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基于虚拟仪器的智能车上位机调试软件的设计与实现.rar

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    编号:20181030002154908    类型:共享资源    大小:887.40KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    基于 虚拟仪器 智能 车上 调试 软件 设计 实现
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    科技学院毕业论文(设计) 第 I 页目录摘要 .........................................................................................................................................III关键字 ....................................................................................................................................IIIAbstract .................................................................................................................................IVKey words ............................................................................................................................IV第一章 绪论 .........................................................................................................................11.1 引言 ..........................................................................................................................11.2 现状 ..........................................................................................................................21.3 目的和意义 ............................................................................................................31.4 本文结构 .................................................................................................................4第二章 主要技术原理简介 ...........................................................................................42.1 虚拟仪器技术 ........................................................................................................42.2 LabVIEW 开发 ......................................................................................................72.3 ZigBee 无线通信 ................................................................................................102.3.1 ZigBee 基本组成 ............................................................................................102.3.2 ZigBee 技术特点 ............................................................................................11第三章 系统总体设计 ...................................................................................................133.1 软件设计的总体要求 ........................................................................................133.2 软件各功能模块设计 .......................................................................................133.2.1 速度控制模块 .................................................................................................133.2.2 方向控制模块 .................................................................................................143.2.3 红外管检测模块 .............................................................................................15Comment [y1]: 目录与正文标题不一样科技学院毕业论文(设计) 第 II页3.2.4 标志位检测模块 .............................................................................................163.2.5 红外管检测模块 .............................................................................................163.2.6 无线传输串口单元 .........................................................................................17第四章 详细设计 .............................................................................................................184.1 串口配置 ..............................................................................................................184.2 串口数据的发送与读取 ..................................................................................194.2.1 串口数据的发送 .............................................................................................194.2.2 串口数据的读取 .............................................................................................214.3 速度控制数据的处理 .......................................................................................224.4 光电数据的处理 ................................................................................................224.5 赛道信息的处理 ................................................................................................23第五章 实现与调试 ........................................................................................................255.1 软件的实现 ..........................................................................................................255.2 软件的调试 ..........................................................................................................26第六章 总结 .......................................................................................................................27参考文献 ...............................................................................................................................28致谢 .........................................................................................................................................29科技学院毕业论文(设计) 第 III 页基于虚拟仪器的智能车上位机调试软件的设计与实现摘要在智能汽车比赛中,赛车制作完成后最主要的任务就是对赛车进行调试,以使赛车达到最好的运行状态,最快的速度。而对赛车的调试,硬件电路部分我们可以用示波器、万用表等工具进行测试。软件部分的话就需要用虚拟仪器就行适当的调试。在众多的虚拟仪器开发中有很多传统的工具,比如说C,BASIC 等都可以用来开发。但是 BASIC 等开发周期较长,从学习到使用再到熟练操作都需要初学者花费较多的时间进行学习,而且使用起来比较繁琐。因此我们决定使用 LabVIEW 这个在中国来说还属于较少使用的新兴开发工具,LabVIEW 不仅开发界面美观,而且对于初学者来说也比较容易掌握,图形化的语言操作起来相对简单,综合各种利弊,我们最终选用 LabVIEW 作为我们的开发工具。汽车在调试过程中的各种参数无法进行准确的记录,这将为调试带来诸多不便,同时也不能准确的找到提升汽车性能的关键。如果换一种思路,采用虚拟仿真模式,将赛车在赛道上运行过程中的各项参数通过虚拟软件实时的显示在上位机中,准确的比较每次调试之后赛车各项参数变化,这样可以很容易找到问题所在,大大提高调试的效率。正是在这样的构想下,我们利用 LabVIEW开发出这样一个智能车数据采集软件来方便赛车后期的调试工作。关键字:智能车,虚拟仪器,数据采集,无线串口科技学院毕业论文(设计) 第 IV 页Design and Implementation of the Debug Software of Intelligentized Car's Upper Computer Based on Virtual InstrumentAbstractIn the smart car competition, after the car finished, the most important task is to debug the car to reach the fastest speed. We can test the hardware circuit by oscilloscope, multimeter and other tools . Software parts, then you need to use virtual instrument for debugging. In many virtual instrument development, there are many traditional tools, such as C, BASIC and so on can be used to develop. However, a longer development cycle for BASIC. From learning to use and then to require skilled operators to spend more time for beginners to learn and to use more cumbersome. So we decided to use LabVIEW , this is less use of emerging development tools in China. LabVIEW not only the development of beautiful interface, and easier for beginners to master. Graphic language operate relatively simple, combination of all the pros and cons ultimately, we use LabVIEW as our development tool.In the debugging process parameters can not be accurately recorded, which will bring inconvenience to debug, but also can not accurately find the key to improve vehicle performance. If the angle of another, using virtual instrument, the parameters of the race car on the track in real time through a virtual software displayed in the host computer, in order to accurately comparison of the parameters each time the car changes . It can be easy to find the problem and greatly improve the debugging efficiency. It is in this concept, we use LabVIEW to develop a smart car racing data acquisition software to facilitate the work of the late commissioning.科技学院毕业论文(设计) 第 V 页Key words: Intelligentized Car ,Virtual Instrument, Data Acquisition, Wireless Serial科技学院毕业论文(设计) 第 1 页第一章 绪论1.1 引言全国大学生“ 飞思卡尔” 杯智能汽车竞赛是由教育部高等自动化专业教学指导分委员会主办,以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛。该竞赛是以迅猛发展、前景广阔的汽车电子为背景,涵盖自动控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多个学科专业。由竞赛秘书处为各参赛队提供/购置规定范围内的标准硬软件技术平台,竞赛过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场比赛等环节,要求学生组成团队,协同工作,初步体会一个工程性的研究开发项目从设计到实现的全过程。竞赛凝聚了各队同学们的创造性设计和开发,以精确和速度作为赛车追求的最高目标 [1]。由我们团队所设计的智能车实物如下图所示。图 1.1 智能汽车实物图智能车是由很多个模块组合在一起的系统,其主要模块示意图如下所示。科技学院毕业论文(设计) 第 2 页M C U传感器5 V 稳压电路测速编码器电机驱动电路 电机舵机7 . 2 V 电源6 V 稳压电路方向控制路面检测速度反馈速度控制图 1.2 智能汽车各模块示意图智能车各主要单元简介如下:1.控制核心系统,采用了 MC9S12XS128 的 MCU,具体使用到的模块包括:ATD 数模转换、PIT 和 RTI 定时、PWM 脉冲调制、SCI 串行通信、I/O 口等。2. 传感器,采用了光电管,首先,可适当选择管间距离(本方案采用两管中心间距 2cm) ;再次,在软件控制部分做适当调整(本方案采用奇偶相继使能工作的方式) ;最后,还可以使用橡胶套包裹隔离的方法(本方案没有采用) 。这些常见的方法都可以有效地减小干扰。3. 电源部分,采用了 7.2V 2000mA Ni-Cd 蓄电池作为本方案的系统能源,并且通过稳压电路分出 6V,5V 电压分别给舵机和 MCU 供电。4. 电机控制模块,接收速度控制 PID 信号,采用 Bang-bang 算法(小于给定车速时,最大输出;反之,最小输出)。通过控制电机运行,达到控制车速目的。5. 转向控制模块,通过方向 PID 控制舵机转向,进而控制小车转弯。6. 速度测量模块,实时检测小车车速,实时反馈给车速控制模块,行成闭环控制,以精确控制车速。7. 无线传输模块,使用了 SCI 进行无线传输和接收,通过上位机软件,可以实现对小车状态的实时监控。科技学院毕业论文(设计) 第 3 页1.2 现状在智能汽车比赛中,赛车制作完成后最主要的任务就是对赛车进行调试,以使赛车达到最好的运行状态,最快的速度。而对赛车的调试,硬件电路部分我们可以用示波器、万用表等工具进行测试。软件部分的话就需要用虚拟仪器就行适当的调试。在众多的虚拟仪器开发中有很多传统的工具,比如说C,BASIC 等都可以用来开发。但是 BASIC 等开发周期较长,从学习到使用再到熟练操作都需要初学者花费较多的时间进行学习,而且使用起来比较繁琐。因此我们决定使用 LabVIEW 这个在中国来说还属于较少使用的新兴开发工具,LabVIEW 不仅开发界面美观,而且对于初学者来说也比较容易掌握,图形化的语言操作起来相对简单,综合各种利弊,我们最终选用 LabVIEW 作为我们的开发工具。1.3 目的及意义智能车的调试按照传统模式是对赛车每次运行之后进行手动的参数修改。这种模式在后期车辆速度及其他参数调试中存在明显的缺陷。汽车在调试过程中的各种参数无法进行准确的记录,这将为调试带来诸多不便,同时也不能准确的找到提升汽车性能的关键。如果采用虚拟仿真模式,将赛车在赛道上运行过程中的各项参数通过虚拟软件实时的显示在上位机中,准确的比较每次调试之后赛车各项参数变化,这样可以很容易找到问题所在,大大提高调试的效率。正是在这样的构想下,我们利用 LabVIEW 开发出这样一个软件(如下图所示)来方便赛车后期的调试工作。科技学院毕业论文(设计) 第 4 页图 1.3 智能车数据实时采集软件界面1.4 本文结构本文通过对 LabVIEW 进行软件开发的基本原理和智能车比赛的阐述,详细的介绍了基于 LabVIEW 的智能车上位机数据采集软件的开发过程。第一章:绪论。本章阐述了本课题的背景、现状及研究意义。第二章:主要技术原理。本章具体分析了虚拟仪器技术现状及应用、LabVIEW 开发的原理及使用。第三章:系统总体设计。本章系统的阐述了整个软件开发的主要构架,列出了主要部分的实施方法和意义。第四章:详细设计。本章对整个软件开封过程中的最核心部分进行详细的阐述。第五章:设计与实现。本章对设计完成后的软件进行介绍并对软件进行实际的测试。第六章:总结。本章主要指出了系统设计中的不足和改进的方向,并对整个设计过程进行总结。科技学院毕业论文(设计) 第 5 页第二章 主要技术简介2.1 虚拟仪器技术计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。虚拟仪器(Virtual Instrument)是基于计算机的仪器。自 1986 年问世以来,世界各国的工程师和科学家们都已将 NI LabVIEW 等图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节,从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间,并提高了产品开发和生产效率。使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连,分析数据以获取实用信息,共享信息成果,有助于在较大范围内提高生产效率。虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。虚拟仪器使得任何一个用户都可以方便灵活地用鼠标或按键在计算机显示屏幕上操作虚拟仪器软面板的各种“旋钮”进行测试工作,并可以根据不同的测试要求通过窗口切换不同的虚拟仪器,或通过修改软件来改变、增减虚拟仪器系统的功能与规模。虚拟仪器具有的这种“可开发性 ”和“可扩展性”等优越特点使虚拟仪器具有强大的生命力和竞争力。虚拟仪器可广泛应用于电子测量、振动分析、声学分析、故障诊断、航天航空、军事工程、电力工程、机械工程、建筑工程、铁路交通、地质勘探、
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