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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)

2024-08-14 16:13 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 46 頁(yè) 圖 分解圖 關(guān)于 數(shù)據(jù)處理 的方案 ,以 X 軸為例, X 軸數(shù)據(jù)應(yīng)該在指向 N 時(shí)最大,指向 N 反方向 的時(shí)候?yàn)?最小 值 ,垂直于 N 時(shí)為 X 垂直于 N 時(shí)并不是最小,我們可以假設(shè) X 垂直于 N 時(shí)的數(shù)據(jù)為 Xoff, Y 同理, 我們也能夠 得出: tanθ =( YYoff) /(XXoff)當(dāng)然θ要分類 去 討論,這樣就能得出實(shí)際 X 軸方向偏離北向的角度。 MAG3110 是一款小型的低功耗、數(shù)字三軸磁力計(jì),內(nèi)涵廣闊的動(dòng)態(tài)領(lǐng)域,可以在帶有外部磁場(chǎng)的印制電路 (PCB)中運(yùn)轉(zhuǎn)。 MAG3110 磁力計(jì)能夠測(cè)量所處地方的磁場(chǎng) (由地磁場(chǎng)和電路板組件所產(chǎn)生的磁場(chǎng)加在一起的總和 )的三個(gè)軸向的組成部分。 MAG3110 包含標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的 I2C 串行接口,可以測(cè)量高達(dá) 10 高斯的所在位置磁場(chǎng),輸出數(shù)據(jù)的速率 (ODR)可達(dá) 80Hz。相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)速率能夠從 12ms到 數(shù)秒鐘的采樣間距里調(diào)整。 MAG3110 提供塑料 DFN 封裝,可以在 40176。 C 至 +85176。 C 的溫度范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。 MAG3110 程序的算法: ang=MAG3110_DataProcess(*256+, *256+);可以算出其 ang 的值;當(dāng)?shù)卮艂鞲衅鞯臏y(cè)量范圍無(wú)磁體時(shí), ang 的值在一個(gè)固定范圍;當(dāng)?shù)卮艂鞲衅鞯臏y(cè)量范圍有磁體時(shí), ang 的值在另一個(gè)范圍;這樣,可以根據(jù)兩個(gè)不同的范圍設(shè)計(jì) 計(jì)數(shù)器 ,什么時(shí)候顯示有車, 什么時(shí)候顯示車離開(kāi),從而通過(guò)計(jì)時(shí),程序算出此次 車輛的多少 。 系列單片機(jī) 系列介紹 不同的系列: STM32F103“增強(qiáng)型”系列和 STM32F101“基本型”系列。增強(qiáng)型系列時(shí)鐘頻率達(dá)到 72MHz,是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品;基本型時(shí)鐘頻率為 36MHz,以 16 位產(chǎn)品的價(jià)格得到比 16位產(chǎn)品大幅提升的性能,是 16 位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。兩個(gè)系列都內(nèi)置 32K 到 128K 的閃存,不同的是 SRAM 的最大容量和外設(shè)接口的組合。時(shí)鐘頻率 72MHz 時(shí),從閃存執(zhí)行代碼, STM32 功耗 36mA,是 32 位市場(chǎng)上功耗最低的產(chǎn)品,相當(dāng)于 。 全新 STM32 互連型( Connectivity)系列微控制器增加一個(gè)全速 USB( OTG)接口,使終端產(chǎn)品在連接另一個(gè) USB 設(shè)備時(shí)既可以充當(dāng) USB 主機(jī)又可充當(dāng) USB 從機(jī);還增加一個(gè)硬件支持 IEEE1588 精確時(shí)間協(xié)議 (PTP)的以太網(wǎng)接口,用硬件實(shí)現(xiàn)這個(gè)協(xié)議可降低 CPU開(kāi)銷,提高實(shí)時(shí)應(yīng)用和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備同步通信的響應(yīng)速度。 全新互連型系列還是 STM32家族中首款集成兩個(gè) 控制器的產(chǎn)品,讓開(kāi)發(fā)人員能夠研制可連接兩條工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) CAN(控制器區(qū)域網(wǎng)) 總線的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。此外,新系列微控制器還支持以太網(wǎng)、 USB OTG 和 外設(shè)接口同時(shí)工作,因此,開(kāi)發(fā)人員只需一顆芯片就能設(shè)計(jì)整合所有這些外設(shè)接口的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。 STM32 互連型系列產(chǎn)品強(qiáng)化了音頻性能,采用一個(gè)先進(jìn)的鎖相環(huán)機(jī)制,實(shí)現(xiàn)音頻級(jí)別的 I2S 通信。結(jié)合 USB 主機(jī)或從機(jī)功能, STM32 可以從外部存儲(chǔ)器( U 盤或 MP3 播放器)讀取、解碼和輸出音頻信號(hào)。設(shè)計(jì)人員還可以在新系列微控制器上開(kāi)發(fā)人機(jī)界面( HMI)功能,如播放和停止按鍵,以及顯示器界面。這個(gè)功能使其可用于各種家庭音響設(shè)備,如音響底座系統(tǒng)、鬧鐘 /音樂(lè) 播放器和家庭影院。新系列產(chǎn)品整合先進(jìn)的面向連接的外設(shè),標(biāo)準(zhǔn)的 STM32外設(shè)(包括一個(gè) PWM定時(shí)器),高性能的 32位 ARM CortexM3 CPU,這些特性使開(kāi)發(fā)人員可以在設(shè)備上(如家電、樓宇或工業(yè)自動(dòng)化)整合多種功能,如馬達(dá)控制、X Y θ 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 46 頁(yè) 用戶界面控制和設(shè)備互連功能。其它目標(biāo)應(yīng)用包括需要聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)記錄或 USB 外設(shè)擴(kuò)展功能的系統(tǒng),如病患監(jiān)視、銷售終端機(jī)、自動(dòng)售貨機(jī)和保安系統(tǒng)。包括新的互連型系列在內(nèi)的 STM32 系列微控制器具有多種配套軟件和開(kāi)發(fā)工具,其中包括意法半導(dǎo)體免費(fèi)提供的軟件庫(kù)以及第三方工具廠商的廣泛支持。意法 半導(dǎo)體還將推出一個(gè)新的評(píng)估板,目前正在向大客戶提供 STM32F105 和 STM32F107 互連型系列的樣片 , STM32的運(yùn)算速度大約是 51單片機(jī)的幾十倍 , 而且外圍接口功能比 51強(qiáng)大 , STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的 ARM CortexM3 內(nèi)核。按性能分成兩 個(gè), STM32 單片機(jī)程序都是模塊化的,接口相對(duì)簡(jiǎn)單些,因?yàn)樗陨韼Ш枚喙δ?,工作速度也快。?51 的自身功能少 ,需要外圍元件多 ,要求對(duì)電子熟悉 , 所以本設(shè)計(jì)選擇 STM32 系列單片機(jī)。 STM32F103RCT6 基本參數(shù): 類別:集成電路 (IC) 家庭:嵌入式 微控制器 系列: stm32 芯體尺寸: 32位 速度: 72MHz 連通性: CAN, I2C, IrDA, LIN, SPI, UART/USART, USB 外圍設(shè)備: DMA,電機(jī)控制 PWM, PDR, POR, PVD, PWM,溫度傳感器, WDT 輸入 /輸出數(shù): 51 程序存儲(chǔ)器容量: 256KB (256K x 8) 程序存儲(chǔ)器類型: FLASH RAM 容量: 48K x 8 電壓 電源 (Vcc/Vdd): 2 V ~ V 振蕩器型:內(nèi)部 工作溫度: 40176。 C ~ 85176。 C 封裝 /外殼: 64LQFP 包裝:托盤 開(kāi)發(fā)板分類 STM32開(kāi)發(fā)板 Open103R是一塊以 STM32F103RCT6為主控芯片的開(kāi)發(fā)板,它帶 有大量的擴(kuò)充接口,能夠支持各類外圍模塊和設(shè)備的接入。 STM32 系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式使用專門設(shè)計(jì)的 ARM CortexM3 內(nèi)核。按照功能分為兩個(gè)不同的系列: STM32F103“增 強(qiáng)型”系列和 STM32F101“基本型”系列。增強(qiáng)型系列時(shí)鐘頻率為 72MHz,是同類產(chǎn)品中功能和性能最高的產(chǎn)品;基本型時(shí)鐘頻率為 36MHz,以 16 位產(chǎn)品的價(jià)錢獲得比 16 位產(chǎn)品大幅提高的性能,是 16 位產(chǎn)品用戶的最佳選取產(chǎn)品。兩個(gè)系列都內(nèi)置 32K 到 128K 的閃存,兩者的區(qū)別在于 SRAM 的最大容量和外設(shè)接口 的 組合。時(shí)鐘頻率 72MHz 時(shí) ,從閃存執(zhí)行代碼 ,STM32 功耗 36mA,是 32 位市場(chǎng)上功耗最低的產(chǎn)品 ,相當(dāng)于 。 STM32F103RBT6 這個(gè)型號(hào)的芯片型號(hào)有 7 個(gè)組成部分,并且要按照以下規(guī)則命名: ( 1) STM32: STM32 代表 ARM CortexM3 內(nèi)核的 32 位微控制器。 ( 2) F: F 代表芯片子系列。 ( 3) 103: 103 代表增強(qiáng)型系列。 ( 4) R: R 這一項(xiàng)代表引腳數(shù),其中 T 代表 36 腳, C 代表 48 腳, R 代表 64 腳, V 代表 100 腳, Z代表 144 腳。 ( 5) B: B 這一項(xiàng)代表內(nèi)嵌 Flash 容量,其中 6 代表 32K 字節(jié) Flash, 8 代表 64K 字節(jié) Flash, B代表 128K 字節(jié) Flash, C 代表 256K 字節(jié) Flash, D 代表 384K 字節(jié) Flash, E 代表 512K 字節(jié) Flash。 ( 6) T: T 這一項(xiàng)代表封裝,其中 H 代表 BGA 封裝, T 代表 LQFP封裝, U 代表 VFQFPN 封裝。 ( 7) 6: 6 這一項(xiàng)代表工作溫度范圍,其中 6 代表 40—— 85℃, 7 代表 40—— 105℃。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 46 頁(yè) STM32 單片機(jī)功能比 51 單片機(jī)功能更強(qiáng)大,速度也快了很多, STM32 里面的 寄存器很多,而且體積比 51 小的太多,其集成度高,容量高,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(hào)的 UART, 只要 外接幾只電容就可 以完成 USB 信號(hào)與 RS232 信號(hào)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(kāi)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):能夠完全的兼容 的協(xié)議;可以調(diào)節(jié) 35 V 輸出電壓,滿足 3V、 和 5V 任何不一樣的應(yīng)用要求;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(hào)的遠(yuǎn)程喚醒;支持 Windows98, Windows20xx, 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(guò)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。 圖 PL2303 原理 圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 46 頁(yè) PL2303 特性: 全符合 USB 規(guī)范 (全速兼容) USB 收發(fā)器, 5V 轉(zhuǎn) 的穩(wěn)壓器, 12 MHz 的晶體振蕩器 RS232 這樣的串行接口 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(cè) 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 流量控制 機(jī)制 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(cè) 512 個(gè)字節(jié)雙向 數(shù)據(jù)緩沖器 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) I / O( GPIO)引腳 EEPROM Windows 和 Mac 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(jí),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(Pinduc
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