基于STM32的智能巡检小车系统设计--STM32最小系统、直流电机、直流电源模块设计

作者:车
邮箱:che147890@163.com
学校:西安工程大学硕士研究生
方向:机器视觉、图像分割、深度学习

在介绍具体实现功能之前,需要介绍以下模块。

1. STM32最小系统模块电路设计

1.1 STM32F407VET6

本课题选择的单片机是ST(意法半导体)开发的STM32F407VET6。

  • 这是一款采用Corte-M4为内核的高性能32位ARM微控制器。该芯片支持所有ARM单精度数据处理指令和数据类型。
  • 本产品的特性是单周期DSP指令,支持FMSC液晶接口、多用户按键。STM32F407VET6具有丰富的外设资源,包括ADC、DAC、I2S、I2C、SPI、以及USART等。

STM32F407VET6的原理图如图。

在这里插入图片描述

1.2 三种启动模式

STM32F4的启动模式(也称为自举模式)有多种方式,当使用不同的下载方式时,所对应STM32F4启动模式也不同,在STM32F4开发板中有BOOT0和BOOT1两个功能引脚,通过对这两个引脚赋不同的值,将产生不同的启动模式。STM32F4三种启动模式如表所示。
在这里插入图片描述

1.3 FLASH启动

本文使用的启动模式是FLASH启动,由于STM32F4的FLASH可以擦除10万次,所以当程序出现错误时,可进行重新修改,操作简单方便。启动模式电路图如图所示。
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2. 直流电机驱动模块电路设计

L298N直流电机驱动模块可以驱动感性负载,特别是其输入端可以与单片机直接相联,从而很方便地受单片机控制。当驱动直流电机时,可以实现电机正转与反转,实现此功能只需改变输入端的逻辑电平。L298N直流电机驱动模块的原理图如图所示。
在这里插入图片描述

3. 直流电源模块电路设计

电源是启动系统并能够保证整个系统持续运转的基础。

  • 使用18650锂电池组给L298N进行供电。由于电机的驱动电压是3V~12V,所以本次设计选择12V的18650锂电池组供电电池组。
  • 使用1.2*4节可充电电池给STM32主控板供电。在设计初期和测试环节中,本设计也用到了USB供电模块。

电源供电模块电路设计如图所示。
在这里插入图片描述

(关于这三个部分更加具体的描述由于文字过多,就不贴出来了,有需要的吱一声拿走!)

### STM32F407VGT6 最小系统设计与实现 #### 1. 设计概述 STM32F407VGT6是一款基于ARM Cortex-M4内核的高性能微控制器,广泛应用于各种嵌入式应用中。为了构建一个功能完备且稳定的最小系统,需要考虑电源管理、时钟配置、复位电路以及必要的外围设备连接。 #### 2. 主要组件及其作用 - **MCU (STM32F407VGT6)**:作为整个系统的控制中心,负责执行程序逻辑和处理数据输入输出操作[^1]。 - **晶振与时钟源**: - 外部高速晶体(HSE)通常选用8MHz或25MHz频率,用于为主频提供精确的时间基准; - **去耦电容**:放置于芯片供电脚附近的小容量陶瓷电容器可以有效滤除高频噪声干扰,确保稳定运行环境[^3]。 - **复位按钮与LED指示灯** - NRST引脚上的按键允许手动触发系统重启过程; - 板载绿色发光二极管通过GPIO端口驱动显示当前工作状况; #### 3. PCB布局建议 合理的印刷电路板布线对于提高信号完整性和降低电磁兼容风险至关重要: - 尽量缩短关键路径长度特别是时钟线路部分以减少反射损耗; - 对模拟地平面和数字地面分开布置从而避免两者间相互影响造成串扰现象发生; - 敏感元件周围设置屏蔽区域能够进一步增强抗干扰能力[^4]。 #### 4. BOM 表单详情 物料清单列出了所有必需元器件型号规格参数等信息以便采购人员参照选购合适产品。具体条目包括但不限于上述提到的各种被动件主动件及其他辅助设施如USB接口座子等等。 ```plaintext | 序号 | 名称 | 描述 | |------|--------------|--------------------| | 1 | MCU | STM32F407VGT6 | | 2 | Crystal Oscillator | HSE, 8 MHz or 25 MHz | | ... | | | ```
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