【正文】 本章分別介紹了 車載主 機(jī) 系統(tǒng) 軟件和 手持主機(jī)軟件 的設(shè)計(jì)流程。），兩層分別對應(yīng) X， Y 軸，它門之間用細(xì)微透明絕緣顆粒絕緣，當(dāng)觸摸時(shí)產(chǎn)生的壓力使兩導(dǎo)電層接通，由于電阻值的變化而得到觸摸的 X， Y 坐標(biāo)，觸摸芯 片連接電路圖如圖 315 所示 。距離計(jì)算公式如下： S=（ t*c） /2 具體接口如圖 313 所示 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 圖 313 超聲波接收電路 所示 語音播報(bào) 模塊 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 語音播報(bào) 的 設(shè) 計(jì) 原理 在該模塊中我們所用到型號(hào)為 WT588D 語音芯片，其內(nèi)嵌 DSP 高速音頻處理器，處理速度快 ，內(nèi)置 13Bit/DA 轉(zhuǎn)換器，以及 12Bit/PWM 輸出，音質(zhì)好，PWM 輸出可直接推動(dòng) ，推挽電流充沛，具有 DAC/PWM 兩種輸出方式， 本系統(tǒng)中運(yùn)用的是 PWM 模式的輸出。模塊連接圖 如 圖 310 所示 。滿足我們 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的輸入范圍之內(nèi)，而且能提供較大的電流，能保障智能車運(yùn)行的速度，這是我們設(shè)計(jì)中必須要考慮的，我們都知道， 一般芯片的工作電壓在 ~5V 左右，所以我們需要設(shè)計(jì)兩個(gè)穩(wěn)壓電路，將鋰電池的電壓穩(wěn)壓輸出 5V 和 ，輸出電流 1~2A， 為了使電源部分 電流大和散熱性好 ，我選擇 TI 公司提供 該芯片具有良好的穩(wěn)壓性能 ，輸出可調(diào)，最高可達(dá) 3A 電流輸出 ，具備過流保護(hù)功能，防止燒毀后端器件。 通過自主研發(fā)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中主要的軟硬件模塊，包括 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、語音播報(bào)模塊、 碰撞保護(hù)模塊以及車載和手持主機(jī)主板模塊， 而 無線通信模塊、超聲波測距模塊、液晶觸摸模塊 將通過引入第三方成熟的組件模塊實(shí)現(xiàn)。 （ 2）液晶屏觸摸操控的功能。 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 車載主機(jī) 硬件 設(shè)計(jì) 車載主機(jī) 功能需求描述 車載主機(jī) 應(yīng)具備的具體功能要求如下： （ 1） 具備四軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)能力。在功能模塊中需要 GPS 數(shù)據(jù)的采集， GPS協(xié)議也是我們完成本設(shè)計(jì)的 重要模塊， GPS 模塊串口數(shù)據(jù)的輸出以及主機(jī)采集GPS 的數(shù)據(jù)的方式。 目前，智能車輛的發(fā)展正處于第三階段。相信 各方 的共同努力，我國 ITS 及智能車輛的技術(shù)水平 將 會(huì)得到很大提高。 論文首先介紹了智能車領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，然后介紹智能車控制系統(tǒng) 總體設(shè)計(jì)框架和整個(gè)開發(fā)流程，再是介紹了智能車 系統(tǒng) 硬件電路設(shè) 計(jì)和軟件設(shè)計(jì)流程和思 想， 最后介紹 智能車 系統(tǒng)的 制作與 調(diào)試以及 對本次畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的 學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 車載主機(jī)系統(tǒng) 主要以履帶式車輪為其機(jī)械平臺(tái)， 結(jié)合主控電路 、 超聲 波避障、 無線通信、 語音播報(bào)、 GPS 數(shù)據(jù)采集 、碰撞保護(hù)功能 ，完成 車載 主體功能。目前，國內(nèi) 眾多 高校和科研院所都在進(jìn)行 ITS 關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備的研究。進(jìn)入 80 年代中期，設(shè)計(jì)和制造智能車輛的浪潮席卷全世界，一大批世界著名的公司開始研制智能車輛平臺(tái)。車載主機(jī) 是本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能對象的主體， 在手持主機(jī)通過 NRF34L01 無線發(fā)送模塊發(fā)出 三種主要 指令 ，當(dāng)指令為陀螺儀體感操作指令時(shí)，智能車的運(yùn)行受到手持主機(jī)中陀螺儀傳感器的控制，當(dāng)指令為超聲波自動(dòng)避障時(shí)，智能車車載主機(jī)的超聲波模塊運(yùn)行，采集環(huán)境數(shù)據(jù)給主控，經(jīng)過程序代碼算法的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)超聲波自動(dòng)避障，當(dāng)指令為 UI 界面 控 制 時(shí)，觸控界面的方位按鈕可以實(shí)現(xiàn)智能車的運(yùn)行姿態(tài)，無線模塊發(fā)送模塊是連接車載主機(jī)和手持主機(jī)的橋梁，通過一系列的指令實(shí)現(xiàn) 車載主機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集 。 車載主機(jī)系統(tǒng)和手持主機(jī)系統(tǒng)的總體框架圖如圖 21 所示。 車載主機(jī) 硬件設(shè)計(jì)方案 車載主機(jī)系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) 如 圖 22 所示 。然后依次將各部分模塊整合到 μ C/OSII 操作系統(tǒng)運(yùn)行，車載主機(jī)和手持主機(jī)的調(diào)試與功能驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)整機(jī)的功能測試和穩(wěn)定性檢驗(yàn)，大致的流程就是這樣，詳細(xì)的模塊流程見第四章。 123BOOT0Header 3123BOOT1Header 3BOOT0BOOT1VDDAVDDAVSSAVSSA 圖 35 啟動(dòng)模式選擇 電路 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì) 車載主 機(jī) 系統(tǒng) 是由 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、語音播報(bào)模塊、超聲波自主避障模塊、GPS 定位模塊、碰撞保護(hù)模塊、液晶顯示模塊、無線發(fā)送模塊等七部分組成， 設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)力 大 、性能穩(wěn)定的 電源是整個(gè) 車載主 機(jī) 系統(tǒng) 穩(wěn)定、安全運(yùn)行的前提條件。 圖 39 NRF24L01 應(yīng)用 接口 電路 NRF24L01 無線短距離收發(fā)模塊同時(shí)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(yùn) 動(dòng)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 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。 分別于與 STM32 FSMC 總線的FSMC_D0~D0、 FSMC_ A0、 FSMC_NE FSMC_NEW、 FSMC_NOW 相連接。 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。高效、穩(wěn)定 的完成車載主機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)功能。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。本課題選用考慮到語音播報(bào)的類型數(shù)量不多，所以考慮較靈活的并行模式。所以設(shè)計(jì)該模塊的備份電源以提高模塊的定位速度很有必要。兩個(gè)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 。 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 10 3 主 機(jī) 硬件設(shè) 計(jì) 與實(shí)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(jì) 與實(shí)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(bào) 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(jì) 與實(shí)現(xiàn) 。通過陀螺儀傳感器數(shù)據(jù)的采集和分析，判斷手運(yùn)動(dòng)的方向，從而間接地控制智能車的運(yùn)行方向。 GPS 具有全球任何地點(diǎn)、任何時(shí)間、全天候高精度定位的特點(diǎn) 。 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(jì)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(jì)、 語音模塊 的設(shè)計(jì)、 GPS 定位 模塊的設(shè)計(jì) 、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(jì)。 1988 年 在都靈的 PROMRTHEUS 項(xiàng)目第一次委員會(huì)會(huì)議上，智能車輛維塔（ VITA,7t）進(jìn)行了展示，該車可以自動(dòng)停車、行進(jìn)，并可以向后車傳送相關(guān)駕駛信息。 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。 智能控制 。 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(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 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(jí)輔助駕駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中運(yùn)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(dòng)控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體 。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用兩臺(tái) Sun10 工作站，并 完成信息融合、路徑規(guī)劃， 同時(shí)具有 兩臺(tái) PC486 完成路邊抽取識(shí)別和激光信息處理， 8098 單片機(jī) 主要 完成定位計(jì)算和車輛自動(dòng)駕駛。歐洲的 普羅米修斯項(xiàng)目于 1986 年開始了在這個(gè)領(lǐng)域的探索。 另外，斯特拉斯堡實(shí)驗(yàn)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。 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。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(hào)和數(shù)據(jù)采集信號(hào)，車載主機(jī)接受信號(hào)并同時(shí)根據(jù)信號(hào)的類型運(yùn)行不同設(shè)定模式。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)具有較高的實(shí)時(shí)性，手持主機(jī)和車載主機(jī)程序移植 μ C/OSII 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，多任務(wù)實(shí)時(shí)操作，任務(wù)間同步與通信解決浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 任務(wù)時(shí)間上的沖 突，使程序 運(yùn)行的效率更高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性能更好。 浙江萬里學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 圖 32 RTC 時(shí)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 。 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。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(gè) 40KHz 的方波。 GNDFLASH_CLKFLASH_CSFLASH_CSVDDAFLASH_DIFLASH_DOVDDAVDDAC28GNDR2210KC29GNDGNDWTD_BUSYPWM+PWMR21280KFLASH_DOFLASH_DIFLASH_CLKLS1BellPWM+PWMSBTA0A1A2A3P14/DI1P15/CS2P16/CLK3VDDSIM4P005P01/DATA6P02/CS7P03/CLK8P049P0510P0611P0712P1013P1114P1215VDD16P17/BUSY17CVDD18OSCI19REST20PWM+/DAC21VDDSPK22PWM23VSSSPK24VSS25P13/DO32U5WT558D32LCS1DO2WP3GND4DI5CLK6HOLD7VCC8Flash1M25PxxC27A4A5A6A7 圖 314 WT558D32L 模塊電路圖 液晶觸摸 屏 模塊 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 液晶觸摸屏模塊原理 采用 262K 色 帶有 ILI9320 驅(qū)動(dòng)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(dòng) SRAM 協(xié)議，具有總線速度快，數(shù)據(jù)量大等優(yōu)勢。 碰撞保護(hù)模塊硬件實(shí)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。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(yùn)行平臺(tái)。 C2 C R22 組成一個(gè)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。預(yù)留 IO 接口給用戶 。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。具有自動(dòng)應(yīng)答和自動(dòng)再發(fā)射功能以及片內(nèi)自動(dòng)生成報(bào)頭和 CRC 校驗(yàn)碼，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性。 最小系統(tǒng) 電路 本節(jié)主要介紹一下 最小系統(tǒng) 的時(shí)鐘電路及復(fù)位電路。軟件的設(shè)計(jì)主要分為車載主機(jī)程序設(shè)計(jì)和手持主機(jī)程序設(shè)計(jì)兩大模