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简介：这份资源是面向嵌入式初学者与智能小车爱好者的STM32红外循迹避障小车完整程序，围绕路径跟踪与障碍物避障两大核心功能展开，适合用于课程设计、竞赛备赛或自学练手。压缩包共92个文件，约318KB，以C语言源码与头文件为主体，包含35个.h、33个.c，另有汇编启动文件、Keil工程文件、HEX烧录文件及readme说明，覆盖初始化配置、中断服务、传感器数据处理与电机控制等模块。目前已有10787人学习下载，热度较高。读者可从中获得一套可直接编译调试的工程框架，理解红外信号采集、PWM调速与避障决策的实现思路，并借助工程目录与说明文档快速上手实物验证，积累硬件驱动与实时系统开发经验。

1. 红外循迹避障小车：为什么你的程序一上电就跑偏

做嵌入式入门项目，红外循迹避障小车几乎是绕不开的一道坎。硬件搭好了，电机能转，传感器指示灯也亮，可程序烧进去之后，小车要么原地打转，要么冲出赛道，要么遇到障碍物直接撞上去。问题往往不在硬件，而在程序逻辑——红外对管的阈值判断、PWM调速的占空比映射、避障优先级和循迹优先级的冲突处理，这三块只要有一块没理顺，车就“不听话”。

这个标题讲的是基于STM32的红外循迹避障小车程序，核心是用STM32的GPIO读取红外传感器状态，用定时器输出PWM控制电机，再通过状态机协调循迹和避障两种行为。它适合已经学过STM32基础外设、想找一个综合项目练手的人，也适合带学生做课程设计的工程师。下面按“传感器怎么读→电机怎么控→逻辑怎么编→坑怎么避”的顺序，把可复现的方案拆开讲。

2. 红外传感器与电机驱动：先让轮子听你的话

2.1 红外对管的两种输出形式与GPIO配置

常见红外循迹模块分两种输出：数字量和模拟量。数字量模块自带LM393比较器，输出高低电平，STM32端配成上拉输入或浮空输入即可；模拟量模块输出随反射距离变化的电压，需要接ADC。循迹场景下，数字量足够用，因为只需要判断“黑线”和“白底”两个状态。

我一般把红外传感器的DO引脚接到STM32的GPIO上，配置成上拉输入。为什么上拉？因为多数模块输出是开漏或弱上拉，STM32内部再上拉一次，能避免悬空时读到随机值。以常见的五路循迹模块为例，从左到右依次接PA0到PA4，避障红外接PA5。

// gpio.c 红外传感器GPIO初始化 void IR_GPIO_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_5; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP; // 内部上拉，防止悬空误读 GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); }

这段代码把PA0到PA5全部设为上拉输入。参数说明：GPIO_MODE_INPUT是输入模式，GPIO_PULLUP启用内部上拉电阻，GPIO_SPEED_FREQ_LOW对输入引脚无实际影响，但保持低速度可以降低噪声。注意，如果你的模块是模拟输出，这里要改成GPIO_MODE_ANALOG并配合ADC使用，不能直接读高低电平。

读传感器时，黑线反射弱，红外接收管导通程度低，多数模块输出高电平；白底反射强，输出低电平。但不同模块逻辑可能相反，所以上电后先串口打印一遍五路状态，手动把车放在黑线和白底上各读一次，确认极性再写逻辑。这一步省不得，我见过太多人直接抄代码，结果模块极性和代码假设相反，车一上电就疯跑。

2.2 TB6612与L298N的选型差异及PWM接线

电机驱动常用L298N和TB6612。L298N便宜、耐压高，但压降大，电池电压低时电机没劲；TB6612效率高、发热小，适合锂电池供电。循迹小车一般用两节18650或四节镍氢，电压在6到8伏之间，TB6612更合适。如果手头只有L298N，也能用，但要注意它的使能跳线帽——很多人忘了拔掉跳线帽，PWM根本进不去，电机只有全速和停两种状态。

以TB6612为例，PWMA接STM32的TIM1_CH1（PA8），PWMB接TIM1_CH4（PA11），AIN1、AIN2、BIN1、BIN2接普通GPIO控制方向。STBY接高电平使能。

// motor.c PWM初始化与电机控制 void Motor_PWM_Init(void) { TIM_HandleTypeDef htim1; TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0}; __HAL_RCC_TIM1_CLK_ENABLE(); htim1.Instance = TIM1; htim1.Init.Prescaler = 71; // 72MHz/72 = 1MHz计数频率 htim1.Init.Period = 999; // 1MHz/1000 = 1kHz PWM频率 htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim1.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1; HAL_TIM_PWM_Init(&htim1); sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; sConfigOC.Pulse = 0; // 初始占空比0 sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH; sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE; HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1); HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim1, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_4); HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1); HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_4); }

参数说明：Prescaler=71把72MHz主频分频到1MHz，Period=999让PWM频率为1kHz。1kHz是电机驱动的常用频率，太低电机会啸叫，太高驱动芯片发热。Pulse决定占空比，范围0到999，对应0%到100%。实际调试时，我把Pulse设到300左右电机才开始转，这是死区，低于这个值电机不响应，所以代码里要加一个最小占空比补偿。

方向控制用GPIO写高低电平，比如AIN1=1、AIN2=0为正转，反之为反转。这里有个血泪经验：换向时一定要先让PWM归零，再切换方向引脚，否则瞬间电流冲击可能烧驱动芯片。我一般写一个Motor_Set(speed, dir)函数，内部先关PWM，延时1毫秒，再设方向，最后开PWM。

3. 循迹与避障的状态机：别让两个任务打架

3.1 五路循迹的偏差计算与舵机/差速转向

五路循迹模块输出五个数字量，从左到右记为L2、L1、M、R1、R2。常见偏差计算方法是加权求和：L2权重-2，L1权重-1，M权重0，R1权重1，R2权重2。偏差值范围-2到2，0表示居中。根据偏差调整左右轮速度差，偏差越大，差速越大。

// track.c 五路循迹偏差计算 int Track_GetError(void) { int error = 0; if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == BLACK) error -= 2; // L2 if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == BLACK) error -= 1; // L1 if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_2) == BLACK) error += 0; // M if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_3) == BLACK) error += 1; // R1 if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_4) == BLACK) error += 2; // R2 return error; }

逻辑说明：BLACK是宏定义，根据实际模块极性设为0或1。偏差为负表示车偏左，需要左轮减速或右轮加速；偏差为正则相反。实际调车时，我用比例控制就够了，不需要PID，因为循迹对响应速度要求不高，比例系数Kp取30到50之间，通过试凑确定。比如基础速度500，左轮速度=500 - Kperror，右轮速度=500 + Kperror，最后限幅到0到999。

注意，如果五路全黑或全白，说明车冲出赛道或悬空，这时候不能继续按偏差走，要进入丢线处理：全黑时停车或原地转向找回，全白时减速直行一小段再判断。这个逻辑不写，车一旦丢线就会乱冲。

3.2 避障优先级与状态切换的防抖处理

避障红外一般装在车头，检测到障碍物输出低电平（或高电平，看模块）。当避障触发时，无论循迹偏差是多少，都要优先执行避障动作：停车、后退、转向。但这里有个坑——如果避障和循迹同时触发，且避障信号有抖动，车会在“避障转向”和“循迹回正”之间反复横跳，看起来像抽搐。

解决办法是加状态机和防抖。状态机设三个状态：TRACK、AVOID、RECOVER。TRACK下正常循迹；避障触发且持续超过50毫秒，进入AVOID；AVOID执行后退和转向，持续300毫秒后进入RECOVER；RECOVER下低速直行，如果避障信号消失且循迹有偏差，回到TRACK。

// state.c 状态机与防抖 typedef enum { TRACK, AVOID, RECOVER } CarState; CarState state = TRACK; uint32_t avoid_tick = 0; void Car_Update(void) { uint8_t obs = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_5); // 避障信号 switch (state) { case TRACK: if (obs == OBSTACLE) { if (HAL_GetTick() - avoid_tick > 50) { // 防抖50ms state = AVOID; avoid_tick = HAL_GetTick(); } } else { avoid_tick = HAL_GetTick(); Track_Run(); // 正常循迹 } break; case AVOID: Motor_Set(0, 0); // 先停 HAL_Delay(100); Motor_Set(400, -1); // 后退 HAL_Delay(200); Motor_Set(400, 1); // 右转 HAL_Delay(300); state = RECOVER; break; case RECOVER: Motor_Set(300, 1); // 低速直行 if (obs != OBSTACLE && HAL_GetTick() - avoid_tick > 300) { state = TRACK; } break; } }

参数说明：防抖时间50毫秒是经验值，太小滤不掉抖动，太大避障反应迟钝。AVOID里的延时用HAL_Delay会阻塞整个循环，实际产品中应该用非阻塞计时，但入门项目这样写能快速跑通。RECOVER的300毫秒是让车离开障碍物区域，避免刚退出又立刻触发。

这里的关键是：避障优先级高于循迹，但避障结束后不能立刻回到循迹，否则车还在障碍物旁边，循迹偏差可能把车又带回障碍物。RECOVER状态就是给车一个“冷静期”。

4. 避坑与排查：调车时最容易翻车的五个地方

4.1 现象：上电后电机不转，但驱动板指示灯亮

原因：TB6612的STBY引脚没接高电平，或者L298N的使能跳线帽没拔。很多人以为接了PWM就能调速，实际上使能脚没使能，芯片处于待机状态。

解决：用万用表测STBY电压，如果是0伏，直接接3.3V或5V。L298N则检查ENA、ENB跳线帽是否拔掉，PWM线是否插在使能脚上。

4.2 现象：小车直线行驶时左右轮速度不一致，越走越偏

原因：两个电机的死区占空比不同，或者轮子摩擦力不同。代码里给左右轮相同的PWM值，实际转速不一样。

解决：在代码里加左右轮补偿系数。比如左轮Pulse = speed * 0.95，右轮Pulse = speed * 1.05，具体值通过实测调整。更彻底的办法是加编码器做闭环，但入门项目用补偿系数就够了。

4.3 现象：循迹时车在黑线边缘来回摆动，像喝醉

原因：比例系数Kp太大，或者传感器响应有延迟。Kp太大时，偏差一出现就猛打方向，车冲过黑线又反向猛打。

解决：先把Kp降到10，观察车是否能缓慢回正，再逐步加大到刚好不摆动为止。另外，传感器离地高度要一致，一般1到2厘米，太高会误判，太低会刮地。

4.4 现象：避障触发后车后退撞到后面东西

原因：后退时间太长或后退速度太快。AVOID状态里HAL_Delay(200)后退200毫秒，如果速度400，车可能后退十几厘米。

解决：缩短后退时间到100毫秒，或者降低后退速度到300。同时，如果车尾也装避障传感器，后退时也要检测后方障碍。

4.5 现象：烧录后车不动，串口无输出

原因：STM32的BOOT引脚状态不对，或者程序卡在HAL_Delay里。还有一种可能是电机驱动抢了下载引脚，比如PA9、PA10被复用。

解决：检查BOOT0是否接地，串口TX、RX是否接对。如果用了PA9、PA10做电机控制，换到其他引脚。另外，在main函数开头加一句串口打印，确认程序跑起来了。

5. 进阶技巧：用定时器中断做非阻塞调度

前面状态机里用了HAL_Delay，实际调车时你会发现，避障后退的200毫秒里，循迹传感器完全没在读，如果障碍物突然消失，车还在傻退。更好的做法是用定时器中断做时间片调度，每1毫秒进一次中断，在中断里更新状态机的计时器，主循环只负责读传感器和更新PWM。

具体做法：配置一个TIM2，预分频到1kHz，开启更新中断。中断里维护track_tick、avoid_tick、recover_tick三个计数器，主循环根据计数器判断状态切换，不再用HAL_Delay。

// tim.c 1ms定时器中断 void TIM2_IRQHandler(void) { if (__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim2, TIM_FLAG_UPDATE)) { __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim2, TIM_FLAG_UPDATE); if (avoid_tick < 0xFFFFFFFF) avoid_tick++; if (recover_tick < 0xFFFFFFFF) recover_tick++; } }

这样主循环里判断if (avoid_tick > 50)即可，不会阻塞。参数说明：TIM2的预分频值设为71，周期设为999，和PWM定时器一样，但注意不要和PWM共用同一个定时器，否则中断频率和PWM频率会互相干扰。

另一个技巧是给电机加软启动。直接给满占空比，车会猛冲，轮子打滑，循迹瞬间丢线。我一般在Motor_Set里做斜坡：目标速度分10步，每步延时5毫秒，逐步加到目标值。这样车起步平稳，循迹成功率明显提高。

最后说一个验证方法：把车放在黑线赛道上，用手挡住避障传感器，观察车是否先避障再回循迹；然后松开手，看车能否在1秒内回到循迹状态。如果超过1秒，说明RECOVER时间太长或循迹Kp太小。反复调这三者，直到车在赛道和障碍物之间切换自如。

我调这类小车的习惯是：先让车能直线走，再让车能循迹走，最后加避障。顺序反了，三个问题搅在一起，排查起来就是黑匣子。希望帮到你。

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