PAGE5智能車控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試分析案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u324301.1智能車軟件設(shè)計(jì) 1299911.2端口配置 4232041.3主程序設(shè)計(jì) 4325471.4LCD1602程序設(shè)計(jì) 8173281.5UART1程序設(shè)計(jì) 103357第五章實(shí)物連接 101.1智能車軟件設(shè)計(jì)如程序流程圖所示，打開兩個(gè)智能車，等待小車初始化完成，等待小車藍(lán)牙連接成功，超聲波傳感器可以測(cè)小車距前車的距離、距前方障礙物的距離，通過這個(gè)功能，本次設(shè)計(jì)模擬實(shí)際交通道路上的超車模型和前方擁堵提示后車換路的模型。超車模型：超聲波傳感器不斷測(cè)兩車間的距離，當(dāng)兩輛小車距離過近時(shí)（本次設(shè)計(jì)為10cm）[11]，判斷小車前方有障礙，則小車上的提示燈亮起。并且這時(shí)前方小車的顯示屏上顯示“NOTICE”提醒前車注意，后車即將要超車。前方擁堵模型：超聲波傳感器不斷測(cè)試小車前方距障礙的距離，當(dāng)小車前方一定距離有障礙時(shí)（設(shè)計(jì)距離同樣為10cm），判斷小車前方有障礙，小車上提示燈亮起，并且此時(shí)后方小車顯示上顯示“NOTICE”，提醒后車前方出現(xiàn)擁堵，可考慮換路行駛或避讓。智能車互聯(lián)示意如下圖所示，兩個(gè)完全相同的智能車，智能車同樣由STM32F103C8T6為核心，超聲波傳感器測(cè)距給單片機(jī)提供信號(hào)，顯示屏根據(jù)超聲波傳感器所測(cè)距離顯示數(shù)據(jù)，兩車互相之間沒有直接連接，但兩車都同時(shí)接有藍(lán)牙模塊HC-05，通過藍(lán)牙模塊的無線透?jìng)?，使單片機(jī)收到藍(lán)牙串口的指令，顯示在顯示屏上。圖1.1藍(lán)牙智能車結(jié)構(gòu)框圖程序的流程圖如下圖所示：開始開始初始化傳感器發(fā)射超聲波收到返回超聲波顯示屏顯示距離距離d<10智能車1提示燈亮藍(lán)牙發(fā)送信號(hào)收到信號(hào)智能車2顯示屏顯示“NOTICE”YNYNY指示燈熄滅N藍(lán)牙發(fā)送信號(hào)顯示“NOTICE”清屏YN圖1.2功能流程圖1.2端口配置根據(jù)電路連接圖，向超聲波傳感器模塊配置了端口，超聲波傳感器的TRIG是輸入連接了單片機(jī)的PB13，通過給PB13高電平脈沖使傳感器開始發(fā)出超聲波，ECHO為輸出端，連接了單片機(jī)的PB12，當(dāng)收到反射波信號(hào)（完成測(cè)距時(shí)）輸出有效信號(hào)。根據(jù)電路圖，LCD1602的4腳使能端連接PB0，5腳RW1602讀寫引腳連接PB1，拉低RW引腳，告訴液晶屏要寫數(shù)據(jù)；拉高的話，是告訴液晶屏要讀數(shù)據(jù)。6腳RS是1602數(shù)據(jù)、命令選擇引腳。RS引腳為低電平，告訴液晶屏接下來要發(fā)送的內(nèi)容是指令。RS引腳為高電平，告訴液晶屏接下來要發(fā)送的內(nèi)容是數(shù)據(jù)（顯示）。根據(jù)電路圖，PA9為單片機(jī)的TXD，PA10為單片機(jī)的RXD。只需要藍(lán)牙模塊的TXD與單片機(jī)的RXD相連，RXD與TXD相連即可無線通信。1.3主程序設(shè)計(jì)開始開始端口配置初始化IO口設(shè)置定時(shí)器中斷，每65ms執(zhí)行一次傳感器測(cè)距函數(shù)調(diào)用LCD顯示屏顯示函數(shù)調(diào)用串口UART1程序圖1.3主程序結(jié)構(gòu)主程序的流程如圖所示，配置了超聲波傳感器與單片機(jī)連接的端口后做了初始化，設(shè)置中斷、就運(yùn)行傳感器測(cè)距函數(shù)，通過傳感器測(cè)距函數(shù)得到距離后，把距離送給LCD顯示屏顯示，判斷傳感器所測(cè)得的距離是否小于10cm，小于10cm時(shí)，LCD顯示屏顯示函數(shù)實(shí)現(xiàn)顯示藍(lán)牙連接狀態(tài)（連接時(shí)顯示“connected”），并通過藍(lán)牙收信顯示車距過近提示（小于10cm時(shí)顯示“NOTICE”）在程序中，19-27行為定時(shí)器中斷，每65ms執(zhí)行一次中斷，28-57行是超聲波傳感器測(cè)距函數(shù)，收到返回值s是測(cè)量的距離。59-61行顯示返回值在液晶屏上。64-76行當(dāng)s<10cm時(shí)，小車紅燈亮，同時(shí)藍(lán)牙發(fā)指令A(yù)。否則，小燈熄滅，同時(shí)藍(lán)牙發(fā)送B指令。77-84行是超聲波測(cè)距模塊的初始化，85-105行是IO的初始化，107-124行是定時(shí)器的初始化。133-180行串口、液晶屏、超聲波初始化后，如果藍(lán)牙已連接顯示屏上顯示“connected”，未連接則不顯示。s<10cm時(shí)，收到藍(lán)牙指令顯示“NOTICE”，當(dāng)s>10cm時(shí)，收到藍(lán)牙指令清除上次顯示（詳見附錄主程序）。發(fā)送口輸出高電平發(fā)送口輸出高電平延時(shí)50ms等待接收口高電平輸出設(shè)置定時(shí)器TIM3關(guān)閉定時(shí)器等待接收口低電平輸出收到返回低電平關(guān)閉定時(shí)器計(jì)算出距離發(fā)送給顯示屏顯示圖1.4傳感器測(cè)距函數(shù)流程圖傳感器測(cè)距函數(shù)測(cè)量距離時(shí)，首先需要給TRIG端口一個(gè)高電平使傳感器的晶體振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，開始計(jì)時(shí)，等到ECHO端收到信號(hào)后，計(jì)時(shí)結(jié)束，通過聲速為340m/s，可通過d=340（m距離小于1距離小于10cm檢測(cè)距離紅燈亮，通過藍(lán)牙發(fā)指令A(yù)紅燈滅，通過藍(lán)牙發(fā)指令BYN圖1.5調(diào)用串口UART1程序判斷距離小于10cm后，調(diào)用藍(lán)牙串口程序，發(fā)送指令。藍(lán)牙是否連接串口1、液晶屏、超聲波初始化L藍(lán)牙是否連接串口1、液晶屏、超聲波初始化LCD顯示“connected”LCD顯示“”清除串口1緩存數(shù)據(jù)YN距離小于10cm獲取超聲波距離收到藍(lán)牙指令LCD顯示“NOTICE”LCD顯示“”YN圖1.6調(diào)用LCD子程序調(diào)用了LCD1602顯示器程序，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙連接狀態(tài)、兩車距離、距離警報(bào)提醒功能。1.4LCD1602程序設(shè)計(jì)程序的第18-26行，將8位字節(jié)的數(shù)據(jù)高低位反轉(zhuǎn)。第30-40行是1602命令函數(shù)，EN=1是使能信號(hào)，告訴液晶屏可以讀數(shù)據(jù)了，拉低RW引腳，是告訴液晶屏是要往你寫數(shù)據(jù)。拉高的話，是告訴液晶屏要讀數(shù)據(jù)。RS引腳為低電平，告訴液晶屏接下來要發(fā)送的內(nèi)容是指令。第44-54行1602寫數(shù)據(jù)函數(shù)，輸入需要寫入1602的數(shù)據(jù)。RS引腳為高電平，告訴液晶屏接下來要發(fā)送的內(nèi)容是數(shù)據(jù)。收到使能信號(hào)液晶屏操作，當(dāng)EN=0是禁止液晶屏操作。57-85行液晶屏初始化，配置液晶屏參數(shù)。92-103行是改變液晶中某位的值，如果要讓第一行，第五個(gè)字符顯示"b"，調(diào)用該函數(shù)如下Lcd1602_PutChar(1,5,'b')109-124行改變液晶中某位的值，如果要讓第一行，第五個(gè)字符開始顯示"abcdef"，調(diào)用該函數(shù)如下Lcd1602_PutString(1,5,"abcdef;")128-133行清屏（詳見附錄）。拉低RS引腳拉低RS引腳拉低RW引腳寫入低八位輸入使能信號(hào)EN=1，液晶屏開始讀數(shù)據(jù)延時(shí)，等待液晶屏接受完數(shù)據(jù)輸入使能信號(hào)EN=0，液晶屏禁止操作圖1.7LCD1602命令函數(shù)拉高RS引腳電平拉高RS引腳電平拉低RW引腳，向液晶屏寫數(shù)據(jù)寫入低八位輸入使能信號(hào)EN=1，液晶屏開始讀數(shù)據(jù)延時(shí)，等待液晶屏接受完數(shù)據(jù)輸入使能信號(hào)EN=0，液晶屏禁止操作圖1.8LCD1602寫數(shù)據(jù)函數(shù)要讓LCD1602顯示想要顯示的內(nèi)容，只需要調(diào)用以上兩個(gè)函數(shù)，LCD1602命令函數(shù)確定寫入數(shù)據(jù)的位置，再由LCD寫數(shù)據(jù)函數(shù)將數(shù)據(jù)寫入液晶屏，這樣屏幕上就會(huì)顯示我們寫入液晶屏的內(nèi)容。1.5UART1程序設(shè)計(jì)硬件連接：PA9-USART1(Tx)，PA10-USART1(Rx)，19-58初始化串口1,67-72為發(fā)送單字節(jié)數(shù)據(jù)的函數(shù)。80-91是發(fā)送多個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)。97-104發(fā)送字符串?dāng)?shù)據(jù)函數(shù)。112-127行串口1中斷服務(wù)入口函數(shù)，135-144行是清空串口1數(shù)據(jù)緩存的函數(shù)（詳見附錄UART1程序設(shè)計(jì)）。接收中斷接收中斷讀取接收到的數(shù)據(jù)將串口1緩存區(qū)的數(shù)據(jù)存到Uart1_Buf數(shù)組中計(jì)數(shù)加1計(jì)數(shù)達(dá)到最大值清0計(jì)數(shù)圖1.9串口1中斷服務(wù)入口函數(shù)第五章實(shí)物連接通過對(duì)智能車互聯(lián)的硬件和軟件部分的設(shè)計(jì)，連接了實(shí)物圖。下面是對(duì)實(shí)物連接的介紹。圖5.1實(shí)物連接如圖5-1所示，這是智能車的硬件連接圖，中央是智能車的控制MCU:STM32F103C8T6,左下角位置從單片機(jī)引出了6個(gè)排針直插了藍(lán)牙模塊HC-05，前方焊接了四個(gè)排針用來直插超聲波傳感器測(cè)距模塊HC-SR04，中間是顯示屏LCD1602，用來顯示超聲波傳感器所測(cè)距離和藍(lán)牙傳送的指令。圖5.2開機(jī)后顯示開機(jī)后，各個(gè)部分初始化開始工作，超聲波傳感器測(cè)得智能車距前方的距