XV智能車位管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試分析案例目錄TOC\o"1-2"\h\u5093智能車位管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試分析案例 1168141智能車位管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 165161.1智能車位感控程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 12351.2云平臺(tái)服務(wù)功能軟件設(shè)計(jì) 3235052軟硬件調(diào)試與測(cè)試結(jié)果 4255812.1STM32單片機(jī)的程序燒錄調(diào)試 4233282.2NB-IoT無線通信模塊的通信調(diào)試 5310092.3車位管理系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試 71智能車位管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)部分一共由兩部分組成，一個(gè)為STM32F103單片機(jī)的感控模塊的程序設(shè)計(jì)，另一個(gè)是云平臺(tái)功能的軟件設(shè)計(jì)。其中STM32F103單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)采用的是C語言來編譯，并且主控芯片是可以采用C語言下的HEX文件燒錄。在云平臺(tái)的功能軟件設(shè)計(jì)中，因?yàn)槭遣捎迷破脚_(tái)的獨(dú)立配置技術(shù)，所以只需要在通信過程中進(jìn)行通信模塊的配置即可接收數(shù)據(jù)，規(guī)劃數(shù)據(jù)的參數(shù)，設(shè)計(jì)可視化界面[12]。1.1智能車位感控程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使用的主控芯片是STM32F103C8T6芯片，它屬于ARM系列芯片，使用了keil5的編譯環(huán)境下進(jìn)行程序的編寫。第一步，尋找keil5的下載安裝包；第二步，對(duì)編譯軟件進(jìn)行破解，選擇好本畢業(yè)設(shè)計(jì)的所需要的單片機(jī)主控芯片類型。還有主控芯片與無線通信的NB-IoT模塊、串口液晶顯示屏模塊、車位監(jiān)測(cè)器模塊的通信程序設(shè)計(jì)。主程序的設(shè)計(jì)為：首先進(jìn)行初始化本畢業(yè)設(shè)計(jì)需要用到的單片機(jī)串口，進(jìn)行設(shè)置模塊的波特率，接著需要把顯示屏的初始化，主控模塊的單片機(jī)主動(dòng)采集由紅外線監(jiān)測(cè)模塊發(fā)送的停車場(chǎng)車位狀態(tài)，通過IO口讀取車位監(jiān)測(cè)模塊發(fā)送過來的信息，判斷車位是處于哪一種使用狀態(tài)，同時(shí)把狀態(tài)通過串口1發(fā)送給顯示屏，并且通過串口2發(fā)送數(shù)據(jù)到NB-IoT，再由NB-IoT傳送給云平臺(tái)，云平臺(tái)接受數(shù)據(jù)后，在可視化界面判斷車位的使用狀態(tài)。如圖4-1所示為主程序邏輯流程圖。圖4-1主程序邏輯流程圖STM32單片機(jī)可以采用庫(kù)函數(shù)的方法去編寫，利用STM32的引腳復(fù)用功能，在對(duì)接收和輸出，串口以及波特率進(jìn)行配置時(shí)，需要對(duì)引腳和時(shí)鐘等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行配置，因?yàn)楸井厴I(yè)設(shè)計(jì)所需要的接口以及模塊數(shù)目較多，所以需要初始化的參數(shù)更多。編程的過程中考慮到顯示屏的編寫問題，所以把顯示屏要顯示的內(nèi)容都編寫在主程序里。在主程序初始化時(shí)，對(duì)延時(shí)函數(shù)、車位監(jiān)測(cè)器模塊、顯示屏模塊、串口1、串口2等都要進(jìn)行初始化。如圖4-2所示為初始化流程圖。圖4-2初始化邏輯流程圖1.2云平臺(tái)服務(wù)功能軟件設(shè)計(jì)1.2.1車位管理軟件設(shè)計(jì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)的軟件管理部分采用的是有人云物聯(lián)網(wǎng)的管理平臺(tái)，經(jīng)過NB-IoT模塊把監(jiān)測(cè)器接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過STM32處理后，發(fā)送到有人云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后利用有人云的控制平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行使用，使用數(shù)據(jù)之前需要進(jìn)行賬號(hào)的注冊(cè)，登錄該平臺(tái)后，可以在控制臺(tái)選擇NB-IoT的型號(hào)及對(duì)應(yīng)的信息與之相連接，這樣就可以實(shí)現(xiàn)后臺(tái)讀取單片機(jī)處理過后的數(shù)據(jù)，在控制臺(tái)的界面中，可以選擇刪除和添加設(shè)備模板，進(jìn)而能夠與需要控制的數(shù)據(jù)進(jìn)行通信，添加的設(shè)備模板檢測(cè)到IP后，選擇與之進(jìn)行連接，給STM32單片機(jī)上電之后，單片機(jī)會(huì)源源不斷地把監(jiān)測(cè)到地?cái)?shù)據(jù)發(fā)送到有人云數(shù)據(jù)庫(kù)，最后設(shè)置好后臺(tái)管理的界面信息即可顯示出車位的狀態(tài)信息。手機(jī)移動(dòng)端界面如圖4-3所示。圖4-3停車場(chǎng)信息展示圖在這個(gè)監(jiān)控大屏模擬的停車場(chǎng)中，一共有4個(gè)車位，用戶可以通過手機(jī)或者其他通信設(shè)備查看該停車場(chǎng)的每一個(gè)停車位的使用狀態(tài)，根據(jù)車位的使用狀態(tài)而確定自己所需要的車位，確定了車位之后，當(dāng)車輛抵達(dá)車位，打開車位的禁用，并且把車輛駛?cè)耄瑒t在顯示屏以及手機(jī)端監(jiān)控大屏上顯示出該車位已被占用。如圖4-4所示。圖4-4車位占用演示圖1.2.2車位管理界面設(shè)計(jì)車位管理系統(tǒng)的主界面主要包括停車位狀態(tài)顯示，歷史車位數(shù)據(jù)組成的，在沒有車輛的狀態(tài)時(shí)顯示為空閑。本系統(tǒng)可以提前預(yù)約入庫(kù)，也可以對(duì)入庫(kù)車輛自行識(shí)別進(jìn)入的時(shí)刻，然后把相關(guān)的車位信息發(fā)送給后臺(tái)界面。如下圖4-5為停車位全為空閑狀態(tài)的管理界面。圖4-5空閑狀態(tài)展示圖當(dāng)車輛進(jìn)入到車位，并且觸發(fā)了紅外的感控器時(shí)，管理系統(tǒng)的開始接收車位占用的數(shù)據(jù)信息，從而開始記錄時(shí)長(zhǎng)，根據(jù)停車場(chǎng)的是實(shí)際要求，本設(shè)計(jì)對(duì)收發(fā)信息的時(shí)長(zhǎng)設(shè)定為1秒左右，采用云端輪詢的方式進(jìn)行信息的收集。如圖4-5所示。數(shù)據(jù)1代表占用，數(shù)據(jù)0代表空閑，數(shù)據(jù)3代表禁用，即預(yù)約時(shí)長(zhǎng)。圖4-5歷史數(shù)據(jù)的展示圖2軟硬件調(diào)試與測(cè)試結(jié)果2.1STM32單片機(jī)的程序燒錄調(diào)試本畢業(yè)設(shè)計(jì)的程序編譯采用KEIL5的編譯環(huán)境，使用當(dāng)前常見的軟件編譯環(huán)境KEILMDK，它是由德國(guó)keil公司研發(fā)的，本畢業(yè)設(shè)計(jì)使用的版本是2.13。Keil5的主控芯片涵蓋了以本畢業(yè)設(shè)計(jì)的核心芯片STM32F103C8T6為內(nèi)核的微控制器芯片。首先到官網(wǎng)下載對(duì)應(yīng)的芯片包，打開keil，選擇Project菜單下的Manage，再選擇PackInstall選項(xiàng)，導(dǎo)入剛剛下載的芯片包，等待安裝完成，安裝成功后導(dǎo)入項(xiàng)目，項(xiàng)目是以.uvprojx(keil_v5)結(jié)尾的，點(diǎn)擊編譯，如果BuildOutput中沒有報(bào)錯(cuò)，說明編譯成功。完成從軟件安裝過程，代碼編譯，到下載過程。編譯的時(shí)候可以在主流的設(shè)備驅(qū)動(dòng)中選擇自己需要的組件和庫(kù)函數(shù)，MCU的類型選擇也有很多，包括ARM系列的微控制器。MDK編譯環(huán)境界面如圖5-1所示。圖5-1STM32燒錄軟件環(huán)境界面2.2NB-IoT無線通信模塊的通信調(diào)試在無線通信的NB-IoT模塊進(jìn)行調(diào)試時(shí)，第一步要對(duì)無線通信NB-IoT模塊進(jìn)行最初的數(shù)據(jù)和連接引腳的參數(shù)配置，在對(duì)無線通信NB-IoT模塊進(jìn)行配置時(shí)，可以采用網(wǎng)頁(yè)設(shè)置和AT命令的兩種方式。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)則采用AT命令方式的方法，AT命令的配置過程如下:（1）COAP透?jìng)骱虲OAP這兩種傳輸模式是本畢業(yè)設(shè)計(jì)的NB-IoT模塊使用AT命令支持的，把相對(duì)簡(jiǎn)易的參數(shù)信息配置在COAP透?jìng)髂Ｊ街?，把NB-IoT模塊的工作模式更改為COAP的工作模式，并且即時(shí)對(duì)COAP目標(biāo)的接口和服務(wù)器進(jìn)行更改就行。（2）打開配置該模塊數(shù)據(jù)參數(shù)的配置界面，把串口的參數(shù)配置好，然后進(jìn)行串口的數(shù)據(jù)接入，選擇參數(shù)設(shè)置這一選項(xiàng)，找到讀取當(dāng)前參數(shù)這一選項(xiàng)并確認(rèn)，然后找到界面里的工作模式把他調(diào)節(jié)為COAP透?jìng)髂Ｊ剑侔逊?wù)器的地址配置成功，最后點(diǎn)擊設(shè)置所有參數(shù)。在配置好軟件各項(xiàng)參數(shù)之后，NB-IoT模塊會(huì)自行重新啟動(dòng)。（3）存下數(shù)據(jù)和重新啟動(dòng)后，設(shè)置的參數(shù)不變，自動(dòng)再一次檢測(cè)聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，在系統(tǒng)中。如果聯(lián)網(wǎng)無異常，顯示出conneted的狀態(tài)則代表網(wǎng)絡(luò)接入后NB-IoT模塊串口的輸出。配置軟件的參數(shù)或采用現(xiàn)有的串口協(xié)調(diào)器之后，發(fā)送其他數(shù)據(jù)到模塊接口，傳輸?shù)男畔⒕蜁?huì)經(jīng)過NB-IoT模塊傳遞到COAP服務(wù)器上。初始設(shè)置界面如圖5-2所示。圖5-2NB模塊聯(lián)網(wǎng)調(diào)試初始設(shè)置界面通過AT設(shè)置完成模塊的工作模式和串口參數(shù)設(shè)置后，我們以有人透?jìng)髟蒲菔窘邮盏降臄?shù)據(jù)。具體設(shè)置如下:給NB-IoT模塊接上電源，第一步需要注冊(cè)一個(gè)云服務(wù)器的管理賬號(hào):使用瀏覽器訪問有人云物聯(lián)網(wǎng)管理界面轉(zhuǎn)到登錄界面，選擇注冊(cè)選項(xiàng)進(jìn)入注冊(cè)界面，將完整需要的注冊(cè)信息填寫好，輸入注冊(cè)郵箱并且確認(rèn)賬號(hào)信息后，點(diǎn)擊驗(yàn)證按鈕，驗(yàn)證賬號(hào)信息之后，登錄經(jīng)過驗(yàn)證的賬號(hào)。成功登陸后，點(diǎn)擊云平臺(tái)管理界面的控制臺(tái)部分里的設(shè)備管理選項(xiàng)，選擇設(shè)備管理欄并且點(diǎn)擊添加設(shè)備這一選項(xiàng)。在進(jìn)入信息填寫的界面時(shí)，填寫以下有關(guān)的設(shè)備信息，用戶的歸屬和設(shè)備的組別，選擇“默認(rèn)”這一選項(xiàng)，設(shè)備名稱可以進(jìn)行自定義配置用戶設(shè)備名稱，模塊的種類則選擇電信的這一類型，然后把模塊上面的SN碼和IMEI碼輸入到信息欄里。通信協(xié)議的選擇由實(shí)際的要求去填寫，本次設(shè)計(jì)使用的通信協(xié)議為Modbus。如圖5-3為設(shè)備管理界面。圖5-3云平臺(tái)添加NB模塊設(shè)備初始界面2.3車位管理系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試本次聯(lián)調(diào)聯(lián)試是對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)的一次流程梳理，首先是檢測(cè)模塊與主控模塊之間的測(cè)試，先把檢測(cè)模塊的電源與主控模塊的電源電路相連接，觀察四路紅外循跡模塊的綠色指示燈有無亮起，如未亮起則代表電路出現(xiàn)故障，如亮起則代表電源電路未出現(xiàn)異常。四路紅外循跡模塊接入STM32F103單片機(jī)的4個(gè)通用IO口中，然后對(duì)紅外探頭進(jìn)行測(cè)試，如果無障礙物則模塊上的指示燈熄掉，有障礙物則指示燈亮起，如圖5-4所示。如果指示燈無論有無障礙物都保持亮起狀態(tài)，則代表檢測(cè)模塊與主控模塊通信出現(xiàn)故障。圖5-4車輛監(jiān)測(cè)工作正常其次，調(diào)試主控模塊與串口液晶屏模塊的連接，因?yàn)槭谴陬惖囊壕?，所以只需要檢測(cè)液晶屏能否通電以及液晶屏顯示的界面是否與主控模塊燒錄的程序相符即可，這也是采用液晶屏的優(yōu)勢(shì)之一，通過檢測(cè)之后，發(fā)現(xiàn)液晶屏能正常通電，并且顯示界面也達(dá)到了預(yù)期水平。如圖5-5所示。圖5-5串口液晶屏正常工作最后，調(diào)試主控模塊與NB-IoT模塊之間的連接，同樣的先把NB-IoT的電源電路與STM32F103單片機(jī)的電源電路相連接，檢查NB-IoT模塊能否正常工作，即電源指示燈是否亮起，接通之后電源指示燈亮起，并且模式為PCW模式，即低功耗模式，因?yàn)樾枰獪p少本畢業(yè)設(shè)計(jì)的能量消耗，提高本畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性，采用了PCW的低功耗模式，犧牲了高功耗下的即時(shí)傳輸性能。查看有人云物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，點(diǎn)擊有人云控制臺(tái)的設(shè)備管理，點(diǎn)擊設(shè)備列表，觀察設(shè)備信息是否完整，接著觀察設(shè)備是否處于在線狀態(tài)，如果處于在線狀態(tài)，則使能狀態(tài)良好，若處于離線狀態(tài)，則說明NB-IoT模塊發(fā)送端出現(xiàn)故障，本畢業(yè)設(shè)計(jì)在調(diào)試過程中出現(xiàn)了同樣的狀況，經(jīng)過