基于cortex-m3的智能避障小车设计与实现毕业论文(编辑修改稿)

基于cortex-m3的智能避障小车设计与实现毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

距障碍物的距离，即： S=VT/2，来算出距离。 华中农业大学楚天学院本科毕业论文（设计） 8 图 33 超声波时序图 程序开发软件介绍 单片机的软件编程采用 Keil uVision4 进行，它包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境将这些部分组合在一起。 Keil 集成开发环境是一个基于 Windows 的软件开发平台，它支持多个公司生产的芯片，内嵌多种符合当前工业标准的开发工具，可以完成工程建立和管理、编译、链接、目标代码的生成、软件仿真和硬件仿真的开发流程。 编程所用的 C 语言是一种计算机程序设计语言，它既具有高级语言的特点，又具有 汇编语言的特点。 它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅应用在软件开发上，而且在各类科研都需要用到 C 语言，适于编写系统软件，三维，二维图形和动画，具体应用比如单片机以及嵌入式系统开发。 使 用 C语言编写的源程序单片机是不能够直接使用的，所以需要通过 Keil软件对该程序进行编译，最后生成 .hex 文件下载到单片机中，单片机才能直接执行。 4 系统测试 调试的思路 本设计的智能避障小车，一共分为 三 大模块。 分别是： L298N 驱动模块，超声波测距模块， 串口 显示模块。 调试的时候我们可以把 三 大模块分别调试，最后再 把所有模块组合起来再进行最后的整机调试这样一个调试的思路。 串口的调试 首先根据电路图将显示模块焊好， 然后把 GPIO 的 PA9 和 PA10 进行复用 ,再用万用表检查电路是否出现短路。 一切都正常的情况下，将 串口数据传输 测试程序烧到芯片中， 连接一个转串口模块 ,就可以把测得的数据通过串口传输到电脑 ,开启串口 ,在开发板上复位 ,观察显示是否正确，如图 41所示。 图 41 华中农业大学楚天学院本科毕业论文（设计） 9 超声波测距模块调试 超声波模块一共有四个脚，一个是 VCC，一个是 GND,还有两个分别是超声波的发射 (Trig)和接收引脚 (Echo)。 连接电路时候只需引出四根插线，分别连接到 STM32F103VE 的对应引脚，烧制好测试程序，测试结果图如 42。 本设计四根插线分别连接到 VCC,GND，还有发射和接收引脚分别为： PA0和 PA1 口。 图 42 经过检验 ,超声波能准确地测出与障碍物的距离 .超声比与障碍物的距离如下图所示 图 43 L298N 驱动模块 调试 L298N 的引脚较多，使用的锂电池是 18650 三节， L298N的 12V 连到电源的正极， GND 连到电源负极 .PC1,2,3,4,5,6 分别连上 L298N 的 IN1,IN2,IN3,IN4 ENA ENB. 硬件调试 通过系统的调试，我们可以学到更多的知识，我们也可以发现仿真和实物调试不同的地方。 程序设计的结果可能往往和实物调试出的结果不一样，这就需要我们去思考，去斟酌，去改进，以达到预期效果。 通过程序和硬件的调试，我们可以更深刻的理解各功能模块之间的联系，也可以明白各调试的步骤。 在调试的过程中，我也遇到许多问题，例如： 在使用开关来控制的时候 ,出现了好几次短路 ,导致我的手都被烫了一下 .在测试电机 L298N 驱动电机的过程中 ,我用电池直接连接电机 ,电机能够转动 ,但是把电机接到单片机设 置的 IO 口电机没有丝毫反应 .后来通过查找资料 ,才明白是功率不够 ,华中农业大学楚天学院本科毕业论文（设计） 10 后来换上 3 节电池 .才能让 小车正常行驶。 整个调试过程需要硬件和软件结合起来调试，要仔细检查电路，认真思考程序。 硬件部分调试的步骤： 1） 检查原理图连接是否正确 2） 用万用表检查是否有虚焊，引脚短路现象 3） 检查原理图与 电路板 上引脚是否一致 4） 各模块逐个调试，看看各模块是否能用 软件程序调试 系统的软件部分使用 Keil uVision4 软件编程，软件调试步骤由两个部分组成：首先确定程序中错误的确切性质和位置；其次对程序代码进行分析，确定问题原因，并改 正错误代码。 （ 1）运行程序，查看错误报告，定位出报错的位置； （ 2）根据错误报告的提示，明确错误原因，修改相应代码，逐步排除错误； （ 3）若错误报告中提示逻辑性错误，则不仅查看错误定位的位置，还要查看头文件或工程中其他的相关文件代码，逐步排除错误； （ 4）重复进行排除以确保该错误的确被排除且没有引入新的错误和矛盾； （ 5）重复上述（ 1） ~（ 4）的过程，直到显示 0 个错误为止； （ 6）每次修改完毕，分析这次出错原因，以及改正过程，理清思路，记录改错的过程，以及问题出现现象、 原因，以避免这样类似的错误再发生或是尽量少发生，改正错误总结归类。 5 系统结果分析与展望 接到课题后，按照老师的安排，合理的分配了自己的时间，在设计开始前，首先是查阅反复资料，根据课题的基本要求，弄清了所做课题的基本方向，有了一些大概的可行思路，明确了一些所需的基本元件，然后继续查阅资料，对比各种方案的优劣，了各种器件的基本功能及实现的条件，按老师的时间安排先完成开题报告，对论文的安排有了一个初步的框架，也有了一个确定的方案，在这个框架的基础上，就本课题相关内容查阅大量资料，了解各种芯片的控制程序的编辑， 初步确定本课题研究重点分三部分： 超声波测距模块 ,主控部分和 电机驱动模块。 通过课题要求、实现的精确度及成本等多方面的对比，初步决定主控部分用一片 STM32F103VE 作为主控制器，采 用 HCSR04超声波模块来测距 ，精确的控制汽车与物体的距离，保证程序的稳定。 采用 L298N 来驱动电机 ,根据超声波测得距离 ,在小于安全距离的情形 ,改变电机的转速。 接下来根据选定的方案，逐步深入学习各方案，首先是学习 超声波 测距的基本原理及测距的基本公式运算，控制其测距的具体实现过程以及在 实物 中 端口 的接线方式；其次是研究 CORTEXM3 芯片基本工作方式、总线接口方式及其通信方式相关的 通信协议并实际运用，最后添加必要的其他模块， 串口 显示模块，以及复位模块和晶振模块。 各模块调试完毕后开始总系统整合过程，整合的过程中遇到了一些问题，各个模块之间的组合还需修改才能正常运行，在 吴 老师的帮助下并且自己查阅了大量相关资料后，最终完成了对系统的修改工作。 汽车防撞报警系统能够正常工作，实现精确测距并报警，其 测量距离可精确到 100 米，适应于各种场合下的测距需求，能精确 且 抗干扰能力强； 超声波 可实现高速和恶劣天气下的距离并能及时返回数据，传输速度快，便于及时 处理 ,对交通安全有较高的实用价值。 通过此次设计，我对 CORTEXM3 系列单片机的原理又有了进一步的了解，对于软件和硬件等各方面知识的学习和运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极大的锻炼。 本次设计能够完成离不开刘老师的细心指导，以及平时各任课老师认真负责的教学， 对 信息工程 学院的全体老师及领导表示感谢，虽然即将毕业，但学习还在继续，在以后或的工作生活中，我将继续保持此刻的学习状态，努力提高自己各方面技能，逐步的完善自己。 智能小车 完成后因为各方面原因，所以 功能 还并不完善，现在还只能实现 简 单的避障 ，在以后通过知识面的拓展，也能给系统添加一些额外的功能，如： 采用多种传感器弥补超声传感器检测信息的不足 ,如增加红外线检测弥补超声检测存在盲区的缺点。 增加通信功能 ,与 GPS 定位系统相结合对小车进行导航 ,使避障系统知道在哪儿、去哪儿、怎样去。 不易检测出较小的障碍物 ,无法识别楼梯口或是陷讲等等。 华中农业大学楚天学院本科毕业论文（设计） 11 参考文献 [1] 张毅刚 ,单片机原理及应用，高等教育出版社， 20xx 年第 2 版 [2] 华成英 ,童诗白 ,模拟电子技术基础，高等教育出版社， 20xx 年第四版 [3] 郭天祥 ,51 单片机 c 语言教程 ,电子工业出版社 ,20xx [4] 赵家贵、付小美、董平，新编传感器电路设计手册，中国计量出版社， 20xx [5] 于连国 ,李伟 ,王妍玮 , 基于单片机的智能小车设计 , 林业机械与木工设备， 20xx 年 4 期 [6] 赵振德，多功能遥控智能小车的制作，电子制作 20xx 年 4 期 [7] 何立民，单片机技术的现状与未来，中国计算机报 1995 年 [8] 杨加国 ,单片机原理与应用及 C51 程序设计 ,清华大学出版社， 20xx 年 [9] 王晓明 . 《电动机的单片机控制》 . 北京航空航天大学出版社 .20xx. 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TQM Journal. 20xx 华中农业大学楚天学院本科毕业论文（设计） 12 致 谢 通过此次设计，我对 CORTEXM3 系列单片机的原理又有了进一步的了解，对于软件和硬件等各方面知识的学习和运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极大的锻炼。 本次设计能够完成离不开刘老师的细心指导，以及平时各任课老师认真负责的教学，在此对信息工程学院 的全体老师及领导表示感谢，感谢你们对我的栽培，虽然即将毕业，但学习还在继续，在以后或的工作生活中，我将继续保持此刻的学习状态，努力提高自己各方面技能，逐步的完善自己。 转眼间大学四年的生活也将画上一个圆满的句号，我们也将离开这个生活了四年的校园，对于即将进入社会的我们，外面的一切都充满的诱惑，回忆这四年的大学生活，自己也感触颇多。 在从拿到自己的毕业设计题目到现在毕业论文的完成，我要感谢我的指导老师吴老师，刚刚拿到这个论文题目时并不知道如何下手去做，老师就给我进行了详细的说明，当我遇到问题时，老师也能够及时的帮助我们解决，偶尔也会给我们提供一些学习的网站和学习资料，让我们在课外也学习到了很多的知识。 通过毕业设计，也让我巩固了一遍大学四年自己所学习的知识，增强了自己的动手能 力，以及查阅资料的能力，最后还是感谢我在做毕业设计时对我帮助的所有人，因为有他们的帮助我才能够顺利的完成自己的毕业设计，并让我在做毕业设计时学习到了那么多自己不懂的知识。 华中农业大学楚天学院本科毕业论文（设计） 13 附录 电机模块程序 include include include void GPIO_Config() { // RCCAPB2ENR |= 12。 //开启 PORTA 端口时钟 // RCCAPB2ENR |= 13。 //开启 PORTB 端口时钟 RCCAPB2ENR |= 14。 //开启 PORTC 端口时钟 // GPIOACRL amp。 = 0XFFFF0FFF。 //PA3 清除之前设置 // GPIOACRL |= 0X00003000。 //PA3 输出 // GPIOACRL amp。 = 0XFFF0FFFF。 //PA4 清除之前设置 // GPIOACRL |= 0X00030000。 //PA4 输出 //GPIOBCRL amp。 = 0XFFFFFF0F。 //PB1 清除之前设置 //GPIOBCRL |= 0X00000030。 //PB。