【正文】 ESERVE11SDO12SDI/SDA13SCL/SPC14U7LIS320DLVSSA 圖 318 碰撞保護模塊硬件電路圖 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 22 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 整個系統(tǒng)由 車載主機系統(tǒng) 和 手持主機系統(tǒng) 組成，其中以 車載主 機 系統(tǒng) 作為 從機 ， 手持主機系統(tǒng)為主機 ， 完成整個智能車的控制 。 利用 STM32 的外部 SPI2 的 SCK、 MOSI、 MISO、 CS 四線模式，并且輸出兩個數(shù)字線（中斷和 Dataready） ，可以通過配置 L3G4200D 內(nèi)部的寄存器設(shè)置中斷模式和中斷的邊沿。是所有電阻屏及電容屏的主要材料。本次設(shè)計選擇的是并行模式， P00 為地址觸浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 18 發(fā)信號，而 A0~A7 為地址輸入 IO 信號 ， 觸發(fā)信號和地址線都與 STM32 微處理器的 IO 口相連，通過給 IO 一系列的動作，驅(qū)動語音芯片正常工作， WT558D32L語音芯片 則 通過 SPI 協(xié)議訪問 Flash，將 A0~A7 所對應(yīng)的數(shù)據(jù)將 Flash 地址中的數(shù)據(jù)讀出。在 Echo 引腳輸出高電平，而高電平的時間（ t）與智能車到障礙物的距離（ s）成比列聲音在空氣中的傳播速度 c（ 340m/s）。電池采用 2032 紐扣電池，電壓為 ，通過一個肖特基二極管，電壓低于 ，使得芯片不工作，僅供 RTC 時鐘工作，以保障電池的持久性能。 通過查 看 模塊提供的外圍接口圖 ，自行設(shè)計了該模塊的外圍電路， 通過串口發(fā)送 GPS 定位 數(shù)據(jù) 給微處理器 。 本節(jié)將介紹 NRF24L01 無線模塊 設(shè)計 電路 原理圖和與微處理器的接口應(yīng)用。最大能提供的電壓為 。 由于車載主機系統(tǒng)和手持主機系統(tǒng)所用微處理器為同系列的，所以不另行分開介紹。 開 始車 載 主 機初 始 化手 持 主 機初 始 化語 音 播 報是 否 又 手 持 主 機 命令 ？是 否 觸 摸 按鍵 ？否無 線 發(fā) 送指 定 命 令是液 晶 觸 控否是智 能 車 運行是體 感 操 作否是超 聲 波 避 障否是G P S 和 狀 態(tài)采 集否是手 持 主 機液 晶 顯 示否 圖 24 程序總體流程 圖 系統(tǒng)方案 可行性分析 為了 適當(dāng)加快本科 課題的研發(fā)進度，采用以自主研發(fā)為主、適當(dāng)引入第三方成熟組件模塊的技術(shù)路線 。在開發(fā)過程中，利用意德法公司提供的 函數(shù)庫，提高軟件代碼的編寫效率，縮短項目開發(fā)周期。手持模塊液晶實現(xiàn) GPS 數(shù)據(jù)以及智能車度和加速度，通過 GUI 界面展示在液晶屏上，實現(xiàn)人機交互。 （ 4）具備功能 碰撞保護功能 。系統(tǒng)設(shè)計上考慮到程序方便移植，主控芯片都為意法半導(dǎo)體公司的 STM32F103。 系統(tǒng)對象描述 智能 車系統(tǒng)采用手持主機和車載主機相結(jié)合，車載主 機 接收手持主 機發(fā)出的指令 實現(xiàn) 系統(tǒng)功能， 超聲波 模塊 實現(xiàn)智能車的 自動避障 功能，車載 GPS 定位模塊完成智能車經(jīng)緯度數(shù)據(jù)的采集，陀螺儀體感模塊 采用 ST 公司生產(chǎn)的L3G4200DTR，輸出接口方便應(yīng)用，無線模塊使用 頻段 NRF24L01 模塊集成 SPI 接口，語音播報模塊是語音解碼芯片 WT588D，外掛 Flash 存儲語音數(shù)據(jù)，UI 界面圖形控制 等方式實現(xiàn)智能車 的運行軌跡，手持主機接收車載主 機上傳的數(shù)據(jù)信息，并在手持主 機 UI 界面上顯示實時數(shù)據(jù)。 開發(fā)流程 整個系統(tǒng)的開發(fā)是基于 STM32 平臺搭建的 ， 首先要了解這款 ARM 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 4 CortexM3 內(nèi)核 的微處理器 的架構(gòu)以及編程的方式 和 微處理器所用到 外設(shè)模塊的寄存器 ，智能車的驅(qū)動是依靠 高電壓、大電流電機驅(qū)動芯片 L298N，需要了解驅(qū)動芯片的外圍電路原理及電氣特性。荷蘭的 Combi road 系統(tǒng)，采用無人駕駛的車輛來往返運輸貨物，它行駛的路面上采用了磁性導(dǎo)航參照物，并利用一個光陣列傳感器去探測障礙。最為突出的是，美國卡內(nèi)基 .梅隆大學(xué)（ Carnegie Mellon University）機器人研究所一共完成了 Navlab 系列的 10 臺自主車（ Navlab1— Navlab10）的研究，取得了顯著的成就。早期研制 AGVS 的目的是為了提高倉庫運輸?shù)淖詣踊?，?yīng)用領(lǐng)域僅局限于倉庫內(nèi)的物品運輸。并且通過越來越多的汽車企業(yè)和交通部門 對 ITS 及智能車輛技術(shù)研發(fā)的投入，整個社會 對智能車輛 的關(guān)注程度在不斷提高。雖然 在總體上 我國智能車輛技術(shù)方面落后于 發(fā)達國家， 也存在著 一定得技術(shù)差距，但是 到目前為止 也取得了一系列的成果， 主要有： （ 1） 我國第一輛自主駕駛轎車 由中國第一汽車集團公司和國防科技大學(xué)機電工程與自動化學(xué)院于 20xx 年研制成功。整個方案的 控制器核心為意法半導(dǎo)體公司的 STM32F103VCT6 處理器，利用其高速的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的集成外設(shè)接口資源，充分發(fā)揮智能車的性能，也有利于智能車的程序設(shè)計和功能擴展。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 浙江萬里學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 論文題目 基于 STM32 智能車的設(shè)計 與實現(xiàn) (英文 ) Design and Implementation of Smart Car Based on STM32 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 手持主機系統(tǒng) 主要包括無線通信、數(shù)據(jù)顯示模塊、體感操控，它 主要負(fù)責(zé) 控制 智能車 的運行姿態(tài) ， 實時車載數(shù)據(jù)的采集 。而且大多數(shù)研 究 都處于 單項技術(shù)研究的階段。隨著 ITS 研究的興起，我國已形成一支 對 ITS 技術(shù) 有專門研究的技術(shù)專業(yè)隊伍。該系統(tǒng)只是一個運行在固定線路上的拖車式運貨平臺，但它卻具有了智能車輛最基本得特征即無人駕駛。 第三階段 從 90 年代 開始，智能車輛進入了深入、系統(tǒng)、大規(guī)模研究階段。 荷蘭鹿特丹港口的研究 智能車輛的研究主要體現(xiàn)在工廠貨物的運輸。 根據(jù) 畢業(yè)設(shè)計 任務(wù) 要求，本課程主要需完成系統(tǒng)中 超聲波自主避障 、 車載GPS 定位 數(shù)據(jù)采集、陀螺儀體感操控 、 UI 界面觸控 、 語音提示等基本功能。第一節(jié)描述 智能車的各種模塊 ， 第二節(jié)是提出 智能車的 總體設(shè)計方案 ，第三節(jié)是 簡要敘述 車載 模塊的硬件設(shè)計 ， 第四節(jié)是 整個系統(tǒng)的軟件 設(shè)計 ， 第五節(jié)對方案中的關(guān)鍵技術(shù)進行了討論 ， 第六節(jié)分析整體 方案 的可行性 。 車 載 主 機 微 處 理 器加 速 度 碰 撞 保 護 電 機 驅(qū) 動 系 統(tǒng)液 晶 數(shù) 據(jù) 顯 示陀 螺 儀 體 感 操 控?zé)o 線 通 信 系 統(tǒng)語 音 播 報 系 統(tǒng)手 持 主 機 微 處 理 器無 線 通 信 系 統(tǒng)液 晶 觸 摸 屏 系 統(tǒng)超 聲 波 自 主 避 障 G P S 定 位 系 統(tǒng) 圖 21 系統(tǒng)總體連接圖 智能 車系統(tǒng)采用手持主機和車載主機相結(jié)合，車載主機接收手持主機發(fā)出的指令，實現(xiàn)超聲波自動避障、 GPS 數(shù)據(jù)的采集和顯示、陀螺儀體感操作、 UI 界面圖形 控制等方式實現(xiàn)智能車的運行軌跡，手持主機接收車載主機上傳的數(shù)據(jù)信息，并在手持主機 UI 界面上顯示實時數(shù)據(jù)。 智能車語音功能主要通過主控芯片編碼，將編碼值傳給 WT588D 語音芯片，按照碼值地址讀取 Flash 中的數(shù)據(jù)實現(xiàn)語音播報的功能 。 S T M 3 2 F 1 0 3 V C T 6L I S 3 0 2 D L 加 速 度 L 2 9 8 N 電 機 驅(qū) 動I L I 9 3 2 0 液 晶N R F 2 4 L 0 1 無 線W T 5 8 8 D 語 音H C S R 0 4 超 聲 波 G P S 定 位 系 統(tǒng) 圖 22 車載主 機 硬件設(shè)計圖 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 8 手持主機 功能需求描述 手持主機 應(yīng)具備的具體功能要求如下： （ 1） 液晶顯示數(shù)據(jù)的功能。軟件的設(shè)計主要分為車載主機程序設(shè)計和手持主機程序設(shè)計兩大模塊。 整體程序流程圖如圖 24 所示。 最小系統(tǒng) 電路 本節(jié)主要介紹一下 最小系統(tǒng) 的時鐘電路及復(fù)位電路。 車載主 機 系統(tǒng) 整體作為車載的一個部分，其電源來自于 3 節(jié) 鋰電池 。具有自動應(yīng)答和自動再發(fā)射功能以及片內(nèi)自動生成報頭和 CRC 校驗碼，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性。 GPS 定位模塊設(shè)計 與實現(xiàn) 主控電路 車載主 機 系統(tǒng) 采用的 GPS 模塊型號為 GS89，采用美國瑟孚 SiRF 公司所設(shè)計的最新單芯片 GSC4f 衛(wèi)星定位接收芯片，是一個完整的衛(wèi)星定位接收器具備全方位功能，采用 SiRF 高靈敏度、低耗電量芯片 GSC4f，內(nèi)建 ARM7TDMI CPU，具備快速定位及追蹤 20 顆衛(wèi)星的能力，操作溫度： 40℃ to + 80℃ ，存放溫度：45℃ to + 85℃ ，滿足本系統(tǒng)所適用的溫度范圍，滿足系統(tǒng)需求。采用二極管 5819 為肖特基二極管，其管壓降較小，普通二極管的管壓降有 ，而肖特基二極管一般管壓降在 左右。接收電路中，超聲波接收頭在接收到頻 率為 40KHz 的方波回波后，經(jīng)過一個四路運放芯片 TL074，將接收到的小信號四次放大，最終在 TL074 中的 1 腳輸出，而 2 腳出的波形是經(jīng)過解調(diào)的，兩路信號同時輸入到控制電路 STC 單片機的 P60 和 P61，經(jīng)過單片機的運算與處理。預(yù)留 IO 接口給用戶 。 觸摸屏采用 四線電阻屏 ，是 在表面保護涂層和基層之間覆著兩層透明電導(dǎo)層 ITO（ ITO：氧化銦，弱導(dǎo)電體，特性是當(dāng)厚度降到 1800 個埃（埃 =1010 米）以下浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 時會突然變得透明，再薄下去透光率反而下降，到 300 埃厚度時透光率又上升。 C2 C R22 組成一個外部低通濾波器，是內(nèi)部鎖相環(huán)環(huán)路濾波器，典型的值 C29 = 470nf， C30 = 10nf， R22 = 10K。 碰撞保護模塊 硬件電路圖如圖 318 所示。將軟硬件環(huán)境配置成操作系統(tǒng)模式，為多任務(wù)創(chuàng)建提供運行平臺。 由實時操作系統(tǒng)進行任務(wù)管理、任務(wù)間通信、任務(wù)調(diào)度。 碰撞保護模塊硬件實現(xiàn) Lis302DL 同樣 采用 STM32 微處理器四線 SPI 接口 模式通信，在片選端口上拉電阻 R21，提高芯片工作的穩(wěn)定性。 FSMC_D[0..15]FSMC_NWEFSMC_NOEFSMC_A[0..25]RESETBLACK_LIGHTGND3V3FSMC_A[0..25]3V3R271KGNDFSMC_NE3SPI2_MISOTP_CSSPI2_SCKSPI2_MOSITP_INTTP_BUSY1 23 45 67 89 1011 1213 1415 1617 1819 2021 2223 2425 2627 2829 3031 3233 3435 3637 3839 40LCD1Header 20X2FSMC_D0FSMC_D1FSMC_D2FSMC_D3FSMC_D4FSMC_D5FSMC_D6FSMC_D7FSMC_D8FSMC_D9FSMC_D10FSMC_D11FSMC_D12FSMC_D13FSMC_D14FSMC_D15FSMC_A0FSMC_D[0..15]R2610KC3810ufQ2PNPR?10K3V3R?10KC?GND圖 316 液晶觸摸屏電路圖 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 20 陀螺儀 模塊 設(shè)計與實現(xiàn) 陀螺儀 體感操作設(shè)計 陀螺儀體感操作的實現(xiàn)是根據(jù)用戶的手勢動作狀態(tài) ， 陀螺儀傳感器采集角速度變化值，經(jīng)過數(shù)據(jù)融合處理，計算出手勢的方向，控制智能車的運行軌跡。 GNDFLASH_CLKFLASH_CSFLASH_CSVDDAFLASH_DIFLASH_DOVDDAVDDAC