【Proteus仿真】【STM32单片机】双轮平衡车设计

一、功能简介

本项目使用Proteus8仿真STM32单片机控制器，使用OLED液晶显示模块、陀螺仪传感器、L298N电机驱动、PCF8691 ADC模块、按键、HCSR04超声波等。

主要功能：
系统运行后，OLED显示超声波检测的距离和陀螺仪检测的俯仰角。S1开关切换自动和手动控制模式，当S1闭合时处于手动模式，可通过K1-K4键控制小车前进/后退/左转/右转方向，当运行中俯仰角为正数越大，小车速度越快，反之越慢。
当S1断开时处于自动模式，当超声波未检测到障碍物时，小车根据俯仰角值前进或后退，速度随俯仰角变大而加快。当俯仰角为负值，则小车反方向加速使其平衡。
当超声波检测到障碍物时，小车先后退后左转避障。
系统运行中，小车状态可显示在OLED上。

二、软件设计

/*
作者：嗨小易（QQ技术交流群：570487280）

*/


//系统数据显示
void sys_data_show(void)
{
	u8 buf[5];
	int temp=0;

	while(1)
	{
		//超声波距离显示
		buf[0]=sys_ctrl.dis/100+0x30;
		buf[1]=sys_ctrl.dis%100/10+0x30;
		buf[2]=sys_ctrl.dis%100%10+0x30;		
		buf[3]='\0';
		OLED_ShowString(6*8,2,buf,16);
		//俯仰角显示
		if(sys_ctrl.pitch>=0)
		{
			temp=sys_ctrl.pitch;
			buf[0]='+';	
		}
		else
		{
			temp=-sys_ctrl.pitch;
			buf[0]='-';		
		}
		buf[1]=temp/100+0x30;
		buf[2]=temp%100/10+0x30;
		buf[3]=temp%100%10+0x30;		
		buf[4]='\0';
		OLED_ShowString(6*8,4,buf,16);

		switch(sys_ctrl.dir)
		{
			case 0:OLED_ShowString(0,6,"Stop ",16);break;
			case 1:OLED_ShowString(0,6,"Forwd",16);break;
			case 2:OLED_ShowString(0,6,"Left ",16);break;
			case 3:OLED_ShowString(0,6,"Back ",16);break;
			case 4:OLED_ShowString(0,6,"Right",16);break;	
		}

		break;	
	}		
}

//系统数据设置
void sys_data_set(void)
{
	u8 key=0;
	static u8 md=0;

	//自动/手动模式选择
	if(MODE_SW==0)
	{
		sys_ctrl.mode=1;//手动
		if(md==0)
			OLED_ShowString(11*8,6,"Manul",16);
		md=1;
		sys_ctrl.dir=0;
		sys_ctrl.speed=0;
	}
	else 
	{
		sys_ctrl.mode=0;//自动
		if(md==1)
			OLED_ShowString(11*8,6,"Auto ",16);
		md=0;
		sys_ctrl.dir=0;
		sys_ctrl.speed=50;	
	}
	
	//手动模式下，可通过按键控制
	if(sys_ctrl.mode==1)
	{ 	
		key=KEY_Scan(1);
		switch(key)
		{
			case KEY1_PRESS://前进
				sys_ctrl.dir=1;
				sys_ctrl.speed=50;
				break;
			case KEY2_PRESS://左转
				sys_ctrl.dir=2;
				sys_ctrl.speed=50;
				break;
			case KEY3_PRESS://后退
				sys_ctrl.dir=3;
				sys_ctrl.speed=50;
				break;
			case KEY4_PRESS://右转
				sys_ctrl.dir=4;
				sys_ctrl.speed=50;
				break;
			default ://停止
				sys_ctrl.dir=0;
				sys_ctrl.speed=0;
				break;
		}			
	}	
}

//系统功能控制
void sys_fun_ctrl(void)
{
	//手动模式下，可通过按键控制
	if(sys_ctrl.mode==1)
	{
		switch(sys_ctrl.dir)
		{
			case 0://停止
				car_stop();
				break;
			case 1://前进
				car_forward();
				break;
			case 2://左转
				car_left();
				break;
			case 3://后退
				car_back();
				break;
			case 4://右转
				car_right();
				break;	
		}
		pwm_set_duty(sys_ctrl.speed+sys_ctrl.pitch);	
	}
	//自动模式下小车控制
	else
	{
		//还未遇到障碍物
		if(sys_ctrl.dis>DISTANCE_MIN)
		{
			//小车前进
			if(sys_ctrl.pitch>=0)
			{
				sys_ctrl.dir=1;
				car_forward();	
			}
			//小车后退
			else
			{
				sys_ctrl.dir=3;
				car_back();//后退	
			}	
		}
		//遇到障碍物，避开障碍物
		else
		{	
			car_stop();//停止
			OLED_ShowString(0,6,"Stop ",16);
			delay_ms(1000);
			car_back();//后退
			OLED_ShowString(0,6,"Back ",16);
			delay_ms(1000);
			sys_data_get();//系统数据获取
			car_left();//左转
			OLED_ShowString(0,6,"Left ",16);
			delay_ms(1000);
			sys_data_get();//系统数据获取
			car_stop();//停止
			OLED_ShowString(0,6,"Stop ",16);
		}
		pwm_set_duty(sys_ctrl.speed+abs(sys_ctrl.pitch));	
	}				
}

三、实验现象

B站演示视频：https://space.bilibili.com/444388619

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