【《智能車位管理系統軟件設計和調試探析案例》3600字】

XV智能車位管理系統軟件設計和調試分析案例目錄TOC\o"1-2"\h\u5093智能車位管理系統軟件設計和調試分析案例 1168141智能車位管理系統軟件設計 165161.1智能車位感控程序設計實現 12351.2云平臺服務功能軟件設計 3235052軟硬件調試與測試結果 4255812.1STM32單片機的程序燒錄調試 4233282.2NB-IoT無線通信模塊的通信調試 5310092.3車位管理系統的聯調聯試 71智能車位管理系統軟件設計本畢業設計的軟件設計部分一共由兩部分組成，一個為STM32F103單片機的感控模塊的程序設計，另一個是云平臺功能的軟件設計。其中STM32F103單片機的程序設計采用的是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。在云平臺的功能軟件設計中，因為是采用云平臺的獨立配置技術，所以只需要在通信過程中進行通信模塊的配置即可接收數據，規劃數據的參數，設計可視化界面[12]。1.1智能車位感控程序設計實現本次畢業設計使用的主控芯片是STM32F103C8T6芯片，它屬于ARM系列芯片，使用了keil5的編譯環境下進行程序的編寫。第一步，尋找keil5的下載安裝包；第二步，對編譯軟件進行破解，選擇好本畢業設計的所需要的單片機主控芯片類型。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、車位監測器模塊的通信程序設計。主程序的設計為：首先進行初始化本畢業設計需要用到的單片機串口，進行設置模塊的波特率，接著需要把顯示屏的初始化，主控模塊的單片機主動采集由紅外線監測模塊發送的停車場車位狀態，通過IO口讀取車位監測模塊發送過來的信息，判斷車位是處于哪一種使用狀態，同時把狀態通過串口1發送給顯示屏，并且通過串口2發送數據到NB-IoT，再由NB-IoT傳送給云平臺，云平臺接受數據后，在可視化界面判斷車位的使用狀態。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單片機可以采用庫函數的方法去編寫，利用STM32的引腳復用功能，在對接收和輸出，串口以及波特率進行配置時，需要對引腳和時鐘等各項參數進行配置，因為本畢業設計所需要的接口以及模塊數目較多，所以需要初始化的參數更多。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容都編寫在主程序里。在主程序初始化時，對延時函數、車位監測器模塊、顯示屏模塊、串口1、串口2等都要進行初始化。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云平臺服務功能軟件設計1.2.1車位管理軟件設計本畢業設計的軟件管理部分采用的是有人云物聯網的管理平臺，經過NB-IoT模塊把監測器接收到的數據經過STM32處理后，發送到有人云物聯網平臺的數據庫中，然后利用有人云的控制平臺對數據進行使用，使用數據之前需要進行賬號的注冊，登錄該平臺后，可以在控制臺選擇NB-IoT的型號及對應的信息與之相連接，這樣就可以實現后臺讀取單片機處理過后的數據，在控制臺的界面中，可以選擇刪除和添加設備模板，進而能夠與需要控制的數據進行通信，添加的設備模板檢測到IP后，選擇與之進行連接，給STM32單片機上電之后，單片機會源源不斷地把監測到地數據發送到有人云數據庫，最后設置好后臺管理的界面信息即可顯示出車位的狀態信息。手機移動端界面如圖4-3所示。圖4-3停車場信息展示圖在這個監控大屏模擬的停車場中，一共有4個車位，用戶可以通過手機或者其他通信設備查看該停車場的每一個停車位的使用狀態，根據車位的使用狀態而確定自己所需要的車位，確定了車位之后，當車輛抵達車位，打開車位的禁用，并且把車輛駛入，則在顯示屏以及手機端監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車位管理界面設計車位管理系統的主界面主要包括停車位狀態顯示，歷史車位數據組成的，在沒有車輛的狀態時顯示為空閑。本系統可以提前預約入庫，也可以對入庫車輛自行識別進入的時刻，然后把相關的車位信息發送給后臺界面。如下圖4-5為停車位全為空閑狀態的管理界面。圖4-5空閑狀態展示圖當車輛進入到車位，并且觸發了紅外的感控器時，管理系統的開始接收車位占用的數據信息，從而開始記錄時長，根據停車場的是實際要求，本設計對收發信息的時長設定為1秒左右，采用云端輪詢的方式進行信息的收集。如圖4-5所示。數據1代表占用，數據0代表空閑，數據3代表禁用，即預約時長。圖4-5歷史數據的展示圖2軟硬件調試與測試結果2.1STM32單片機的程序燒錄調試本畢業設計的程序編譯采用KEIL5的編譯環境，使用當前常見的軟件編譯環境KEILMDK，它是由德國keil公司研發的，本畢業設計使用的版本是2.13。Keil5的主控芯片涵蓋了以本畢業設計的核心芯片STM32F103C8T6為內核的微控制器芯片。首先到官網下載對應的芯片包，打開keil，選擇Project菜單下的Manage，再選擇PackInstall選項，導入剛剛下載的芯片包，等待安裝完成，安裝成功后導入項目，項目是以.uvprojx(keil_v5)結尾的，點擊編譯，如果BuildOutput中沒有報錯，說明編譯成功。完成從軟件安裝過程，代碼編譯，到下載過程。編譯的時候可以在主流的設備驅動中選擇自己需要的組件和庫函數，MCU的類型選擇也有很多，包括ARM系列的微控制器。MDK編譯環境界面如圖5-1所示。圖5-1STM32燒錄軟件環境界面2.2NB-IoT無線通信模塊的通信調試在無線通信的NB-IoT模塊進行調試時，第一步要對無線通信NB-IoT模塊進行最初的數據和連接引腳的參數配置，在對無線通信NB-IoT模塊進行配置時，可以采用網頁設置和AT命令的兩種方式。本次畢業設計則采用AT命令方式的方法，AT命令的配置過程如下:（1）COAP透傳和COAP這兩種傳輸模式是本畢業設計的NB-IoT模塊使用AT命令支持的，把相對簡易的參數信息配置在COAP透傳模式中，把NB-IoT模塊的工作模式更改為COAP的工作模式，并且即時對COAP目標的接口和服務器進行更改就行。（2）打開配置該模塊數據參數的配置界面，把串口的參數配置好，然后進行串口的數據接入，選擇參數設置這一選項，找到讀取當前參數這一選項并確認，然后找到界面里的工作模式把他調節為COAP透傳模式，再把服務器的地址配置成功，最后點擊設置所有參數。在配置好軟件各項參數之后，NB-IoT模塊會自行重新啟動。（3）存下數據和重新啟動后，設置的參數不變，自動再一次檢測聯網狀態，在系統中。如果聯網無異常，顯示出conneted的狀態則代表網絡接入后NB-IoT模塊串口的輸出。配置軟件的參數或采用現有的串口協調器之后，發送其他數據到模塊接口，傳輸的信息就會經過NB-IoT模塊傳遞到COAP服務器上。初始設置界面如圖5-2所示。圖5-2NB模塊聯網調試初始設置界面通過AT設置完成模塊的工作模式和串口參數設置后，我們以有人透傳云演示接收到的數據。具體設置如下:給NB-IoT模塊接上電源，第一步需要注冊一個云服務器的管理賬號:使用瀏覽器訪問有人云物聯網管理界面轉到登錄界面，選擇注冊選項進入注冊界面，將完整需要的注冊信息填寫好，輸入注冊郵箱并且確認賬號信息后，點擊驗證按鈕，驗證賬號信息之后，登錄經過驗證的賬號。成功登陸后，點擊云平臺管理界面的控制臺部分里的設備管理選項，選擇設備管理欄并且點擊添加設備這一選項。在進入信息填寫的界面時，填寫以下有關的設備信息，用戶的歸屬和設備的組別，選擇“默認”這一選項，設備名稱可以進行自定義配置用戶設備名稱，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。通信協議的選擇由實際的要求去填寫，本次設計使用的通信協議為Modbus。如圖5-3為設備管理界面。圖5-3云平臺添加NB模塊設備初始界面2.3車位管理系統的聯調聯試本次聯調聯試是對于整個設計的一次流程梳理，首先是檢測模塊與主控模塊之間的測試，先把檢測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故障，如亮起則代表電源電路未出現異常。四路紅外循跡模塊接入STM32F103單片機的4個通用IO口中，然后對紅外探頭進行測試，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，則代表檢測模塊與主控模塊通信出現故障。圖5-4車輛監測工作正常其次，調試主控模塊與串口液晶屏模塊的連接，因為是串口類的液晶屏，所以只需要檢測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勢之一，通過檢測之后，發現液晶屏能正常通電，并且顯示界面也達到了預期水平。如圖5-5所示。圖5-5串口液晶屏正常工作最后，調試主控模塊與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，因為需要減少本畢業設計的能量消耗，提高本畢業設計的經濟性，采用了PCW的低功耗模式，犧牲了高功耗下的即時傳輸性能。查看有人云物聯網云平臺，點擊有人云控制臺的設備管理，點擊設備列表，觀察設備信息是否完整，接著觀察設備是否處于在線狀態，如果處于在線狀態，則使能狀態良好，若處于離線狀態，則說明NB-IoT模塊發送端出現故障，本畢業設計在調試過程中出現了同樣的狀況，經過