【正文】 分組成，設(shè)計一個驅(qū)動力大、性能穩(wěn)定的電源是整個車載主機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運行的前提條件。在 SPI 模式下傳輸速率最大可以達(dá)到10 Mb/s；無線收發(fā)數(shù)據(jù)量大，有利于處理各種復(fù)雜的信號數(shù)據(jù)，運行模式下nRF24L01 功耗低，能提高電池的續(xù)航能力。 SPI1_MOCNRQK2345678HeadrXAGDV0圖 39 NRF24L01 應(yīng)用接口電路NRF24L01 無線短距離收發(fā)模塊同時應(yīng)用在車載主機(jī)和手持主機(jī)系統(tǒng)上，具備無線收發(fā)切換模式，從而組成一座信息交流的橋梁，智能車控制指令在車載主機(jī)和手持主機(jī)之間順利的傳輸，每一幀的數(shù)據(jù)量可以包含 1～32Byte 的數(shù)據(jù)，信息傳輸速率高、數(shù)據(jù)量大，在本系統(tǒng)中將其性能發(fā)揮的淋漓精致，該模塊還應(yīng)用于智能運動設(shè)備、無線門禁無線數(shù)據(jù)通訊、遙感勘測等領(lǐng)域、安防系統(tǒng)等領(lǐng)域。圖 311 GS89 模塊電源電路圖中采用 2 個 5819 二極管，其中 D1 為防止高電壓反串且通過二極管的管壓降使備份電源電池不供電。圖 312 超聲波發(fā)射電路圖 超聲波接收電路超聲波接收電路也包括兩部分：控制電路和接收電路。 語音播報實現(xiàn)電路WT558D32L 模塊是將 DSP 語音芯片 WT558D32L 和外掛 32Mb 的浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 SPIFlash 集成在一起。分別于與 STM32 FSMC 總線的FSMC_D0~D0、FSMC_ A0、FSMC_NE3 、FSMC_NEW、FSMC_NOW 相連接。 陀螺儀體感操作硬件實現(xiàn)采用 STM32 微處理器四線 SPI 接口模式與 L3G4200D 通信，在片選端口上拉電阻 R21，提高芯片工作的穩(wěn)定性。Lis302DL 提供兩根數(shù)字輸出線（中斷 中斷 2），可以通過配置 Lis302DL 內(nèi)部的寄存器設(shè)置中斷模式和中斷的邊沿。 總體程序設(shè)計車載、手持主機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計主要由兩大部分組成：一、μC/OSII系統(tǒng)初始化μC/OSII系統(tǒng)初始化，指的是在操作系統(tǒng)運行之前進(jìn)行任務(wù)優(yōu)先級的創(chuàng)建、任務(wù)堆棧的分配、操作系統(tǒng)鏈表的初始化。 超聲波自主避障處理程序超聲波自主避障軟件設(shè)計思想主要是依據(jù)超聲波測距，計算障礙物離智能車的距離，取前方180度5個方向的值，并進(jìn)行多次采樣，減小數(shù)據(jù)誤差，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，軟件判斷最優(yōu)路線，智能車朝該目標(biāo)行駛。 //GPS當(dāng)前的狀態(tài)unsigned char lat_ns。通過結(jié)構(gòu)體將數(shù)據(jù)歸類存放，也方便程序調(diào)用其內(nèi)容。NRF24L01無線通信流程圖如圖44所示。雖然這樣的方法存在較大的誤差，但是基本能實現(xiàn)體感操作的功能。浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 29 5 制作和調(diào)試 電源系統(tǒng)調(diào)試車載主機(jī)電源系統(tǒng)要求可以實現(xiàn)12VDC電壓輸入，5VDC穩(wěn)壓輸出和，切具有較好性能，以保證主機(jī)系統(tǒng)的正常工作。圖51 GPS信息接收圖在車載主機(jī)系統(tǒng)的液晶屏上顯示GPS的經(jīng)緯度和海拔高度，如圖52所示的界面：浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 31 圖52GPS信息液晶屏顯示 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 32 6 總結(jié)與提高本次畢業(yè)設(shè)計從開始于 2022 年的 12 月，從前期的課題。一旦UI界面的一種狀態(tài)被選中，操作系統(tǒng)運行無線通信任務(wù)，將該模式的狀態(tài)命令發(fā)送到車載主機(jī)系統(tǒng)。微處理器讀取數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化成角速度X 軸的角速度 0Y 軸的角速度 0X 軸的角速度 2 0X 軸的角速度 2 0Y 軸的角速度 2 0Y 軸的角速度 2 0是是是否否否否智能車前進(jìn)智能車右轉(zhuǎn)是智能車后退智能車左轉(zhuǎn)是圖45 陀螺儀體感流程圖微處理器通過SPI通信協(xié)議讀取陀螺儀的數(shù)據(jù)，分別將X、Y 、Z 三軸的值，實際程序中沒用到Z軸的值，就對取X、Y值做解析。車載主機(jī)初始后，就處于待機(jī)狀態(tài)，等待接收手持主機(jī)的命令，兩者的無線通信模塊交替工作。 //當(dāng)前UTC日期unsigned char time[11]。我們看到，信息中，‘，‘周期性出現(xiàn)，作為內(nèi)容的分隔符，所以在獲取內(nèi)容時也通過判斷‘，’來獲取所需內(nèi)容，并創(chuàng)建了type_GPS_data結(jié)構(gòu)體，用于分類存放數(shù)據(jù)。兩大主機(jī)結(jié)合的整體軟件設(shè)計流程，如圖41所示。高效、穩(wěn)定的完成車載主機(jī)系統(tǒng)的各個功能。CC31 組成高低頻濾波電路，濾除供電電源中的雜波，防止電源不穩(wěn)定帶來的芯片工作不穩(wěn)定、輸出數(shù)據(jù)出錯的情況。在模塊中用到 ST 公司的 L3G4200D 陀螺儀，I2C / SPI 數(shù)字輸出接口，16 比特率值的數(shù)據(jù)輸出，通過 STM32 微處理器的 SPI 模式與其通信，獲取當(dāng)前X、Y、Z 軸的角速度。觸摸控制芯片采用 SPI 接口輸出內(nèi)部 AD 采樣值給微處理器處理判斷觸摸點的所在位置。本課題選用考慮到語音播報的類型數(shù)量不多，所以考慮較靈活的并行模式。當(dāng)超聲波遇到障礙物會返回回音，下一節(jié)具有詳細(xì)說明。所以設(shè)計該模塊的備份電源以提高模塊的定位速度很有必要。浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 NRF24L01 無線模塊應(yīng)用電路在車載主機(jī)和手持主機(jī)系統(tǒng)中，無線模塊的電源采用板載的 ，與STM32 微處理器 SPI 外設(shè)接口相連接，SPI 外設(shè)寄存器模式配置成主模式，傳輸速率以根據(jù)用戶實際需求通過軟件更改。兩個系統(tǒng)的電源都要考慮使用濾波，保證其輸出紋波足夠小，否則將影響 ARM 芯片的工作性能。圖 33 主控復(fù)位電路（4）備份電源電路，輸入電壓為 ，只要保存系統(tǒng)掉電時，備份寄存器的數(shù)據(jù)。浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 3 主機(jī)硬件設(shè)計與實現(xiàn)本章描述的是車載主機(jī)和手持的主控芯片和相關(guān)模塊硬件設(shè)計與實現(xiàn)，整體硬件描述圖在上文 中已有詳細(xì)介紹，在此不再贅述，本章采用車載主機(jī)和手持主機(jī)合二為一方式，介紹了微處理器系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、語音播報電路、GPS 定位模塊電路、超聲波自主避障模塊、液晶屏觸摸電路、陀螺儀數(shù)據(jù)采集電路等的設(shè)計與實現(xiàn)。 軟件設(shè)計流程程序設(shè)計流程大致分為三部分模塊系統(tǒng)驅(qū)動編寫、模塊驅(qū)動的整合、整體系統(tǒng)調(diào)試和優(yōu)化。通過陀螺儀傳感器數(shù)據(jù)的采集和分析，判斷手運動的方向，從而間接地控制智能車的運行方向。（6）具有超聲波自主避障的功能。GPS 具有全球任何地點、任何時間、全天候高精度定位的特點。車載主機(jī)系統(tǒng)由如下七大部分組成：（1）加速度碰撞保護(hù)系統(tǒng)；浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 （2）車載 GPS 定位系統(tǒng)；（3）電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)；（4）無線通信系統(tǒng)；（5）語音播報系統(tǒng)；（6）超聲波自主避障；（7）液晶顯示模塊。本系統(tǒng)的完成，有諸多模塊需要有外圍電路才能正常工作，需要設(shè)計相應(yīng)的外圍電路，該內(nèi)容在本文第 3 章有詳細(xì)的電路原理圖分析，包括車載主機(jī)和手持主機(jī)核心板的設(shè)計、語音模塊的設(shè)計、GPS 定位模塊的設(shè)計、陀螺儀體感模塊、液晶觸摸屏模塊及 NRF24L01 無線模塊電路設(shè)計。 本文研究內(nèi)容 內(nèi)容分析本課題開發(fā)設(shè)計一種基于 STM32 的智能車系統(tǒng)，實現(xiàn)語音提示，超聲波避障,UI 界面觸控，陀螺儀體感操控，碰撞保 護(hù)，液晶數(shù)據(jù)顯示一系列功能。1988 年在都靈的 PROMRTHEUS 項目第一次委員會會議上，智能車輛維塔（VITA,7t ）進(jìn)行了展示，該車可以自動停車、行進(jìn)，并可以向后車傳送浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 3 相關(guān)駕駛信息。在美洲，美國于 1995 年成立了國家自動高速公路系統(tǒng)聯(lián)盟（NAHSC），其目標(biāo)之一就是研究發(fā)展智能車輛的可能性，并促進(jìn)智能車輛技術(shù)進(jìn)入實用化。浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 2 智能車系統(tǒng)國外研究現(xiàn)狀國外智能車輛的研究歷史相對與國內(nèi)較久，始于上世紀(jì) 50 年代。其系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)以水平式結(jié)構(gòu)為主，采用傳統(tǒng)的“感知建模規(guī)劃執(zhí)行”算法，使其直線跟蹤速度達(dá)到 20km/h，而避障速度達(dá)到 510km/h。 智能控制。本論文提出了一種基于 STM32 嵌入式微處理器的智能車的設(shè)計。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。作 者 簽 名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日 　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日摘 要智能車是一種集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中運用了微處理器、現(xiàn)代傳感器、 信息融合、通訊、人工智能及自動控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體。 GPS 定位。計算機(jī)系統(tǒng)采用兩臺 Sun10 工作站，并完成信息融合、路徑規(guī)劃，同時具有兩臺 PC486 完成路邊抽取識別和激光信息處理，8098 單片機(jī)主要完成定位計算和車輛自動駕駛。我們要結(jié)合我國國情，對智能車進(jìn)行深入細(xì)致的研究，為它今后的發(fā)展及實際應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。歐洲的普羅米修斯項目于 1986 年開始了在這個領(lǐng)域的探索。在世界科學(xué)界和工業(yè)設(shè)計界中，眾多的研究機(jī)構(gòu)研發(fā)的智能車輛具有代表性的有：德意志聯(lián)邦大學(xué)的研究 1985 年第一輛 VaMoRs 智能原型車輛在戶外高速公路上以 100km/h 的速度進(jìn)行了測試，它使用了機(jī)器視覺來保證橫向和縱向的車輛控制。另外，斯特拉斯堡實驗中心、英國國防部門的研究、美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、奔馳公司、美國麻省理工學(xué)院、韓國理工大學(xué)對智能車輛也有較多的研究。以上內(nèi)容在本文的后續(xù)章節(jié)有詳細(xì)介。在手持主機(jī)控制系統(tǒng)中主要通過無線短距離收發(fā)模塊與車載主機(jī)系統(tǒng)信息的傳達(dá)與接收，通過液晶屏 UI 界面切換智能車超聲波自主避障、觸摸屏觸控操作、陀螺儀體感操作三種模式。（2）具備 GPS 全球定位信息采集功能。手持主機(jī)和車載主機(jī)的信息通信依靠 NRF24L01 短距離通信模塊，傳輸手持主機(jī)的控制信號和數(shù)據(jù)采集信號，車載主機(jī)接受信號并同時根據(jù)信號的類型運行不同設(shè)定模式。（3）陀螺儀體傳感器體感功能。為實現(xiàn)系統(tǒng)具有較高的實時性，手持主機(jī)和車載主機(jī)程序移植 μC/OSII 實時操作系統(tǒng)，多任務(wù)實時操作，任務(wù)間同步與通信解決任務(wù)時間上的沖突，使程序運行的效率更高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性能更好。超聲波自主避障在 μC/OSII 下實現(xiàn)動態(tài)的采集與分析數(shù)據(jù)并且完成自主避障，從理論上來說，可以滿足采樣速率和程序判斷任務(wù)，但是智能車運行在顛簸狀態(tài)下，超聲波測距會出現(xiàn)誤差，以及在快速運行模式下，超聲波旋轉(zhuǎn)的舵機(jī)平臺存在靈敏度小的缺憾，所以要考慮到舵機(jī)的選型。浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 圖 32 RTC 時鐘電路（3）復(fù)位電路，主控芯片低電平復(fù)位，采用經(jīng)典的電阻加電容的復(fù)位電路。而手持主機(jī)部分的電源考慮用手機(jī)鋰電池，電壓為 ，經(jīng)過 LM1117 穩(wěn)壓芯片供給微處理器和外設(shè)模塊使用。STM32 豐富的外設(shè)接口使得開發(fā)應(yīng)用變得更加靈活和便捷。通過查閱 GS89 模塊技術(shù)資料，了解到該模塊的VBAT 腳可接備份電源，以保證內(nèi)部芯片 RTC 不停止工作，同時實現(xiàn) RAM 保持，以確保下次開啟時能快速定位。根據(jù)手冊資料顯示，每當(dāng)J1 接插口的 Trig 檢測到 20us 以上的 TTL 電平，STC 單片機(jī)輸出 8 個 40KHz 的方波。 WT588D 具有MP3 模式、按鍵模式、并行模式、串行模式等不同模式控制。+el34/567Eashx圖 314 WT558D32L 模塊電路圖 液晶觸摸屏模塊設(shè)計與實現(xiàn) 液晶觸摸屏模塊原理采用 262K 色帶有 ILI9320 驅(qū)動芯片的 320X240 液晶，并整合 TSC2406 觸摸芯片，提供 40pin 對外用戶接口，液晶提供多種總線，而這里采用 i80/16bit 系統(tǒng)總線接口，正好符合 STM32 的 FSMC 總線驅(qū)動 SRAM 協(xié)議，具有總線速度快，數(shù)據(jù)量大等優(yōu)勢。FSMC_D[]NWEOA2RTBLKIGH3V7PU4689eadrufQ?圖 316