stm32f103c8t6用pid算法写一个五路的循迹小车(两个直流减速电机)

时间: 2024-03-21 14:36:00 浏览: 81
STM32F103C8T6是一款常用的单片机,可以用来控制循迹小车。PID算法是一种常用的控制算法,可以实现循迹小车的自动控制。下面是一个基本的实现思路: 1. 硬件连接:将STM32F103C8T6与电机驱动模块、传感器等连接起来。其中,两个直流减速电机通过电机驱动模块与STM32F103C8T6相连,传感器用于检测循迹线。 2. 初始化设置:配置STM32F103C8T6的引脚和定时器等相关参数。 3. 循迹算法:使用PID算法进行循迹控制。PID算法由比例项(P项)、积分项(I项)和微分项(D项)组成。 - P项:根据当前位置与目标位置的偏差,计算出一个修正量,用于调整电机的转速。 - I项:根据历史偏差的累积值,计算出一个修正量,用于消除静差。 - D项:根据当前偏差与上一次偏差的差值,计算出一个修正量,用于抑制震荡。 4. 控制循迹小车:根据PID算法计算出的修正量,调整电机的转速,使循迹小车能够沿着指定的轨迹行驶。
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stm32f103c8t6用pid算法写一个五路的循迹小车(四个直流减速电机)

循迹小车是一种常见的机器人,它通过感知地面上的黑色线条,实现自动寻路的功能。PID算法是一种常见的控制算法,用于控制机器人的行动,下面我们来介绍如何使用STM32F103C8T6控制五路电机的循迹小车。 首先,需要准备以下硬件材料: - STM32F103C8T6开发板 - L298N电机驱动模块 - TCRT5000红外线传感器5个 - 直流减速电机4个 - 小车底盘 接下来,我们需要进行以下步骤: 1. 连接硬件 将L298N电机驱动模块与STM32F103C8T6开发板连接,连接方式如下: | L298N引脚 | STM32F103C8T6引脚 | |---------|------------------| | ENA | PB0 | | IN1 | PB1 | | IN2 | PB2 | | IN3 | PB10 | | IN4 | PB11 | | ENB | PB12 | 将TCRT5000红外线传感器连接到STM32F103C8T6开发板的引脚上,连接方式如下: | TCRT5000引脚 | STM32F103C8T6引脚 | |-------------|------------------| | VCC | 5V | | GND | GND | | DO | PA0~PA4 | 将直流减速电机连接到L298N电机驱动模块上,连接方式如下: | 直流减速电机引脚 | L298N引脚 | |----------------|----------| | 正极 | OUT1 | | 负极 | OUT2 | | 正极 | OUT3 | | 负极 | OUT4 | 2. 编写代码 接下来,我们需要编写代码来实现循迹小车的功能。首先,我们需要对红外线传感器进行初始化,然后读取传感器的数据,并根据数据来控制小车的移动方向。具体代码如下: ```c #include "stm32f10x.h" void delay_us(u32 nus) { u32 i; for(i=0;i<nus*8;i++); } void delay_ms(u16 nms) { u16 i; for(i=0;i<nms;i++) delay_us(1000); } void init_GPIO(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); } void motor_forward(u8 speed) { GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_1, Bit_RESET); GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_2, Bit_SET); GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, Bit_RESET); GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, Bit_SET); TIM_SetCompare3(TIM2, speed); TIM_SetCompare4(TIM2, speed); TIM_SetCompare1(TIM3, speed); TIM_SetCompare2(TIM3, speed); } void motor_backward(u8 speed) { GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_1, Bit_SET); GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_2, Bit_RESET); GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, Bit_SET); GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, Bit_RESET); TIM_SetCompare3(TIM2, speed); TIM_SetCompare4(TIM2, speed); TIM_SetCompare1(TIM3, speed); TIM_SetCompare2(TIM3, speed); } void motor_left(u8 speed) { GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_1, Bit_RESET); GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_2, Bit_SET); GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, Bit_SET); GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, Bit_RESET); TIM_SetCompare3(TIM2, speed); TIM_SetCompare4(TIM2, speed); TIM_SetCompare1(TIM3, speed); TIM_SetCompare2(TIM3, speed); } void motor_right(u8 speed) { GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_1, Bit_SET); GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_2, Bit_RESET); GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, Bit_RESET); GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, Bit_SET); TIM_SetCompare3(TIM2, speed); TIM_SetCompare4(TIM2, speed); TIM_SetCompare1(TIM3, speed); TIM_SetCompare2(TIM3, speed); } void motor_stop(void) { GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_1, Bit_RESET); GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_2, Bit_RESET); GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_10, Bit_RESET); GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_11, Bit_RESET); TIM_SetCompare3(TIM2, 0); TIM_SetCompare4(TIM2, 0); TIM_SetCompare1(TIM3, 0); TIM_SetCompare2(TIM3, 0); } u8 read_sensor(void) { u8 i,sensor_data=0; for(i=0;i<5;i++) { if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,1<<i)==0) sensor_data|=1<<i; } return sensor_data; } void pid_control(u8 sensor_data) { s16 error; s16 p_term; s16 i_term; s16 d_term; static s16 last_error=0; static s16 integral=0; error=sensor_data-0x0F; p_term=error*2; integral+=error; i_term=integral*0.001; d_term=(error-last_error)*40; last_error=error; s16 speed=p_term+i_term+d_term; if(speed>255) speed=255; if(speed<-255) speed=-255; if(speed>0) motor_forward(speed); else if(speed<0) motor_backward(-speed); else motor_stop(); } int main(void) { TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1 | RCC_APB2Periph_TIM8, ENABLE); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2 | RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71; TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_TimeBaseInit(TIM8, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0; TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC2Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC3Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC4Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC1Init(TIM8, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC2Init(TIM8, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC3Init(TIM8, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC4Init(TIM8, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC3Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC4Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); TIM_Cmd(TIM1, ENABLE); TIM_Cmd(TIM8, ENABLE); TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); init_GPIO(); while(1) { u8 sensor_data=read_sensor(); pid_control(sensor_data); delay_ms(10); } } ``` 3. 调试测试 将代码烧录到STM32F103C8T6开发板上,然后将小车放在地面上,让它自行行驶,观察小车的行动是否符合预期。如果出现异常情况,可以通过调试代码来解决问题。 这样,我们就成功地使用STM32F103C8T6控制五路电机的循迹小车了。

stm32f103c8t6用pid算法写一个五路的循迹小车

首先,需要了解PID控制算法的基本原理。PID控制器是一种常见的控制器,它可以通过测量当前状态和目标状态之间的差异来计算输出信号,从而使系统稳定在目标状态。PID控制器由三部分组成:比例项、积分项和微分项,可以通过调整这三个项的权重来优化控制器的性能。 对于循迹小车,需要使用线性光敏二极管(LDR)传感器来检测车辆的位置,然后使用PID控制器来调整车轮的速度,使车辆沿着轨迹行驶。 以下是一个简单的 PID 控制器的实现示例: ```c #include <stdint.h> // PID控制器参数 #define KP 0.5 #define KI 0.2 #define KD 0.1 // PID控制器状态 typedef struct { float error; float error_sum; float error_diff; float last_error; } pid_state_t; // PID控制器初始化 void pid_init(pid_state_t *pid) { pid->error = 0; pid->error_sum = 0; pid->error_diff = 0; pid->last_error = 0; } // PID控制器计算输出 float pid_compute(pid_state_t *pid) { float output = 0; pid->error_diff = pid->error - pid->last_error; pid->error_sum += pid->error; output = KP * pid->error; output += KI * pid->error_sum; output += KD * pid->error_diff; pid->last_error = pid->error; return output; } // 检测传感器状态 uint8_t get_sensor_state(void); int main(void) { // 初始化PID控制器 pid_state_t pid; pid_init(&pid); // 循迹小车控制循环 while (1) { // 检测传感器状态 uint8_t sensor_state = get_sensor_state(); // 计算偏差值 float error = /* 根据传感器状态计算偏差值 */; // 更新PID控制器状态 pid.error = error; float output = pid_compute(&pid); // 根据PID输出控制车轮速度 /* 根据输出控制车轮速度 */ } } ``` 在这个示例中,我们使用了一个 `pid_state_t` 结构体来存储 PID 控制器的状态,其中包括当前偏差值、偏差值累加、偏差值差分和上一次偏差值。我们还定义了三个常量 `KP`、`KI` 和 `KD` 来设置比例、积分和微分项的权重。 在循迹小车的控制循环中,我们首先检测传感器状态,然后根据传感器状态计算偏差值。接着,我们更新 PID 控制器的状态,并通过调用 `pid_compute` 函数计算输出值。最后,根据输出值控制车轮速度,使车辆沿着轨迹行驶。 需要注意的是,这只是一个简单的示例,实际应用中需要根据具体的硬件和传感器进行调整。另外,循迹小车的控制循环还需要考虑避障、转向等因素,需要进一步完善和优化。

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