超声波跟随原理

下面介绍的超声波跟随小车，是可以进行直线跟随，可以转弯，可以避障等等的一款小车，接下来主要介绍小车的自动跟随部分。

基本原理：在小车的两端各安装一个超声波（非收发一体），人手持一个超声波模块。这样左侧与右侧离人的距离就构成了一个三角形。

距离A

距离B

人

左超声波

右超声波

当小车正对着人时，装在小车上的2个超声波模块，距离A=B。

当人左拐时，A必定小于B，同理当人右拐时，A大于B。

当人向前走时，A和B的距离必定大于设定距离。我们只需要控制好这几个距离即可。

代码

话不多说，直接上代码。
接下来以STM32为例，下面是小车电机部分的代码：
代码片

1.电机部分

#include "motor.h"void Motor_Init(void)    //电机引脚的初始化
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);   //使能GPIOB端口时钟GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_14|GPIO_Pin_15;    //端口配置GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;      //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;     //50MHZGPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                          //根据设定参数初始化GPIOB
}
/**************************************************************************
函数功能：赋值给PWM寄存器
入口参数：左轮PWM、右轮PWM
返回  值：无
**************************************************************************/
void Set_Pwm(int moto1,int moto2)
{if(moto1<0){                AIN2=0;AIN1=1;}else{              AIN2=1;AIN1=0;}PWMA=myabs(moto1);if(moto2<0)  {BIN1=1;BIN2=0;}else{BIN1=0;BIN2=1;}PWMB=myabs(moto2);
}/**************************************************************************
函数功能：绝对值函数
入口参数：int
返回  值：unsigned int
目    的：经过直立环和速度环以及转向环计算出来的PWM有可能为负值而只能赋给定时器PWM寄存器只能是正值。故需要对PWM进行绝对值处理
**************************************************************************/
int myabs(int a)
{          int temp;if(a<0)  temp =- a;  else temp = a;return temp;
}

2.PWM定义部分

#include "pwm.h"//PWM输出初始化
//arr：自动重装值
//psc：时钟预分频数
//TIM1_PWM_Init(7199,0);//PWM频率=72000/(7199+1)=10Khzvoid TIM1_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);// RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);  //使能GPIO外设时钟使能//设置该引脚为复用输出功能,输出TIM1 CH1 CH4的PWM脉冲波形GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_11; //TIM_CH1 //TIM_CH4GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值  不分频TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_timTIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式1TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;                            //设置待装入捕获比较寄存器的脉冲值TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;     //输出极性:TIM输出比较极性高TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMxTIM_OC4Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure);  //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMxTIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);    //MOE 主输出使能 TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //CH1预装载使能    TIM_OC4PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);  //CH4预装载使能   TIM_ARRPreloadConfig(TIM1, ENABLE); //使能TIMx在ARR上的预装载寄存器TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);  //使能TIM1
}

3.串口部分

void uart2_init(u32 bound)
{    //GPIO端口设置GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE); //使能UGPIOA时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);  //使能USART2时钟//USART2_TX  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; //PA2   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//USART2_RX     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;//PA3GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//USART 初始化设置USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;  //收发模式USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);     //初始化串口2USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断USART_Cmd(USART2, ENABLE);                    //使能串口2
}/**************************************************************************
函数功能：串口3初始化
入口参数： bound:波特率
返回  值：无
**************************************************************************/
void uart3_init(u32 bound)
{    //GPIO端口设置GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);  //使能GPIOB时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE);   //使能USART3时钟//USART3_TX  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //PB.10GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;  //复用推挽输出GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//USART3_RX     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;//PB11GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//USART 初始化设置USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;    //收发模式USART_Init(USART3, &USART_InitStructure);     //初始化串口3USART_ITConfig(USART3, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断USART_Cmd(USART3, ENABLE);                    //使能串口3
}/**************************************************************************
函数功能：串口2接收中断
入口参数：无
返回  值：无
**************************************************************************/
void USART2_IRQHandler(void)
{   if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收到数据{  dat_left[num_left]=USART_ReceiveData(USART2); if(dat_left[0] != 0xA5) num_left = 0; else num_left++;//判断超声波串口接收的数据，如果是0XA5就接收，否则不予接收if(num_left==3)   //当接收到3个字节数之后，开始对数据进行解算并处理。得出最终的距离。{num_left = 0;distance_left = dat_left[1]<<8 | dat_left[2];}}
}
/**************************************************************************
函数功能：串口3接收中断
入口参数：无
返回  值：无
**************************************************************************/
void USART3_IRQHandler(void)
{   if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET) //接收到数据{   dat_right[num_right]=USART_ReceiveData(USART3); if(dat_right[0] != 0xA5) num_right = 0;    else num_right++;//判断超声波串口接收的数据，如果是0XA5就接收，否则不予接收if(num_right==3) //当接收到3个字节数之后，开始对数据进行解算并处理。得出最终的距离。{      num_right = 0;distance_right = dat_right[1]<<8 | dat_right[2];}}
}

4.控制部分

控制部分主要包括定时器中断、直线跟随、转向PD控制，很简单接下来的部分就自己写啦。

#include "control.h"
.......

主函数


#include "sys.h"
int main(void)
{ delay_init();                //=====延时函数初始化  uart1_init(128000);            //=====串口1初始化uart3_init(115200);            //=====通信超声波串口uart2_init(115200);            //=====通信超声波串口NVIC_Configuration();         //=====中断优先级分组,其中包含了所有的中断优先级的配置,方便管理和一次性修改。TIM3_Int_Init(99,7199);     //=====控制周期10ms          TIM1_PWM_Init(7199,0);        //=====10Khz PWMMotor_Init();                  //=====初始化与电机连接的硬件IO接口 while(1) {}
}

具体的内容也就这些了，如果还有什么技术问题想咨询可以留言，鉴于这是我的第一篇博客，因此有问必回，欢迎留言交流！想要快速回复的话也可以加我的个人微信咨询：supreme__fan

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