倩Sur1. 项目概述与核心需求
去年在指导物联网工程专业实训时，我设计了一套基于STM32的智能小车实验平台。这个看似简单的玩具车，实际上完整实现了工业AGV（自动导引运输车）的核心功能模块。通过这个项目，学生可以掌握嵌入式系统开发的全流程技能。
核心功能需求分解：
- 环境感知层：红外对管实现黑白线循迹（精度±5mm）、超声波模块实现20cm内障碍物检测
- 决策控制层：STM32主控处理传感器数据，实现PID调速和转向控制
- 执行机构：TB6612驱动直流电机（PWM调速范围5-10kHz）、9g舵机控制超声波探头转向
- 人机交互：OLED实时显示状态、蓝牙HC-05模块支持手机遥控
硬件选型关键点：主控选用STM32F103C8T6（72MHz主频，64KB Flash），这个型号在性能与成本间取得了完美平衡。相比Arduino，STM32的定时器资源更丰富，特别适合需要多路PWM输出的电机控制场景。
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2. 硬件系统设计解析
2.1 主控模块电路设计
STM32最小系统包含：
- 复位电路：10kΩ上拉电阻+0.1μF电容构成硬件复位
- 时钟电路：8MHz晶振+22pF负载电容
- 调试接口：SWD四线制（VCC、GND、SWDIO、SWCLK）
电源部分采用AMS1117-3.3V稳压芯片，输入7.4V锂电池电压经LM2596降压至5V后，再转换为3.3V供MCU使用。这种两级降压方案能有效抑制电机启停造成的电压波动。
2.2 传感器模块接口
| 传感器类型 | 接口方式 | 关键参数 | 电路保护设计 |
|---|---|---|---|
| HC-SR04超声波 | GPIO触发+中断捕获 | 测距范围2-400cm | 100Ω限流电阻 |
| TCRT5000红外 | 模拟电压比较 | 检测距离1-8mm | 10kΩ上拉电阻 |
| 蓝牙模块 | USART串口 | 波特率9600bps | TVS二极管防静电 |
红外循迹模块的安装高度直接影响检测效果。经过实测，当传感器距地面1.5cm时，对白色Kapton胶带的反射率最佳。建议使用3D打印支架固定，确保所有传感器处于同一水平面。