基于STM32智能车设计与实现本科毕业论文设计40论文41.docx

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基于STM32智能车设计与实现本科毕业论文设计40论文41

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浙江万里学院

本科毕业设计（论文）

论文题目基于STM32智能车的设计与实现

（英文）DesignandImplementationofSmartCarBasedonSTM32

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

摘要

智能车是一种集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了微处理器、现代传感器、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。

本论文提出了一种基于STM32嵌入式微处理器的智能车的设计。

系统分为两部分：

车载主机系统和手持主机系统。

车载主机系统主要以履带式车轮为其机械平台，结合主控电路、超声波避障、无线通信、语音播报、GPS数据采集、碰撞保护功能，完成车载主体功能。

手持主机系统主要包括无线通信、数据显示模块、体感操控，它主要负责控制智能车的运行姿态，实时车载数据的采集。

整个方案的控制器核心为意法半导体公司的STM32F103VCT6处理器，利用其高速的数据处理能力和丰富的集成外设接口资源，充分发挥智能车的性能，也有利于智能车的程序设计和功能扩展。

论文首先介绍了智能车领域的国内外研究现状，然后介绍智能车控制系统总体设计框架和整个开发流程，再是介绍了智能车系统硬件电路设计和软件设计流程和思想，最后介绍智能车系统的制作与调试以及对本次毕业设计总结。

关键词：

STM32F103;GPS定位;智能控制;uCOS-ii实时操作系统;

Abstract

Thesmartcarisasetofsituationalawareness,planninganddecision-making,multi-leveldriverassistancefunctionsinanintegratedsystem，Itisatypicaltheuseofamicroprocessor,modernsensors,informationfusion,communications,artificialintelligenceandautomaticcontroltechnology.

ThispaperpresentsadesignofsmartcarbasedonembeddedmicroprocessorofSTM32.Theentiresystemisdividedintotwoparts:

CarfunctionofVehiclemoduleCombinewithThemaincontrolcircuitmoduleultrasonicobstacleavoidance,voicebroadcast,GPSdatacollection.HandheldofvehicleandcontrollercoreisSTMicroelectronics’processorofSTM32,Itsframeworkandtheentiredevelopmentprocessofsmartcar,Thenitintroducesofthesmartcar’ssystemanddesignprocessesandideasofsoftware.Finally,theproductionofthesmartcarsystemanddebugging,aswellastheSummaryofgraduationDesign.

KeyWords：

STM32F103；GPSpositioning；IntelligentControl；Real-timeoperatingsystem

目录

1绪论1

1.1课题国内外研究现状1

1.1.1智能车系统国内研究现状1

1.1.2智能车系统国外研究现状2

1.3本文研究内容3

1.3.1内容分析3

1.3.2开发流程3

2系统总体设计5

2.1系统对象描述5

2.2总体方案设计5

2.3车载主机硬件设计7

2.3.1车载主机功能需求描述7

2.3.2车载主机硬件设计方案7

2.3.3手持主机功能需求描述8

2.3.4手持主机硬件设计方案8

2.4系统软件设计8

2.4.1软件设计思想8

2.4.2软件设计流程9

2.5系统方案可行性分析9

3主机硬件设计与实现11

3.1微处理器系统11

3.1.1最小系统电路11

3.2电源系统设计13

3.3NRF24L01无线模块设计与实现14

3.3.1NRF24L01无线模块电路14

3.3.2NRF24L01无线模块应用电路15

3.4GPS定位模块设计与实现15

3.4.1主控电路15

3.4.2模块电源电路16

3.5超声波自主避障模块设计与实现17

3.5.1超声波发射电路17

3.5.2超声波接收电路17

3.6语音播报模块设计与实现18

3.6.1语音播报的设计原理18

3.6.2语音播报实现电路18

3.7液晶触摸屏模块设计与实现19

3.7.1液晶触摸屏模块原理19

3.7.2液晶触摸屏硬件实现19

3.8陀螺仪模块设计与实现21

3.8.1陀螺仪体感操作设计21

3.8.2陀螺仪体感操作硬件实现21

3.9碰撞保护模块设计与实现22

3.9.1碰撞保护模块实现原理22

3.9.2碰撞保护模块硬件实现22

4系统软件设计23

4.1系统软件设计23

4.1.1总体程序设计23

4.1.2超声波自主避障处理程序24

4.1.3GPS信息处理程序25

4.1.4NRF24L01无线模块程序设计26

4.1.5陀螺仪体感程序设计26

4.1.6液晶触摸程序设计27

5制作和调试29

5.1电源系统调试29

5.2液晶触摸屏显示调试29

5.3GPS信息数据采集调试29

6总结与提高31

致谢32

参考文献33

附录1系统实物图34

附录2毕业设计作品说明书35

1绪论

1.1课题国内外研究现状

1.1.1智能车系统国内研究现状

我国开展智能车辆技术领域的研究起步较晚，起始于20世纪80年代。

而且大多数研究都处于单项技术研究的阶段。

虽然在总体上我国智能车辆技术方面落后于发达国家，也存在着一定得技术差距，但是到目前为止也取得了一系列的成果，主要有：

（1）我国第一辆自主驾驶轿车由中国第一汽车集团公司和国防科技大学机电工程与自动化学院于2003年研制成功。

该自主驾驶轿车在高速公路正常交通情况下，行驶过程中都得最高稳定速度为13kmUniversity）机器人研究所一共完成了Navlab系列的10台自主车（Navlab1—Navlab10）的研究，取得了显著的成就。

目前，智能车辆的发展正处于第三阶段。

这一阶段的研究成果代表了当前国外智能车辆的主要发展方向。

在世界科学界和工业设计界中，众多的研究机构研发的智能车辆具有代表性的有：

德意志联邦大学的研究1985年第一辆VaMoRs智能原型车辆在户外高速公路上以100km

usingfuzzyneuralnetworkfortrend&jumppatternincontrolchart[J].ChinaMechanicalEngineering,2004,15（22）:

1998-2000.

[12]卿太全,梁渊,郭明琼.传感器应用电路集萃[M].中国电力出版社,2008.4.

附录1系统实物图

整个系统由手持主机系统和车载主机系统和组成。

车载模块包括L298N

电机驱动、RH04超声波测距模块、Lis302D数字三轴加速度、NRF24L01无线短距离通信系统、ILI9320液晶触摸屏、GPS定位系统。

手持模块包括液晶触摸系统、陀螺仪体感模块、NRF24L01无线模块。

附录2毕业设计作品说明书

一、作品名称：

基于STM32智能车的设计与实现

二、作品功能

（1）语音播报；

（2）GPS定位信息采集；

（3）超声波自主避障；

（4）UI触控操作;

（5）陀螺仪体感操作;

（6）碰撞保护。

三、运行环境

硬件环境：

供电电源要求7.5V以上直流电源输入和3.7V锂电池；

软件环境：

（1）WindowsXP以上；

（2）KeilforARM；

四、操作步骤

系统初始状态设置：

（1）车载主机和手持主机正常上电，使各模块均处于正常工作状态，此时语音模块介绍本次设计的内容，手持主机UI界面正常显示；

（2）GPS模块绿色指示灯闪烁表示定位成功；

（3）打开手持主机界面的控制图标，出现以下子界面；

选择液晶触摸可直接触摸方向键，如果要选择陀螺仪体感操纵或超声波自主避障可以选择复选框。

（4）选择超声波自主避障模式下，智能车会自主运行，遇到障碍物会自动避开。

陀螺仪体感操作下，操作手持主机，智能车会随着手势的变化而改变方向。

（5）GPS数据的采集受到手持主机的控制，将在车载主机系统的液晶上显示。

至此，本系统作为毕业设计的内容已经展示完毕。

五、注意事项

（1）电源在接入系统之前要确认正负极，否者造成系统损坏。

（2）各个模块的数据线不要接错，否则不能实现功能。

（3）车载主机和手持主机轻拿轻放，避免出现因为损坏而不能工作的情况。

（4）请严格按照说明书的步骤操作。