【《智能车位管理系统软件设计和调试探析案例》3600字】

XV智能车位管理系统软件设计和调试分析案例目录TOC\o"1-2"\h\u5093智能车位管理系统软件设计和调试分析案例 1168141智能车位管理系统软件设计 165161.1智能车位感控程序设计实现 12351.2云平台服务功能软件设计 3235052软硬件调试与测试结果 4255812.1STM32单片机的程序烧录调试 4233282.2NB-IoT无线通信模块的通信调试 5310092.3车位管理系统的联调联试 71智能车位管理系统软件设计本毕业设计的软件设计部分一共由两部分组成，一个为STM32F103单片机的感控模块的程序设计，另一个是云平台功能的软件设计。其中STM32F103单片机的程序设计采用的是C语言来编译，并且主控芯片是可以采用C语言下的HEX文件烧录。在云平台的功能软件设计中，因为是采用云平台的独立配置技术，所以只需要在通信过程中进行通信模块的配置即可接收数据，规划数据的参数，设计可视化界面[12]。1.1智能车位感控程序设计实现本次毕业设计使用的主控芯片是STM32F103C8T6芯片，它属于ARM系列芯片，使用了keil5的编译环境下进行程序的编写。第一步，寻找keil5的下载安装包；第二步，对编译软件进行破解，选择好本毕业设计的所需要的单片机主控芯片类型。还有主控芯片与无线通信的NB-IoT模块、串口液晶显示屏模块、车位监测器模块的通信程序设计。主程序的设计为：首先进行初始化本毕业设计需要用到的单片机串口，进行设置模块的波特率，接着需要把显示屏的初始化，主控模块的单片机主动采集由红外线监测模块发送的停车场车位状态，通过IO口读取车位监测模块发送过来的信息，判断车位是处于哪一种使用状态，同时把状态通过串口1发送给显示屏，并且通过串口2发送数据到NB-IoT，再由NB-IoT传送给云平台，云平台接受数据后，在可视化界面判断车位的使用状态。如图4-1所示为主程序逻辑流程图。图4-1主程序逻辑流程图STM32单片机可以采用库函数的方法去编写，利用STM32的引脚复用功能，在对接收和输出，串口以及波特率进行配置时，需要对引脚和时钟等各项参数进行配置，因为本毕业设计所需要的接口以及模块数目较多，所以需要初始化的参数更多。编程的过程中考虑到显示屏的编写问题，所以把显示屏要显示的内容都编写在主程序里。在主程序初始化时，对延时函数、车位监测器模块、显示屏模块、串口1、串口2等都要进行初始化。如图4-2所示为初始化流程图。图4-2初始化逻辑流程图1.2云平台服务功能软件设计1.2.1车位管理软件设计本毕业设计的软件管理部分采用的是有人云物联网的管理平台，经过NB-IoT模块把监测器接收到的数据经过STM32处理后，发送到有人云物联网平台的数据库中，然后利用有人云的控制平台对数据进行使用，使用数据之前需要进行账号的注册，登录该平台后，可以在控制台选择NB-IoT的型号及对应的信息与之相连接，这样就可以实现后台读取单片机处理过后的数据，在控制台的界面中，可以选择删除和添加设备模板，进而能够与需要控制的数据进行通信，添加的设备模板检测到IP后，选择与之进行连接，给STM32单片机上电之后，单片机会源源不断地把监测到地数据发送到有人云数据库，最后设置好后台管理的界面信息即可显示出车位的状态信息。手机移动端界面如图4-3所示。图4-3停车场信息展示图在这个监控大屏模拟的停车场中，一共有4个车位，用户可以通过手机或者其他通信设备查看该停车场的每一个停车位的使用状态，根据车位的使用状态而确定自己所需要的车位，确定了车位之后，当车辆抵达车位，打开车位的禁用，并且把车辆驶入，则在显示屏以及手机端监控大屏上显示出该车位已被占用。如图4-4所示。图4-4车位占用演示图1.2.2车位管理界面设计车位管理系统的主界面主要包括停车位状态显示，历史车位数据组成的，在没有车辆的状态时显示为空闲。本系统可以提前预约入库，也可以对入库车辆自行识别进入的时刻，然后把相关的车位信息发送给后台界面。如下图4-5为停车位全为空闲状态的管理界面。图4-5空闲状态展示图当车辆进入到车位，并且触发了红外的感控器时，管理系统的开始接收车位占用的数据信息，从而开始记录时长，根据停车场的是实际要求，本设计对收发信息的时长设定为1秒左右，采用云端轮询的方式进行信息的收集。如图4-5所示。数据1代表占用，数据0代表空闲，数据3代表禁用，即预约时长。图4-5历史数据的展示图2软硬件调试与测试结果2.1STM32单片机的程序烧录调试本毕业设计的程序编译采用KEIL5的编译环境，使用当前常见的软件编译环境KEILMDK，它是由德国keil公司研发的，本毕业设计使用的版本是2.13。Keil5的主控芯片涵盖了以本毕业设计的核心芯片STM32F103C8T6为内核的微控制器芯片。首先到官网下载对应的芯片包，打开keil，选择Project菜单下的Manage，再选择PackInstall选项，导入刚刚下载的芯片包，等待安装完成，安装成功后导入项目，项目是以.uvprojx(keil_v5)结尾的，点击编译，如果BuildOutput中没有报错，说明编译成功。完成从软件安装过程，代码编译，到下载过程。编译的时候可以在主流的设备驱动中选择自己需要的组件和库函数，MCU的类型选择也有很多，包括ARM系列的微控制器。MDK编译环境界面如图5-1所示。图5-1STM32烧录软件环境界面2.2NB-IoT无线通信模块的通信调试在无线通信的NB-IoT模块进行调试时，第一步要对无线通信NB-IoT模块进行最初的数据和连接引脚的参数配置，在对无线通信NB-IoT模块进行配置时，可以采用网页设置和AT命令的两种方式。本次毕业设计则采用AT命令方式的方法，AT命令的配置过程如下:（1）COAP透传和COAP这两种传输模式是本毕业设计的NB-IoT模块使用AT命令支持的，把相对简易的参数信息配置在COAP透传模式中，把NB-IoT模块的工作模式更改为COAP的工作模式，并且即时对COAP目标的接口和服务器进行更改就行。（2）打开配置该模块数据参数的配置界面，把串口的参数配置好，然后进行串口的数据接入，选择参数设置这一选项，找到读取当前参数这一选项并确认，然后找到界面里的工作模式把他调节为COAP透传模式，再把服务器的地址配置成功，最后点击设置所有参数。在配置好软件各项参数之后，NB-IoT模块会自行重新启动。（3）存下数据和重新启动后，设置的参数不变，自动再一次检测联网状态，在系统中。如果联网无异常，显示出conneted的状态则代表网络接入后NB-IoT模块串口的输出。配置软件的参数或采用现有的串口协调器之后，发送其他数据到模块接口，传输的信息就会经过NB-IoT模块传递到COAP服务器上。初始设置界面如图5-2所示。图5-2NB模块联网调试初始设置界面通过AT设置完成模块的工作模式和串口参数设置后，我们以有人透传云演示接收到的数据。具体设置如下:给NB-IoT模块接上电源，第一步需要注册一个云服务器的管理账号:使用浏览器访问有人云物联网管理界面转到登录界面，选择注册选项进入注册界面，将完整需要的注册信息填写好，输入注册邮箱并且确认账号信息后，点击验证按钮，验证账号信息之后，登录经过验证的账号。成功登陆后，点击云平台管理界面的控制台部分里的设备管理选项，选择设备管理栏并且点击添加设备这一选项。在进入信息填写的界面时，填写以下有关的设备信息，用户的归属和设备的组别，选择“默认”这一选项，设备名称可以进行自定义配置用户设备名称，模块的种类则选择电信的这一类型，然后把模块上面的SN码和IMEI码输入到信息栏里。通信协议的选择由实际的要求去填写，本次设计使用的通信协议为Modbus。如图5-3为设备管理界面。图5-3云平台添加NB模块设备初始界面2.3车位管理系统的联调联试本次联调联试是对于整个设计的一次流程梳理，首先是检测模块与主控模块之间的测试，先把检测模块的电源与主控模块的电源电路相连接，观察四路红外循迹模块的绿色指示灯有无亮起，如未亮起则代表电路出现故障，如亮起则代表电源电路未出现异常。四路红外循迹模块接入STM32F103单片机的4个通用IO口中，然后对红外探头进行测试，如果无障碍物则模块上的指示灯熄掉，有障碍物则指示灯亮起，如图5-4所示。如果指示灯无论有无障碍物都保持亮起状态，则代表检测模块与主控模块通信出现故障。图5-4车辆监测工作正常其次，调试主控模块与串口液晶屏模块的连接，因为是串口类的液晶屏，所以只需要检测液晶屏能否通电以及液晶屏显示的界面是否与主控模块烧录的程序相符即可，这也是采用液晶屏的优势之一，通过检测之后，发现液晶屏能正常通电，并且显示界面也达到了预期水平。如图5-5所示。图5-5串口液晶屏正常工作最后，调试主控模块与NB-IoT模块之间的连接，同样的先把NB-IoT的电源电路与STM32F103单片机的电源电路相连接，检查NB-IoT模块能否正常工作，即电源指示灯是否亮起，接通之后电源指示灯亮起，并且模式为PCW模式，即低功耗模式，因为需要减少本毕业设计的能量消耗，提高本毕业设计的经济性，采用了PCW的低功耗模式，牺牲了高功耗下的即时传输性能。查看有人云物联网云平台，点击有人云控制台的设备管理，点击设备列表，观察设备信息是否完整，接着观察设备是否处于在线状态，如果处于在线状态，则使能状态良好，若处于离线状态，则说明NB-IoT模块发送端出现故障，本毕业设计在调试过程中出现了同样的状况，经过