STM32单片机小车智能巡逻车设计与实现：打造智能巡逻车，开启小车新时代

# 1. STM32单片机简介及基础**

STM32单片机是意法半导体公司推出的基于ARM Cortex-M内核的高性能微控制器系列。它具有低功耗、高性能、丰富的外设资源等特点，广泛应用于工业控制、物联网、汽车电子等领域。

STM32单片机的基础架构包括CPU内核、存储器、外设接口和时钟系统。其中，CPU内核负责执行指令，存储器用于存储程序和数据，外设接口提供与外部设备的连接，时钟系统为单片机提供稳定的时钟信号。

STM32单片机的开发环境主要包括集成开发环境（IDE）、编译器和调试器。常用的IDE有Keil MDK、IAR Embedded Workbench和STM32CubeIDE。编译器将源代码编译成机器代码，调试器用于调试程序并查找错误。

# 2. 智能巡逻车硬件设计

### 2.1 传感器选型与连接

智能巡逻车需要配备各种传感器来感知周围环境，主要包括超声波传感器和红外传感器。

#### 2.1.1 超声波传感器

超声波传感器通过发射超声波并接收反射波来测量物体距离。其主要参数包括：

- **测量范围：**传感器可测量的最大距离。
- **测量精度：**传感器测量的准确性。
- **测量角度：**传感器可探测的范围。
- **工作频率：**传感器发射超声波的频率。

超声波传感器连接方式一般采用串口或 I2C 总线。

#### 2.1.2 红外传感器

红外传感器通过检测物体发出的红外辐射来感知物体。其主要参数包括：

- **探测距离：**传感器可探测的最大距离。
- **探测角度：**传感器可探测的范围。
- **灵敏度：**传感器对红外辐射的响应程度。

红外传感器连接方式一般采用模拟量输入或数字量输入。

### 2.2 电机驱动与控制

智能巡逻车需要电机来驱动移动。电机驱动电路负责控制电机的速度和方向。

#### 2.2.1 电机选型与参数

电机选型主要考虑以下参数：

- **额定电压：**电机正常工作所需的电压。
- **额定电流：**电机正常工作所需的电流。
- **额定转速：**电机在额定电压和电流下所能达到的最高转速。
- **扭矩：**电机输出的力矩。

#### 2.2.2 电机驱动电路设计

电机驱动电路主要由以下部分组成：

- **电机驱动芯片：**负责控制电机电流和方向。
- **功率器件：**负责放大电机驱动芯片的输出电流。
- **反馈电路：**负责检测电机实际转速和位置。

电机驱动电路的设计需要考虑以下因素：

- **电机类型：**不同的电机类型需要不同的驱动方式。
- **电机功率：**电机功率决定了驱动电路的功率要求。
- **控制精度：**控制精度要求决定了驱动电路的反馈控制方式。

**代码示例：**

#include "stm32f1xx_hal.h"

// 电机驱动芯片引脚定义
#define MOTOR_A_IN1_PIN GPIO_PIN_0
#define MOTOR_A_IN2_PIN GPIO_PIN_1
#define MOTOR_B_IN1_PIN GPIO_PIN_2
#define MOTOR_B_IN2_PIN GPIO_PIN_3

// 电机驱动芯片初始化
void Motor_Init(void)
{
    // 配置电机驱动芯片引脚为输出模式
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = MOTOR_A_IN1_PIN | MOTOR_A_IN2_PIN | MOTOR_B_IN1_PIN | MOTOR_B_IN2_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // 设置电机驱动芯片默认状态
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, MOTOR_A_IN1_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, MOTOR_A_IN2_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, MOTOR_B_IN1_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, MOTOR_B_IN2_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}

// 电机正转
void Motor_Forward(void)
{
    // 设置电机驱动芯片引脚状态
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, MOTOR_A_IN1_PIN, GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, MOTOR_A_IN2_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, MOTOR_B_IN1_PIN, GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, MOTOR_B_IN2_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}

// 电机反转
void Motor_Reverse(void)
{
    // 设置电机驱动芯片引脚状态
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, MOTOR_A_IN1_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, MOTOR_A_IN2_PIN, GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, MOTOR_B_IN1_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, MOTOR_B_IN2_PIN, GPIO_PIN_SET);
}

// 电机停止
void Motor_Stop(void)
{
    // 设置电机驱动芯片引脚状态
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, MOTOR_A_IN1_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    HAL_