基于單片機實現倒車測距警報系統的軟件設計和測試分析目錄TOC\o"1-3"\h\u25128基于單片機實現倒車測距警報系統的軟件設計和測試分析 18652第1章軟件系統設計 280411.1算法 284171.2程序架構 2239981.2.1主程序架構 248071.2.2LCD1602顯示流程圖 2252101.2.3超聲波測距流程圖 2209671.2.4按鍵子程序 4100461.2.5報警流程圖 4160811.2.6語音流程圖 5271391.3本章小結 610392第2章系統調試 -1-108912.1系統制作 -1-125542.1.1焊接 -1-266762.1.2實物圖片 -1-193282.2功能調試 -2-117012.3實驗總結 -2-2142.3.1測距實驗誤差 -2-220572.3.2測距實驗誤差分析 -3-第1章軟件系統設計1.1算法首先利用超聲波模塊中的定時器測量trig引腳和echo引腳觸發的高電平時間t。通過超聲波的基本原理我們了解到該時間為超聲波信號在該倒車系統與障礙物之間傳輸時間的2倍，利用已知超聲波在空氣中的傳播速度(v)，推算出該倒車系統與障礙物所間隔的距離(s)。S=vt/2（1）1.2程序架構1.2.1主程序架構當各功能模塊的器件及型號選擇完成后，就要開始著手對軟件系統進行整體框架的構思和設計。第一步先通過設計所需要的功能進行整個系統的總體設計，當總體設計完成后從而進行下一步，將整個系統分解成各個小模塊，設計完整的流程圖，按照功能的先后將各模塊進行先后順序的排列。在驗證每個模塊時要注意先將各個硬件初始化，大致順序為STM32單片機開始配置各模塊的引腳，LCD1602初始化，超聲波模塊初始化，語音模塊初始化，在進行單個模塊功能的驗證，超聲波測距模塊首先進行測距相應的語音播報REF_Ref21057\r\h[14]。接下來是LCD1602進行顯示，WT588D進行語音播報以及LED的點亮與熄滅。主流程圖如圖1.1所示1.2.2LCD1602顯示流程圖當安裝好該模塊給該顯示模塊接上電源后，要注意進行模塊內部的初始化操作，將LCD1602上的顯示內容及內部存儲清空防止對實驗的數據造成誤差。初始化操作后LCD1602會與STM32雙向通信互相傳輸信息，延時一定時間后，STM32控制LCD1602顯示設置的最小安全距離和檢測到的實時距離REF_Ref21089\r\h[15]。LCD1602顯示流程圖如1.2所示：1.2.3超聲波測距流程圖首先給超聲波模塊進行供電，利用發射超聲波進行折射檢測的原理，計算出車距，并通過RX和TX引腳與單片機進行通信REF_Ref21125\r\h[16]，將信息發送給單片機。超聲波測距流程圖如圖1.3所示：開始WT588D語音芯片初始化光敏檢測當前光線強弱開始WT588D語音芯片初始化光敏檢測當前光線強弱超聲波初始化設置語音播報當前距離和速度當超聲波超過速度或者距離蜂鳴器報警LCD1602顯示按鍵掃描按鍵掃描下線上線結束開啟照明指示燈是否是否LCD初始化LCD清屏子程序入口顯示數據單片機向LCD寫數據單片機向LCD寫命令否LCD初始化LCD清屏子程序入口顯示數據單片機向LCD寫數據單片機向LCD寫命令否是子程序入口返回發送給單片機超聲波測距啟動信號圖1.2LCD1602初始化流程圖圖1.3超聲波測距流程圖1.2.4按鍵子程序本次設計按鍵電路功能不多，只有一個是設置最小安全車距的最小值，可以按照自己的心中的理想倒車距離來設置，操作簡單，在檢測過程中程序會進行循環檢測處理，等待有效的信號進入下一個狀態，在操作時要注意進行延時操作處理，從而有效地防止抖動等誤差。流程圖如1.4所示：1.2.5報警流程圖主函數執行后，一直檢測是否發生中斷，通過循環函數與按鍵設定好的下限值相比較，判斷其值是否低于下限，從而發出警報語音REF_Ref21207\r\h[17]流程圖如圖1.5所示：子程序入口子程序入口按鍵是否按下設置加減返回否是子程序入口是否達到設置的上線？報警返回否是圖1.4按鍵流程圖圖1.5報警流程圖1.2.6語音流程圖當程序開始工作后，會不斷地進行檢測系統與障礙物的距離，在通過按鍵設定最小警報距離后，檢測車距是否低于最小警報距離，一旦低于最小警報距離，單片機給語音芯片發送指令，控制揚聲器進行語音報警。語音播報流程圖如圖1.4所示：子程序入口子程序入口是否低于最小車距語音播報返回否是圖1.6語音播報流程圖1.3本章小結本章針對軟件系統開展了設計，依據整體功能構思清楚相應模塊的框架，將本次設計的總流程圖設計完畢后，按照傳感器的先后順序、以及每個傳感器所要實現的功能分別進行各自的系統設計，從而畫出各個模塊所需要的流程圖，最后檢查流程圖是否符合該模塊的功能以及是否正確。

11-PAGE第2章系統調試2.1系統制作2.1.1焊接將本次設計所需要的模塊和工具準備完成后，依據之前設計完成的原理圖，標出個別需要區分正負極的模塊后，對該設計進行認真的焊接工作。在焊接時首先將插排、晶振和復位電路焊接上去，其次要對電路板進行區域的劃分，確定好每個模塊的位置，流出走線的位置，完成一系列準備工作后開始焊接各個功能模塊。模塊焊接完成后開始焊接連接的導線，要注意連接導線時不要虛焊和短路。焊接完成后用燒錄器將編譯好的軟件燒錄到STM32F103單片機中，最后插入到插排上，連接充電器看到指示燈亮起說明電源供電正常，按下LCD1602顯示模塊的開關，觀察打開開關后的屏幕上能否正常顯示測量和設置的數據。接下來開始檢測其他模塊是否能夠進行啟動工作，若各模塊啟動正常，則表明此次焊接調試成功，若出現某些問題如不顯示、不播報的情況時，要仔細檢查每一個焊接的地方以及購買的模塊是否正常，從而找到問題的關鍵，多次調試后解決問題。2.1.2實物圖片2.2功能調試在測量各模塊都能正常的進行工作后，就開始進行本設計的最后功能調試環節，測試各模塊的功能是否正確及整體設計的性能。首先斷開電源，重新給STM32上電進行初始化操作，重新啟動后觀察LCD1602顯示模塊是否出現兩行數據：第一行顯示當前系統與障礙物的的實時距離，第二行顯示自己所設置的最小安全距離，LCD1602模塊功能測試正常后，開始測試其余各個傳感器功能。 當手掌對著超聲波模塊時，可以在LCD1602顯示模塊第一行上看到與障礙物的距離數值以及夠聽到WT588D進行間隔距離的語音播報。調節加減按鍵，觀察顯示模塊第二行的最小安全距離是否可以增加和減小REF_Ref21259\r\h[18]。手掌緩慢靠近超聲波模塊，使手掌與超聲波模塊之間的距離小于設定的最小安全報警距離，觀察顯示模塊上的數據是否發生相應的變化以及WT588D語音芯片是否會控制揚聲器進行播報，最后用手指按住光敏電阻，看LED是否亮起，達到調節周圍光線的效果，當各模塊及整體功能正確是時，此次功能所有功能調試結束。2.3實驗總結2.3.1測距實驗誤差實際距離cm測量距離cm最大誤差mm20.119.920.119.920.220.320.120.220.1222.622.422.722.422.622.822.422.722.6232.532.432.732.632.432.532.632.732.4239.439.539.339.339.439.539.339.139.2342.642.642.542.442.342.642.742.442.53表2.1實驗誤差表2.3.2測距實驗誤差分析通過實驗數據可知隨著距離的增加