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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)的道路車流量計(jì)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-07-19 02:31 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 高,運(yùn)行速度快,體積小,功能強(qiáng)大。本次研究以51單片機(jī)著手,但是考慮到浮點(diǎn)運(yùn)算,程序復(fù)雜繁瑣,所以選擇STM32單片機(jī)。 PL2303 是Prolific 公司制作的一種高度集成的RS232USB 接口轉(zhuǎn)換器,可提供一個(gè)RS232 全雙工異步串行通信設(shè)備與USB的功能接口以方便聯(lián)接的解決方案[5]。 該器件內(nèi)置USB功能控制器、USB 收發(fā)器、振蕩器和帶有全部調(diào)制解調(diào)器控制信號的UART,只要外接幾只電容就可以完成USB 信號與RS232 信號的轉(zhuǎn)換,使使用者能夠更加方便的嵌入到各種設(shè)備中;該器件作為USB/RS232 雙向轉(zhuǎn)換器,一方面從主機(jī)接收USB 數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為RS232 信息流格式發(fā)送給外設(shè);另一方面從RS232 外設(shè)接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為USB 數(shù)據(jù)格式傳送回主機(jī)。這些任務(wù)全部由器件自動(dòng)去實(shí)現(xiàn),開發(fā)者不需要去考慮固件的設(shè)計(jì)。 PL2303 的高兼容驅(qū)動(dòng)可在大多操作系統(tǒng)上去模擬成傳統(tǒng)COM 端口,并且可以讓基于COM 端口應(yīng)用系統(tǒng)可方便地轉(zhuǎn)換成USB接口應(yīng)用中,通信波特率高達(dá)6 Mb/s。在工作模式和休眠模式中具備功耗低的特點(diǎn),是嵌入式系統(tǒng)手持設(shè)備的首要理想的選擇。該器件具備以下特點(diǎn):;可以調(diào)節(jié)35 V 輸出電壓,滿足3V;可以支持完整的RS232接口,可編程設(shè)置的波特率75b/s6 Mb/s,并為外部串行接口提供電源;512 字節(jié)可調(diào)的雙向數(shù)據(jù)緩存;支持默許的ROM和外部EEPROM存儲(chǔ)設(shè)備系統(tǒng)配置信息,具有I2C 總線接口,支持從外部MODEM 信號的遠(yuǎn)程喚醒;支持Windows98,Windows2000,WindowsXP,Windows Vista,Windows7等操作系統(tǒng);28引腳的SOIC封裝,是高度集成的RS232USB接口轉(zhuǎn)換器。 通過利用USB塊傳輸模式,利用龐大的數(shù)據(jù)緩沖器和自動(dòng)流量控制,PL2303HX能夠?qū)崿F(xiàn)更高的吞吐量比傳統(tǒng)的UART(通用異步收發(fā)器)端口,高達(dá)115200 bps的波特率可用于更高的性能使用。 PL2303原理圖PL2303特性:1. (全速兼容) ,12 MHz的晶體振蕩器 1)全雙工發(fā)送器和接收器(TxD和RxD) 2)六個(gè)調(diào)制解調(diào)控制引腳(RTS,CTS,DTR,DSR,DCD和RI) 3)內(nèi)容可以為5,6,7或8個(gè)數(shù)據(jù)位 4)支持自動(dòng)握手各種模式 5)一,一個(gè)半,或兩個(gè)停止位 6)奇偶錯(cuò)誤,幀錯(cuò)誤和串行中斷檢測 7)可編程波特率從75bps到6 Mbps 8)外部的RS232驅(qū)動(dòng)下降控制 9)獨(dú)立的串行接口電源 1)自動(dòng)與CTS / RTS流控制 2)自動(dòng)使用的XON / XOFF流量控制 3)入站數(shù)據(jù)緩沖區(qū)溢出檢測 1)256字節(jié)的輸出緩沖區(qū)和256字節(jié)的輸入緩沖區(qū) 2)128字節(jié)的輸出緩沖區(qū)和384字節(jié)的輸入緩沖區(qū) / O(GPIO)引腳 OS,Linux和WinCE的驅(qū)動(dòng)程序 10. 具有專為Windows XP驅(qū)動(dòng)程序認(rèn)證的標(biāo)志 11. 該IC是SSOP封裝的小尺寸28引腳 PL2303可提供PL2303X、PL2303HX兩種版本。PL2303X用于3.3 V電壓的應(yīng)用,PL2303HX用于以前使用PL2303H(5 V)設(shè)計(jì)應(yīng)用的升級,而兩者驅(qū)動(dòng)程序相同。將PL2303的TXD(PINl)和RXD(PIN5)分別與單片機(jī)上的串口(TXD和RXD)連接,DM、DP與計(jì)算機(jī)的USB接口連接,再加上其他外圍元件,就可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通訊。PL2303支持默認(rèn)ROM和外部EEPROM 2種不同的存儲(chǔ)方法,可存儲(chǔ)包括PID(Pinduct ID),VID(Vendor ID)和器件收發(fā)器控制和狀態(tài)等信息,如果不希望采用默認(rèn)的設(shè)置,則需外擴(kuò)一個(gè)EEPROM(如ST公司的M24C02)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的接口程序包括單片機(jī)通訊設(shè)置,USB設(shè)備驅(qū)動(dòng),以及PC應(yīng)用等3部分程序,這三者互相配合實(shí)現(xiàn)可靠、快速的數(shù)據(jù)傳輸。1)單片機(jī)通訊設(shè)置程序單片機(jī)程序?qū)嶋H上是完成單片機(jī)對串口的初始化,即對波特率,數(shù)據(jù)位,校驗(yàn)位,有無奇偶校驗(yàn)等通信協(xié)議的設(shè)計(jì)及單片機(jī)串行通信功能控制器的設(shè)置。該設(shè)計(jì)以串口參數(shù)波特率ll5200,數(shù)據(jù)位8,停止位l,校驗(yàn)位0。2)USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在PC機(jī)上安裝Prolific公司免費(fèi)提供的USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)安裝完后,PC系統(tǒng)出現(xiàn)1個(gè)“Prolific USBtoSerial Comm Port”自動(dòng)增加一個(gè)COM口,如COM3,COM4等。3)PC應(yīng)用程序用戶按照傳統(tǒng)的串行接口控制方式來使用該模擬的“COM口”。使用Delphi語言調(diào)用RS232的控件(MSCOMM32)或API函數(shù),實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的通訊。串口通訊參數(shù)應(yīng)與單片機(jī)所設(shè)置參數(shù)一致。當(dāng)設(shè)備插入不同的USB接口時(shí),計(jì)算機(jī)認(rèn)為一個(gè)新設(shè)備,需重新安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。當(dāng)插入計(jì)算機(jī)不同USB接口時(shí),虛擬的“COM口”不同,因此,需要計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)識別是在哪一個(gè)串口插入的設(shè)備。 PL2303管腳圖 采用PL2303設(shè)計(jì)的串口轉(zhuǎn)接USB接口的方法,實(shí)現(xiàn)在PC機(jī)的USB接口與單片機(jī)之間的通信。對產(chǎn)品設(shè)計(jì)者來說,PC機(jī)和單片機(jī)均是按照標(biāo)準(zhǔn)的RS232串行通信進(jìn)行處理,對于早期設(shè)計(jì)的串口通訊程序無需重新設(shè)計(jì),就可將之前采用RS232通訊的產(chǎn)品升級至USB接口,并且設(shè)備具有允許設(shè)備熱拔,即插即用的功能,同時(shí)無需外接供電電源,便于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和用戶使用,擴(kuò)展產(chǎn)品的使用范麗。但這種設(shè)計(jì)具有設(shè)計(jì)簡單,開發(fā)周期短,原RS232接口設(shè)備設(shè)計(jì)改動(dòng)方便的特點(diǎn),為手持設(shè)備的通訊接口設(shè)計(jì)提供了較好的參考價(jià)值。4系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試 地磁傳感器MAG3110的初始化比較特別,方法是將接好的MAG3110水平旋轉(zhuǎn)一周,為什么要這樣呢,因?yàn)樾D(zhuǎn)一周可以讓它在水平方向取到最值[6]。取到最大值和最小值后,就會(huì)有參考點(diǎn),不然會(huì)出現(xiàn)經(jīng)過計(jì)算后的數(shù)值不管被測位置有沒有磁體都會(huì)非常不穩(wěn)定。此后,當(dāng)?shù)卮艂鞲衅魃嫌写判晕矬w時(shí),經(jīng)過程序計(jì)算后的數(shù)值會(huì)固定在某個(gè)范圍內(nèi);當(dāng)?shù)卮艂鞲衅魃蠠o磁性物體時(shí),經(jīng)過計(jì)算后的數(shù)值會(huì)在另一個(gè)范圍,而且很精確。最后將初始化好了以后的MAG3110地磁傳感器固定好,不能再移動(dòng),一旦被移動(dòng)后,就必須在程序里修改,因?yàn)楸灰苿?dòng)后X、Y軸的方向會(huì)發(fā)生變化,此時(shí)如果有同一磁性物體在同一位置停入時(shí),這樣經(jīng)過計(jì)算出來的數(shù)值會(huì)發(fā)生變化,但是是穩(wěn)定在一個(gè)固定范圍內(nèi)的。所以一旦經(jīng)過初始化好后的地磁傳感器,就不能再隨意移動(dòng)了。 STM32大都用KEIL(MDK)編譯,并可在KEIL里面通過JLink直接下載和仿真,也可以像51單片機(jī)那樣通過串口把HEX文件下載(比JLink慢)[7]。 向STM32系列單片機(jī)Open103R開發(fā)板燒入程序步驟如下: (1)跳選BOOT位。BOOT設(shè)置原理:BOOT1為0,BOOT0為1。 提供撥碼開關(guān)的板子,設(shè)置方法:BOOT1:不需要設(shè)置(默認(rèn)為0或已設(shè)置);BOOT0:將BOOT CONFIG 開關(guān)切換到SYSTEM端。 提供跳線選擇的板子,設(shè)置方法:BOOT1:0,BOOT0:1。 (2)將板子的USART1接口連接到電腦的串口 (3)安裝并打開ISP軟件,在軟件安裝包amp。驅(qū)動(dòng)程序 ISP串口下載工具 里面 (4)目標(biāo)板上電后,選取相應(yīng)的COM接口(根據(jù)PC機(jī)使用的COM口來選擇),其它參數(shù)默認(rèn),如下圖所示。 選擇COM接口 (5)點(diǎn)擊Next選擇目標(biāo)芯片內(nèi)存大小,請務(wù)必選擇正確。 選擇芯片大小 (6)點(diǎn)擊Next連接目標(biāo)芯片,進(jìn)入ISP狀態(tài)。(假如連接不成功,將目標(biāo)板重新上電或復(fù)位,重新打開軟件再進(jìn)行連接。) 進(jìn)入ISP后,可進(jìn)行FLASH編程和加密解密等操作,如下圖所示。 ISP燒入程序 (7)以上步驟完成后,點(diǎn)擊Next執(zhí)行相應(yīng)的操作。 NEXT步驟 (8)如果芯片是Enable Flash protection的情況下,是需要remove protection才可以繼續(xù)進(jìn)行編程下載的,點(diǎn)擊了此按鍵后芯片里面的內(nèi)容全部恢復(fù)出廠狀態(tài)。 恢復(fù)出廠 (9)最后要把BOOT0跳到1的跳線,跳回去0?;虬袯OOT CONFIG撥碼開關(guān)撥回MAIN FLASH。然后按RESET或者重新上電。此時(shí),開發(fā)板的程序才開始運(yùn)行。 調(diào)試: 數(shù)據(jù)更新方式為定時(shí)10s周期更新,同時(shí)在檢測到新的流量信息時(shí)立即更新。MAG3110使用開發(fā)板I2C接口1 (I2C1),示燈LED1每閃爍一次表明STM32對MAG進(jìn)行了一次數(shù)據(jù)查詢. (1)延時(shí)函數(shù)可以調(diào)整掃描速度: 改變掃描速度 (2)修改這個(gè)45為任意大于0的值可以改變掃描靈敏度數(shù)字越大靈敏度越低: 改變靈敏度 (3)當(dāng)前主要掃描X方向 可以修改為Y或者Z方向 直接改為Y或Z就行: 改變掃描方向 使用任意串口軟件作為監(jiān)視器 使用的STM32 USART2(串口2) 設(shè)置 波特率 115200 數(shù)據(jù)位 8位 停止位 1位 校驗(yàn) 無校驗(yàn)(No) 在選擇好相應(yīng)的COM口和波特率后,根據(jù)地磁傳感器的算法計(jì)算,會(huì)在串口查看器看到無規(guī)律的數(shù)值,這是因?yàn)檫€沒有初始化,于是我們應(yīng)該將其水平旋轉(zhuǎn)一周,讓它取到最大和最小值。之后,我們會(huì)得到有規(guī)律的數(shù)值。當(dāng)?shù)卮艂鞲衅鞯谋粶y位置無磁性物體時(shí),ang值在一個(gè)范圍附近;當(dāng)?shù)卮艂鞲衅鞯谋粶y位置有磁性物體時(shí),ang值在另一個(gè)范圍附近。只要外部環(huán)境沒有太大干擾,數(shù)值就會(huì)很穩(wěn)定。 串口數(shù)據(jù)開始 MAG3110初始化打開串口查看器分析數(shù)據(jù)不正常正常 讀取數(shù)據(jù) 結(jié)束 軟件流程圖 Keil 181。Vision4 MDK簡介 ARM發(fā)布Keil 181。Vision4集成開發(fā)環(huán)境(IDE),用來在微控制器和智能卡設(shè)備上創(chuàng)建、仿真和調(diào)試嵌入式應(yīng)用。181。Vision4 IDE是為增強(qiáng)開發(fā)人員的工作效率設(shè)計(jì)的,有了它可以更快速、更高效地開發(fā)和檢驗(yàn)程序。通過μVision4 IDE中引入的靈活的窗口管理系統(tǒng),開發(fā)人員可以使用多臺監(jiān)視器,在可視界面任何地方全面控制窗口放置。新用戶界面可以更好地利用屏幕空間,更有效地組織多個(gè)窗口,為開發(fā)應(yīng)用提供整齊高效的環(huán)境。對STM32F103系列單片機(jī)開發(fā)前,我們要去準(zhǔn)備相應(yīng)的軟硬件。其中硬件主要包括STM32F103開發(fā)板(或用戶目標(biāo)板),軟件主要包括 Kei1181。uisOn4MDK開發(fā)平臺,Kei1 181。 Vision4MDK是一個(gè)基于窗口的軟件開發(fā)平臺,它集成了功能強(qiáng)大并且現(xiàn)代化的編輯器、程管理器和make工具,幾乎可以說集成了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)所需的全部工具:C/C++編譯器、匯編器、鏈接/定位器、HEx文件生成器等,該軟件提供了兩種工作方式:編譯和調(diào)試模式,在編譯模式中,開發(fā)者能夠去建立工程、選擇目標(biāo)器件、新建文件、輸入源代碼、生成可執(zhí)行文件;調(diào)試模式中,開發(fā)者可以根據(jù)其及其強(qiáng)大的集成調(diào)試器對應(yīng)用程序去進(jìn)行調(diào)試,比如設(shè)置斷點(diǎn)、単步執(zhí)行等,方便了程序錯(cuò)誤的査找和改正。作為ARM 嵌入式開發(fā)的主流工具,MDK也是目前為數(shù)不多的完全支持Cortex_M3處理器的開發(fā)工具,并內(nèi)含STM32F10x系列處理器片上外圍接口固件庫和完整的數(shù)據(jù)手冊,MDK盡管是針對16位和32位處理器的,但仍然使用中國工程師非常熟悉的開發(fā)環(huán)境,當(dāng)面對有更高性能需求的MCu開發(fā)時(shí),開發(fā)人員可以利用原有經(jīng)驗(yàn)輕松地實(shí)現(xiàn)過渡。 (1)啟動(dòng)代碼和系統(tǒng)硬件緊密的相結(jié)合,所以一定要用匯編語言去編寫,因此這成為許多工程師難以跨越多門檻,MDK開發(fā)工具可以自動(dòng)生成完善的啟動(dòng)代碼,并提供圖形化的窗口,輕松完成修正,無論對于初學(xué)者還是經(jīng)驗(yàn)豐富的開發(fā)工程師,都能大大節(jié)省時(shí)間,節(jié)省開發(fā)效率。 (2)Kei1181。 Vision4MDK模擬器能夠仿真整個(gè)目標(biāo)硬件,其中包含快速的指令集仿真、外部信號和1/0口仿真、中斷過程仿真、片內(nèi)所有外圍設(shè)備仿真等,開發(fā)工程師在無硬件的特殊情況下就可以開始軟件開發(fā)和調(diào)試,使軟件和硬件開發(fā)區(qū)同步進(jìn)行,大大節(jié)省了開發(fā)時(shí)間,而普通的ARM 開發(fā)工具僅提供指令集模擬器,只能支持ARM內(nèi)核模擬調(diào)試。 (3)Kei1181。vision4MDK的功能分析器類似于哈雷望遠(yuǎn)鏡,能讓開發(fā)工程師看得更遠(yuǎn)和更準(zhǔn),作為輔佐功能,能査看代碼覆蓋的情況及程序運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間,函數(shù)調(diào)用次數(shù)等高端控制性能,輕松實(shí)現(xiàn)代碼的優(yōu)化,成為嵌入式開發(fā)高手,通常這些功能只有這些。 (4)Kei1181。 Vision4MDK 無需尋求求第三方編程軟件與硬件支持,可以通過JLINK或相似的仿真器與Flash編程工具一起輕松完成CPU片內(nèi)Flash、外擴(kuò)Flash燒寫,并支持用戶自行添加Flash編程算法;并且能支持Flash整片刪除、為區(qū)刪除、 編程前自動(dòng)刪除以及編程后自動(dòng)校驗(yàn)等功能,輕松簡單,并且十分的方便[8]。 (5)Kei1
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