原标题：基于stm32红外遥控自动泊车寻迹小车（含源码）

基于STM32红外遥控自动泊车寻迹小车设计方案

一、项目概述

本设计旨在开发一款基于STM32微控制器的红外遥控自动泊车寻迹小车，通过集成红外传感器、超声波模块、电机驱动及无线通信模块，实现小车的路径追踪、避障及自动泊车功能。该系统采用模块化设计，便于调试与扩展，适用于教育、娱乐及工业领域。

二、优选元器件清单及选型依据

1. 主控芯片：STM32F103ZET6

• 作用：作为系统的核心控制单元，负责数据采集、处理、控制算法执行及外围设备通信。

• 选择理由：STM32F103ZET6基于ARM Cortex-M3内核，具有72MHz主频，512KB Flash及64KB RAM，支持丰富的外设接口（如PWM、ADC、I2C、SPI、USART等），适用于复杂控制任务。其高性价比及强大的处理能力，能够满足自动泊车寻迹小车的实时控制需求。

• 功能：执行控制算法，管理传感器数据，驱动电机及外设。

2. 电机驱动模块：L298N

• 作用：驱动直流电机，实现小车的前进、后退、转向及速度控制。

• 选择理由：L298N支持双路H桥驱动，可提供最大2A的持续电流，支持PWM调速，具备短路保护及过热保护功能，适合驱动小车电机。其稳定性高、易于控制，且与STM32兼容性好。

• 功能：接收STM32的PWM信号，控制电机转速及转向。

3. 红外传感器：HJ-IR2

• 作用：用于路径检测及避障功能，检测地面黑线及障碍物。

• 选择理由：HJ-IR2是一款反射式红外传感器，具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强的特点。其输出信号可直接连接STM32的GPIO口，便于实现路径追踪及避障算法。

• 功能：检测地面黑线，输出数字信号至STM32；检测障碍物，输出低电平信号。

4. 超声波模块：HC-SR04

• 作用：测量小车与障碍物之间的距离，提供精确的环境信息。

• 选择理由：HC-SR04是一款常用的超声波测距模块，具有2cm-400cm的测量范围，精度可达3mm。其接口简单（Trig/Echo），易于与STM32连接，适用于自动泊车及避障场景。

• 功能：发射超声波，测量反射时间，计算距离并发送至STM32。

5. WIFI模块：ESP8266

• 作用：实现小车与上位机（如手机、电脑）的无线通信，便于远程监控及控制。

• 选择理由：ESP8266是一款低功耗、高性价比的WIFI模块，支持AT指令集及TCP/IP协议栈，易于与STM32集成。其通信距离远、稳定性高，适合用于数据传输及远程控制。

• 功能：接收上位机指令，发送小车状态信息至上位机。

6. 电源模块：18650锂电池组

• 作用：为整个系统提供稳定的工作电压。

• 选择理由：18650锂电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低等优点。采用两节18650锂电池串联，可提供7.4V电压，满足电机及外设的供电需求。

• 功能：通过降压模块（如AMS1117）为STM32及传感器提供3.3V电压，直接为电机驱动模块提供7.4V电压。

7. 车模及电机：四轮驱动小车套件

• 作用：提供小车的机械结构及动力来源。

• 选择理由：四轮驱动小车具有稳定性高、承重能力强的特点，适合复杂路况。配套电机具有足够的扭矩及转速，能够满足小车的运动需求。

• 功能：驱动小车运动，执行转向及速度控制指令。

三、电路框图设计

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|     STM32F103ZET6    |

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|  PWM输出  |  ADC输入  | USART通信 | I2C/SPI接口 |

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|            |           |            |

v            v           v            v

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|   L298N电机驱动  |  |   HJ-IR2红外传感器   |  |   HC-SR04超声波模块  |  |   ESP8266 WIFI模块   |

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|            |           |            |

v            v           v            v

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|    直流电机      |  |   地面黑线检测     |  |   障碍物距离测量    |  |   无线通信         |

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|            |           |            |

v            v           v            v

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|    小车运动      |  |   路径追踪       |  |   自动避障       |  |   远程监控       |

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四、系统设计

1. 硬件设计

1.1 电源电路设计

• 采用两节18650锂电池串联供电，提供7.4V电压。

• 使用AMS1117-3.3稳压芯片，将7.4V电压降至3.3V，为STM32及传感器供电。

• 电源电路需考虑电池过充、过放保护，确保系统稳定运行。

1.2 电机驱动电路设计

• L298N电机驱动模块与STM32的PWM输出引脚连接，实现电机转速控制。

• 通过控制L298N的输入引脚电平，实现电机正转、反转及停止。

• 电机驱动电路需考虑电磁干扰问题，采用隔离措施（如光耦隔离）提高系统稳定性。

1.3 传感器接口电路设计

• HJ-IR2红外传感器的输出引脚与STM32的GPIO口连接，实现路径检测及避障功能。

• HC-SR04超声波模块的Trig/Echo引脚与STM32的GPIO口连接，实现距离测量。

• 传感器接口电路需考虑信号滤波及抗干扰设计，提高测量精度。

1.4 WIFI通信电路设计

• ESP8266 WIFI模块与STM32的USART接口连接，实现无线通信。

• 通过AT指令集配置WIFI模块的工作模式（如AP模式、STA模式），实现数据收发。

• WIFI通信电路需考虑天线设计及信号屏蔽，提高通信质量。

2. 软件设计

2.1 主程序设计

• 初始化STM32的外设（如PWM、ADC、USART、I2C等）。

• 循环检测传感器数据（如红外传感器、超声波模块）。

• 根据传感器数据执行控制算法（如路径追踪、避障、自动泊车）。

• 通过WIFI模块与上位机通信，接收指令及发送状态信息。

2.2 路径追踪算法设计

• 采用PID控制算法，根据红外传感器的检测值调整小车方向。

• 通过PWM控制电机转速，实现小车的平稳运动。

• 路径追踪算法需考虑黑线宽度、光照条件等因素，提高追踪精度。

2.3 自动泊车算法设计

• 利用超声波模块测量停车位尺寸及障碍物位置。

• 根据测量结果规划泊车路径（如倒车入库、侧方位停车）。

• 通过控制电机转向及速度，实现小车的自动泊车。

• 自动泊车算法需考虑路径规划、速度控制、避障等因素，确保泊车安全及效率。

2.4 WIFI通信协议设计

• 定义通信指令集（如前进、后退、左转、右转、自动泊车等）。

• 通过USART接口发送AT指令至ESP8266，实现WIFI连接及数据收发。

• 设计数据帧格式（如帧头、指令码、数据长度、校验码等），提高通信可靠性。

3. 系统集成与调试

• 将各模块按照电路框图连接，进行硬件调试。

• 编写及烧录程序至STM32，进行软件调试。

• 通过上位机（如手机APP、电脑软件）监控小车状态，调整控制参数。

• 在不同环境下测试小车性能（如光照条件、障碍物分布），优化算法及参数。

五、总结与展望

本设计开发了一款基于STM32红外遥控自动泊车寻迹小车，通过优选元器件、合理设计电路及算法，实现了小车的路径追踪、避障及自动泊车功能。该系统具有稳定性高、扩展性强、易于控制等优点，适用于教育、娱乐及工业领域。未来可进一步优化传感器算法、提高控制精度及通信稳定性，拓展更多应用场景（如物流仓储、服务机器人等）。