_Stop(); Beeper_Play(); } TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update); } }

3. PWM调速与电机控制

L298N驱动模块通过PWM信号控制电机的速度。我们实现了两种控制方式：手动控制（按键切换）和自动控制（根据避障逻辑调整速度）。

代码片段：

// PWM初始化 void PWM_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_TIM2, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6; // PWM输出引脚 GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // 配置TIM2 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStructure; TIM_InitStructure.TIM_Period = 999; // PWM周期 TIM_InitStructure.TIM_Prescaler = 720-1; // 频率约1kHz TIM_InitStructure.TIM_TriggerSelection = TIM TriggerSelection_None; TIM_InitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_Init(TIM2, &TIM_InitStructure); // 启动PWM TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); } // 设置电机速度 void Car_Speed(uint16_t duty) // duty范围0-100% { // 通过改变PWM占空比控制速度 if (duty > 100) duty = 100; TIM_SetCompare1(TIM2, (duty * 10) / 100); // 调整占空比（具体逻辑略） }

OLED显示与按键控制

OLED显示部分使用了SSD1306驱动的OLED屏，通过I2C接口与STM32通信。按键用于切换运行模式（手动/自动）。显示内容包括当前模式、传感器状态、温度信息等。

代码片段：

// OLED显示模式切换 void OLED_Show_Mode(uint8_t mode) { char buffer[20]; sprintf(buffer, "Mode: %d", mode); OLED_Write_String(0, 0, buffer); } // 按键中断处理 void EXTI0_IRQHandler(void) { if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) != RESET) { // 切换模式逻辑 if (current_mode == AUTO_MODE) current_mode = MANUAL_MODE; else current_mode = AUTO_MODE; // 更新显示 OLED_Show_Mode(current_mode); EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); } }