【文章內(nèi)容簡介】 距障礙物的距離，即： S=VT/2，來算出距離。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)楚天學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 圖 33 超聲波時(shí)序圖 程序開發(fā)軟件介紹 單片機(jī)的軟件編程采用 Keil uVision4 進(jìn)行，它包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。Keil 集成開發(fā)環(huán)境是一個(gè)基于 Windows 的軟件開發(fā)平臺(tái)，它支持多個(gè)公司生產(chǎn)的芯片，內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，可以完成工程建立和管理、編譯、鏈接、目標(biāo)代碼的生成、軟件仿真和硬件仿真的開發(fā)流程。 編程所用的 C 語言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言，它既具有高級(jí)語言的特點(diǎn)，又具有 匯編語言的特點(diǎn)。它的應(yīng)用范圍廣泛，具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，不僅應(yīng)用在軟件開發(fā)上，而且在各類科研都需要用到 C 語言，適于編寫系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動(dòng)畫，具體應(yīng)用比如單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。使 用 C語言編寫的源程序單片機(jī)是不能夠直接使用的，所以需要通過 Keil軟件對(duì)該程序進(jìn)行編譯，最后生成 .hex 文件下載到單片機(jī)中，單片機(jī)才能直接執(zhí)行。 4 系統(tǒng)測試 調(diào)試的思路 本設(shè)計(jì)的智能避障小車，一共分為 三 大模塊。分別是： L298N 驅(qū)動(dòng)模塊，超聲波測距模塊， 串口 顯示模塊。調(diào)試的時(shí)候我們可以把 三 大模塊分別調(diào)試，最后再 把所有模塊組合起來再進(jìn)行最后的整機(jī)調(diào)試這樣一個(gè)調(diào)試的思路 。 串口的調(diào)試 首先根據(jù)電路圖將顯示模塊焊好， 然后把 GPIO 的 PA9 和 PA10 進(jìn)行復(fù)用 ,再用萬用表檢查電路是否出現(xiàn)短路。一切都正常的情況下，將 串口數(shù)據(jù)傳輸 測試程序燒到芯片中， 連接一個(gè)轉(zhuǎn)串口模塊 ,就可以把測得的數(shù)據(jù)通過串口傳輸?shù)诫娔X ,開啟串口 ,在開發(fā)板上復(fù)位 ,觀察顯示是否正確，如圖 41所示 。 圖 41 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)楚天學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 超聲波測距模塊調(diào)試 超聲波模塊一共有四個(gè)腳，一個(gè)是 VCC，一個(gè)是 GND,還有兩個(gè)分別是超聲波的發(fā)射 (Trig)和接收引腳 (Echo)。 連接電路時(shí)候只需引出四根插線，分別連接到 STM32F103VE 的對(duì)應(yīng)引腳，燒制好測試程序，測試結(jié)果圖如 42。本設(shè)計(jì)四根插線分別連接到 VCC,GND，還有發(fā)射和接收引腳分別為： PA0和 PA1 口。 圖 42 經(jīng)過檢驗(yàn) ,超聲波能準(zhǔn)確地測出與障礙物的距離 .超聲比與障礙物的距離如下圖所示 圖 43 L298N 驅(qū)動(dòng)模塊 調(diào)試 L298N 的引腳較多，使用的鋰電池是 18650 三節(jié)， L298N的 12V 連到電源的正極， GND 連到電源負(fù)極 .PC1,2,3,4,5,6 分別連上 L298N 的 IN1,IN2,IN3,IN4 ENA ENB. 硬件調(diào)試 通過系統(tǒng)的調(diào)試，我們可以學(xué)到更多的知識(shí)，我們也可以發(fā)現(xiàn)仿真和實(shí)物調(diào)試不同的地方。程序設(shè)計(jì)的結(jié)果可能往往和實(shí)物調(diào)試出的結(jié)果不一樣，這就需要我們?nèi)ニ伎迹フ遄?，去改進(jìn)，以達(dá)到預(yù)期效果。通過程序和硬件的調(diào)試，我們可以更深刻的理解各功能模塊之間的聯(lián)系，也可以明白各調(diào)試的步驟。 在調(diào)試的過程中，我也遇到許多問題，例如： 在使用開關(guān)來控制的時(shí)候 ,出現(xiàn)了好幾次短路 ,導(dǎo)致我的手都被燙了一下 .在測試電機(jī) L298N 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的過程中 ,我用電池直接連接電機(jī) ,電機(jī)能夠轉(zhuǎn)動(dòng) ,但是把電機(jī)接到單片機(jī)設(shè) 置的 IO 口電機(jī)沒有絲毫反應(yīng) .后來通過查找資料 ,才明白是功率不夠 ,華中農(nóng)業(yè)大學(xué)楚天學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 后來換上 3 節(jié)電池 .才能讓 小車正常行駛。整個(gè)調(diào)試過程需要硬件和軟件結(jié)合起來調(diào)試，要仔細(xì)檢查電路，認(rèn)真思考程序。 硬件部分調(diào)試的步驟： 1） 檢查原理圖連接是否正確 2） 用萬用表檢查是否有虛焊，引腳短路現(xiàn)象 3） 檢查原理圖與 電路板 上引腳是否一致 4） 各模塊逐個(gè)調(diào)試，看看各模塊是否能用 軟件程序調(diào)試 系統(tǒng)的軟件部分使用 Keil uVision4 軟件編程，軟件調(diào)試步驟由兩個(gè)部分組成：首先確定程序中錯(cuò)誤的確切性質(zhì)和位置；其次對(duì)程序代碼進(jìn)行分析，確定問題原因，并改 正錯(cuò)誤代碼。 （ 1）運(yùn)行程序，查看錯(cuò)誤報(bào)告，定位出報(bào)錯(cuò)的位置； （ 2）根據(jù)錯(cuò)誤報(bào)告的提示，明確錯(cuò)誤原因，修改相應(yīng)代碼，逐步排除錯(cuò)誤； （ 3）若錯(cuò)誤報(bào)告中提示邏輯性錯(cuò)誤，則不僅查看錯(cuò)誤定位的位置，還要查看頭文件或工程中其他的相關(guān)文件代碼，逐步排除錯(cuò)誤； （ 4）重復(fù)進(jìn)行排除以確保該錯(cuò)誤的確被排除且沒有引入新的錯(cuò)誤和矛盾； （ 5）重復(fù)上述（ 1） ~（ 4）的過程，直到顯示 0 個(gè)錯(cuò)誤為止； （ 6）每次修改完畢，分析這次出錯(cuò)原因，以及改正過程，理清思路，記錄改錯(cuò)的過程，以及問題出現(xiàn)現(xiàn)象、 原因，以避免這樣類似的錯(cuò)誤再發(fā)生或是盡量少發(fā)生，改正錯(cuò)誤總結(jié)歸類。 5 系統(tǒng)結(jié)果分析與展望 接到課題后，按照老師的安排，合理的分配了自己的時(shí)間，在設(shè)計(jì)開始前，首先是查閱反復(fù)資料，根據(jù)課題的基本要求，弄清了所做課題的基本方向，有了一些大概的可行思路，明確了一些所需的基本元件，然后繼續(xù)查閱資料，對(duì)比各種方案的優(yōu)劣，了各種器件的基本功能及實(shí)現(xiàn)的條件，按老師的時(shí)間安排先完成開題報(bào)告，對(duì)論文的安排有了一個(gè)初步的框架，也有了一個(gè)確定的方案，在這個(gè)框架的基礎(chǔ)上，就本課題相關(guān)內(nèi)容查閱大量資料，了解各種芯片的控制程序的編輯， 初步確定本課題研究重點(diǎn)分三部分： 超聲波測距模塊 ,主控部分和 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 。通過課題要求、實(shí)現(xiàn)的精確度及成本等多方面的對(duì)比，初步?jīng)Q定主控部分用一片 STM32F103VE 作為主控制器，采 用 HCSR04超聲波模塊來測距 ，精確的控制汽車與物體的距離，保證程序的穩(wěn)定。 采用 L298N 來驅(qū)動(dòng)電機(jī) ,根據(jù)超聲波測得距離 ,在小于安全距離的情形 ,改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速 。接下來根據(jù)選定的方案，逐步深入學(xué)習(xí)各方案，首先是學(xué)習(xí) 超聲波 測距的基本原理及測距的基本公式運(yùn)算，控制其測距的具體實(shí)現(xiàn)過程以及在 實(shí)物 中 端口 的接線方式；其次是研究 CORTEXM3 芯片基本工作方式、總線接口方式及其通信方式相關(guān)的 通信協(xié)議并實(shí)際運(yùn)用，最后添加必要的其他模塊， 串口 顯示模塊，以及復(fù)位模塊和晶振模塊。各模塊調(diào)試完畢后開始總系統(tǒng)整合過程，整合的過程中遇到了一些問題，各個(gè)模塊之間的組合還需修改才能正常運(yùn)行，在 吳 老師的幫助下并且自己查閱了大量相關(guān)資料后，最終完成了對(duì)系統(tǒng)的修改工作。汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)能夠正常工作，實(shí)現(xiàn)精確測距并報(bào)警，其 測量距離可精確到 100 米，適應(yīng)于各種場合下的測距需求，能精確 且 抗干擾能力強(qiáng)； 超聲波 可實(shí)現(xiàn)高速和惡劣天氣下的距離并能及時(shí)返回?cái)?shù)據(jù)，傳輸速度快，便于及時(shí) 處理 ,對(duì)交通安全有較高的實(shí)用價(jià)值。 通過此次設(shè)計(jì)，我對(duì) CORTEXM3 系列單片機(jī)的原理又有了進(jìn)一步的了解，對(duì)于軟件和硬件等各方面知識(shí)的學(xué)習(xí)和運(yùn)用技能有了很大的提高，除此之外在自身的心性方面也得到了極大的鍛煉。本次設(shè)計(jì)能夠完成離不開劉老師的細(xì)心指導(dǎo)，以及平時(shí)各任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的教學(xué)， 對(duì) 信息工程 學(xué)院的全體老師及領(lǐng)導(dǎo)表示感謝，雖然即將畢業(yè)，但學(xué)習(xí)還在繼續(xù)，在以后或的工作生活中，我將繼續(xù)保持此刻的學(xué)習(xí)狀態(tài)，努力提高自己各方面技能，逐步的完善自己。 智能小車 完成后因?yàn)楦鞣矫嬖?，所?功能 還并不完善，現(xiàn)在還只能實(shí)現(xiàn) 簡 單的避障 ，在以后通過知識(shí)面的拓展，也能給系統(tǒng)添加一些額外的功能，如： 采用多種傳感器彌補(bǔ)超聲傳感器檢測信息的不足 ,如增加紅外線檢測彌補(bǔ)超聲檢測存在盲區(qū)的缺點(diǎn) 。增加通信功能 ,與 GPS 定位系統(tǒng)相結(jié)合對(duì)小車進(jìn)行導(dǎo)航 ,使避障系統(tǒng)知道在哪兒、去哪兒、怎樣去 。不易檢測出較小的障礙物 ,無法識(shí)別樓梯口或是陷講等等。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)楚天學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 參考文獻(xiàn) [1] 張毅剛 ,單片機(jī)原理及應(yīng)用，高等教育出版社， 20xx 年第 2 版 [2] 華成英 ,童詩白 ,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社， 20xx 年第四版 [3] 郭天祥 ,51 單片機(jī) c 語言教程 ,電子工業(yè)出版社 ,20xx [4] 趙家貴、付小美、董平，新編傳感器電路設(shè)計(jì)手冊(cè)，中國計(jì)量出版社， 20xx [5] 于連國 ,李偉 ,王妍瑋 , 基于單片機(jī)的智能小車設(shè)計(jì) , 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備， 20xx 年 4 期 [6] 趙振德，多功能遙控智能小車的制作，電子制作 20xx 年 4 期 [7] 何立民，單片機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀與未來，中國計(jì)算機(jī)報(bào) 1995 年 [8] 楊加國 ,單片機(jī)原理與應(yīng)用及 C51 程序設(shè)計(jì) ,清華大學(xué)出版社， 20xx 年 [9] 王曉明 . 《電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制》 . 北京航空航天大學(xué)出版社 .20xx. 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TQM Journal. 20xx 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)楚天學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 致 謝 通過此次設(shè)計(jì)，我對(duì) CORTEXM3 系列單片機(jī)的原理又有了進(jìn)一步的了解，對(duì)于軟件和硬件等各方面知識(shí)的學(xué)習(xí)和運(yùn)用技能有了很大的提高，除此之外在自身的心性方面也得到了極大的鍛煉。本次設(shè)計(jì)能夠完成離不開劉老師的細(xì)心指導(dǎo)，以及平時(shí)各任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的教學(xué)，在此對(duì)信息工程學(xué)院 的全體老師及領(lǐng)導(dǎo)表示感謝，感謝你們對(duì)我的栽培，雖然即將畢業(yè)，但學(xué)習(xí)還在繼續(xù)，在以后或的工作生活中，我將繼續(xù)保持此刻的學(xué)習(xí)狀態(tài)，努力提高自己各方面技能，逐步的完善自己。 轉(zhuǎn)眼間大學(xué)四年的生活也將畫上一個(gè)圓滿的句號(hào)，我們也將離開這個(gè)生活了四年的校園，對(duì)于即將進(jìn)入社會(huì)的我們，外面的一切都充滿的誘惑，回憶這四年的大學(xué)生活，自己也感觸頗多。在從拿到自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目到現(xiàn)在畢業(yè)論文的完成，我要感謝我的指導(dǎo)老師吳老師，剛剛拿到這個(gè)論文題目時(shí)并不知道如何下手去做，老師就給我進(jìn)行了詳細(xì)的說明，當(dāng)我遇到問題時(shí)，老師也能夠及時(shí)的幫助我們解決，偶爾也會(huì)給我們提供一些學(xué)習(xí)的網(wǎng)站和學(xué)習(xí)資料，讓我們?cè)谡n外也學(xué)習(xí)到了很多的知識(shí)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，也讓我鞏固了一遍大學(xué)四年自己所學(xué)習(xí)的知識(shí)，增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能 力，以及查閱資料的能力，最后還是感謝我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)我?guī)椭乃腥?，因?yàn)橛兴麄兊膸椭也拍軌蝽樌耐瓿勺约旱漠厴I(yè)設(shè)計(jì)，并讓我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)學(xué)習(xí)到了那么多自己不懂的知識(shí)。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)楚天學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 附錄 電機(jī)模塊程序 include include include void GPIO_Config() { // RCCAPB2ENR |= 12。 //開啟 PORTA 端口時(shí)鐘 // RCCAPB2ENR |= 13。 //開啟 PORTB 端口時(shí)鐘 RCCAPB2ENR |= 14。 //開啟 PORTC 端口時(shí)鐘 // GPIOACRL amp。= 0XFFFF0FFF。 //PA3 清除之前設(shè)置 // GPIOACRL |= 0X00003000。 //PA3 輸出 // GPIOACRL amp。= 0XFFF0FFFF。 //PA4 清除之前設(shè)置 // GPIOACRL |= 0X00030000。 //PA4 輸出 //GPIOBCRL amp。= 0XFFFFFF0F。 //PB1 清除之前設(shè)置 //GPIOBCRL |= 0X00000030。 //PB