低功耗防溜器状态检测与报警装置设计

低功耗防溜器状态检测与报警装置设计摘要列车在铁路中间站停车后需要车辆防溜的相关设置，以保证停车安全性，而防溜器即铁鞋是在车辆防溜的过程中的主要手段。防溜器状态检测与报警装置主要检测防溜器与车轮之间的距离，保证防溜器安放时与车轮密贴。当火车驶离时，需要保证已经取走防溜器，否则带闸开车会危及行车安全。通过检测防溜器的速度和加速度来判别是否带闸开车，如果带闸开车，需要报警，提醒车站工作人员取走防溜器。利用STM32单片机设计该装置，能够实现低功耗，超声波测距，车速检测，震动检测，无线传输，LCD显示的功能。关键词：报警装置，状态检测，低功耗，STM32ABSTRACTThispaperintroducedthedesignofelectricvalveactuatorbasedonPIC16F877Aincludingitsmaincircuit,protectioncircuit,controlcircuitandsoftwaredesign.Anti-runningdevicestatedetectionandalarmdevicemainlyanti-runningdeviceandthedistancebetweenthewheels,withwheelswaslaidanti-runningdeviceensuretightstickwhenthetrainleft,needtoguaranteetheanti-runningdevicehasbeenremoved,orbandbrakedrivewillendangersafetyofanti-runningdevicethroughthedetectionspeedandaccelerationtodistinguishwhetherornottobringabrakedrive,ifdrivingbeltbrake,needtocallthepolice,toremindthestationstafftakeanti-runningdeviceKeywords：alarmdeviceStatefulinspectionConstantV/Hz

目录摘要 ⅠABSTRACT Ⅱ第1章绪论 11.1课题研究的背景与意义 11.2防溜器的发展概况 11.3本文的主要工作 3第2章系统的总体设计 42.1系统的设计方案 42.2防溜器检测报警中需注意的问题 42.3单片机的选择方案 52.4低功耗功能的设计方案 62.5距离检测的选择方案 72.6无线传输的选择方案 8第3章硬件系统的设计 93.1主控制的设计方案 93.2超声波测距的电路设计方案 113.3震动感应模块的电路设计方案 123.4车速检测电路设计方案 133.5电源电路设计方案 143.6陀螺仪设计方案 163.7信息发送电路设计方案 173.8显示电路设计方案 19第4章软件系统的设计 214.1主控制芯片的流程设计 214.2超声波测距程序流程设计 234.3震动感应程序流程设计 244.4电子陀螺仪数据读写程序流程设计 254.4433MHz通讯程序流程设计 264.5显示电路程序流程设计 28第5章电路仿真 295.1电源电路的仿真设计 295.1.1电源电路的仿真设计图 295.1.2电源电路的仿真结果图 305.1.3电源电路的仿真说明 305.2震动感应的仿真设计 315.2.1震动感应电路的仿真设计图 315.2.2震动感应电路的仿真结果图 315.2.3震动感应电路的仿真说明 325.3显示电路的仿真设计 335.3.1显示电路的仿真设计图 335.3.2显示电路的仿真结果图 335.3.3显示电路的仿真说明 33第6章经济效益与环境保护分析 34结论 35参考文献 37致谢 39附录 40附录1：硬件电路图 40附录2：各部分程序设计 40

CATALOGABSTRACT(CHINESE) ⅠABSTRACT ⅡChapter1Introduction 11.1BackgroundandSignificanceofSubjectResearch 11.2TheResearchBackgroundandSignificance 11.3MCUinSelectionSchemed 3Chapter2CollectivityDesign 42.1DesignSchemeofSystem 42.2ProblemsintheDetectionandAlarmofAnti-slipDevice 42.3SelectionSchemedofMCU 52.4DesignSchemedofLow-powerDissipation 62.5SelectionSchemedofDistanceDetection 72.6DesignSchemeofWirelessCommunication 8Chapter3HardwareCircuitDesign 93.1DesignSchemeofMainControl 93.2DesignSchemeofUltrasonicRanging 113.3DesignSchemeofVibrationSensors 123.4DesignSchemeofSpeedDetection 133.5DesignSchemeofPowerCircuit 143.6DesignSchemeofElectronicGyroscope 163.7DesignSchemeofInformationDistribution 173.8DesignSchemeofDisplayCircuit 19Chapter4SoftwareSystemDesign 214.1MainControlFlowDesign 214.2UltrasonicRangingFlowDesign 234.3VibrationSensorsFlowDesign 244.4ElectronicGyroscopeFlowDesign 254.4InformationDistributionFlowDesign 264.5DisplayCircuitFlowDesign 28Chapter5CircuitSimulation 295.1PowerCircuitCircuitSimulation 295.1.1PowerCircuitCircuitSimulationDiagram 295.1.2PowerCircuitCircuitSimulationResults 305.1.3PowerCircuitCircuitSimulationExplanation 305.2VibrationSensorsCircuitSimulation 315.2.1VibrationSensorsCircuitSimulationDiagram 315.2.2VibrationSensorsCircuitSimulationResults 315.2.3VibrationSensorsCircuitSimulationExplanation 325.3DisplayCircuitCircuitSimulation 335.3.1DisplayCircuitCircuitSimulationDiagram 335.3.2DisplayCircuitCircuitSimulationResults 335.3.3DisplayCircuitCircuitSimulationExplanation 33Chapter6EconomicEffectandEnvironmentalProtection 34Conclusion 35References 37Acknowledgement 39Appendix 40Appendix1：HardwareCircuitDiagram 40Appendix2：Programdesign 40第一章绪论1.1课题研究的背景与意义目前我国铁路车站上使用的防溜器也叫铁鞋，它分成两组成部分：底层及头部。底层：车轮成功与防溜器底部接洽以后，应用防溜器上方把车轮卡住，使防溜器能够与车轮一同滑行且保证了它的制动功能。防溜器头部组成部分鞋头、隔板两组成部分。铁鞋适合在各种各异型号之轨面应用，每当车轮给迈上止轮器时候，止轮器锁闭装备自行翻开，随从车一块运转，并且能够平顺穿过钢轨连接，每当车轮给退下止轮器时候，止轮器闭合装备把自行锁闭于轨表面，获得防溜功能，最好防盗之功效，机车车辆若是滑入铁路主干路，或许和别的正运转之火车碰撞，导致不可估量之损耗。[1]例如，1996年月7日，洛阳站停靠的12辆装满汽油的罐车溜逸，脱轨后与其它列车冲撞后起火，引燃了其它线路的列车；2001年10月23日长沙铁路总公司矿业专用线有5辆正在装车的车辆，由于未采取防溜措施发生溜逸，与在该线调车的机车相撞[1]。近些年，随之铁路运输的高速、快捷、安全的稳步前进，安全性能方面的需求也愈发明显。而其中安全工作的主要保障就是车辆在中间站的防溜，以往的防溜器因其自己的缺点，于控制及其应用中有很多缺陷，危害了行车安全。为了增强铁路营运的安全性，设计了一种低功耗的防溜装置状况检测报警装置，便是智能防溜器检测装置。低功耗防溜器状态检测与报警装置主要检测防溜器与车轮之间的距离，保证防溜器安放时与车轮密贴。当火车驶离时，需要保证已经取走防溜器，否则带闸开车会危及行车安全。通过检测防溜器的速度和加速度来判别是否带闸开车，如果带闸开车，需要报警，提醒车站工作人员取走防溜器。。1.2防溜器的发展概况铁路到发场为铁路网极为重要之部分，亦为铁路运输极为重要的基础部门。进而铁路站场的日趋繁忙，产生车辆侧滑意外之可能性亦愈来愈巨大。假若没有采取有效之防滑方案，便可以产生重要安全事故，带给国家导致庞大的经济损失。目前国际范畴里面铁路站场之车制动及防溜形式大体存在下列几种:1人工，上铁鞋人力铁鞋拥有构架单纯、应用简易、不需借用外在能源、金融适合等特征，因此于铁路前进的一段时间里面，因为我国劳力富余的国情，本国几乎全部的铁路至发线几乎全应用此种人力方式开展车防溜工作。及愈发初始之手闸防溜较为，人力铁鞋拥有它独有之时代特点以及优势，于应用时候员工仅要求凭借铁叉开展上鞋操作，在碰到多组巨型车时候，要求大批人手持续放下多组铁鞋，而放鞋方位为依据员工之自各儿阅历断定，这个便导致完经常可以发生员工故神气疲倦而少中几只铁鞋或还是没中容易便受到车挤掉之状况，故而导致溜逸意外。与此同时从车发车时候需要提早卸下铁鞋，铁鞋随之应用时段可以毁损车车轱辘以及钢轨面等导致之人工财力费用增加之缺点愈加显著，令铁路运输运能迟迟未能增强，重度牵制着本国铁路产业之前进。只管人力铁鞋之缺点连同显著，不过因为不得忽略之费用优势，依然于目前之驼峰编组场地普遍应用。之前苏联曾经研制生产组成部分自行铁鞋取代人力功课，不过因为科技标准以及工艺加工等第疑难没获得行业承认然而搁浅。2人工拧手闸在美国铁路编组站，常用一种手动制动装备达到避免车滑行。其要求车需要合乎指定之规范并且拥有优良的特性。之后，采用调车机将车径直放置于特定之停车位，之后工作人员径直拉紧手刹。然而要求发车时候，再要先由工作人员松开手闸，还要借助调车机将车径直运出。这种形式可靠性较强，然而流程繁杂，与此同时再就是依据不同的车货往客户缴付一部分滞留金，不单费时还吃力。3停车器停车器为从制动轨对车轱辘施加内撑力或者夹紧力，令车轱辘以及钢轨之间形成动摩擦力，倚赖摩擦力获得停车防溜目标之一种历史悠久之制动装备。它制动理论早已靠近在当代新式防溜装备，使得形式涵盖气动、油压传动、绷簧等第，其要求控制系统和铁路站场联锁，凭借外在信号来制。这种装置因为费用强，不易保障。4防溜器防溜器就是对停车器进行结构优化而得到的结构更简便、性能更优越的新一代装置，其工作原理和停车器一致，均是通过制动轨挤压车轮产生内撑力或者夹紧力从而达到防止车辆溜逸目的。[2]5停车顶停车顶为各国及科研院所为了避免车辆于编组站尾部滑行然而研制的一种新式装备。它作业原理重点为利用油压传动科技做为装备的重要驱动力，有效补救了原有制动力欠缺的缺陷。已经投入使用并且普及的像日本生产的直线电动机停车器，德国自主研究生的大电流高磁力类型防溜器及美国的杠杆输入式、非重力弹簧夹板式防溜器皆为该类装备。但是停车顶关键为对编组站尾部作业的装备，然而作用于铁路至发线的防溜装备依旧用人力铁鞋等传统形式为重。如前所述，传统铁鞋有很多欠缺。因此，对铁鞋的控制监测，我国多个部门开展研发与改良，从技术上瞧，大体分成下列三个部分:1)由传统的机械锁扣技术进行防盗相关设置。由以往的经验来进行防盗，这类防溜器的安装便捷，理论知识简易。由车站的工作人员安防防溜器，将防溜器和火车利用防溜器将其连接起来，对于防盗安全的任务圆满完成。不过现阶段的铁鞋未能实时监测作业场合及作业状况，施工人员依旧需要定期检查铁鞋是不是被盗、车辆是不是逃逸等，施工人员的工作量没降低，钳制了铁鞋的普及。2)采取远程终端通信(RTU)组合传感器科技做到对铁鞋状况的监测。这一阶段要求实地状况的监测的实时性较高，并且利用多个不同作用的传感器收集实地参数，比如由高压传感器判定防溜器目前状况。但是，这种通过压力检测的方式有比如安设费事，易于发生误判等众多疑难，在工业现实采用受到限制。3)利用嵌入式与无线通信的方式来达成实地实时监测的目标。这一阶段采用某些比如光纤光栅的传感器做为智能检测元件，并且应用了智能电源控制科技及红外测距科技。[3]和第二阶段对比，这一阶段在无线通信方向存在完飞跃之上进，讯息可以穿过无线形式发送给远距离监测软件,并且选定红外测距科技判定铁鞋安放到场与否，令断定结果越加精准。但是光纤这种材质决定了其容易受到环境的影响，比如受力不匀、温度、埋设过程及外界施工都会对其造成严重影响[4];此外，红外技术易受光照，粉尘都外界环境影响，且成本过高[4]。总而言之，传统铁鞋有铁鞋状态不能实时监测等众多疑难，因而，要求研发一种针对铁鞋的检测报警装置，这种装置应当拥有高精度测距性能、安全可靠的报警检测属性及稳定的无线通讯特性;除此以外，因为铁鞋停放于钢轨上，该装置期望在蓄电池供电的状况下起码运用一年。其关涉超声波测距技术、低功耗设计技术以及无线通信技术。1.3本文的主要目的综合国内外防溜系统的研究状况，并通过查阅相关资料，对此系统有了大概了解。利用STM32单片机设计实现防溜器的检测报警系统，并成功运用到防溜器实践当中，实现能够对防溜器的状态进行低功耗检测以及报警的功能。通过短信实时的发送给相关工作人员，能让防溜器的效用处在一个安全可靠的范围内，保证车辆的行驶停靠安全。第二章系统的总体设计2.1系统的设计方案低功耗防溜器状态检测与报警装置主要由本设计主要以单片机作为处理核心，包括车速检测电路，定时电路，震动感应模块，超声波测距模块，电源供电模块，无线数据传输模块，报警模块。参数采集的传感器包括：超声波测距、震动感应传感器等。图2-1-1给出了状态检测与报警装置设计的总体架构图，由图可知，先由电源模块对单片机进行供电，车速检测电路、超声波测距模块、电子陀螺仪、震动感应模块四个模块接受外界的信息，检测防溜器的状态，而电量控制模块在电量低于设定值时发送信息并且报警提醒工作人员，所有检测信号通过信息发送电路以及主控单片机的控制下发送到远端，主控模块负责整体协调控制。各个模块直接通过单片机进行相互协调，共同完成状态检测与报警装置的功能要求。图2-1-1设计系统框图2.2防溜器检测报警中需注意的问题当前对防溜器的检测普遍利用超声波测距模式。每当温度降到零下以后，会发现探头会缩小振荡,回馈波形幅度降低,此时选择的阈值电压保持一致的时候，装置会判断错误，即防溜器的检测间距变大。智能铁鞋在寒冷地区，如东北地区使用时，由于测距误差变大，严重制约智能铁鞋的推广应用，因此，如何提高低温下超声波测距精度是本课题的一个重点。[5]低功耗防溜检测与报警装置设计中，需要在铁鞋上设置多个传感器，工作中传感器的功耗很大，且该检测报警装置在标准作业时主控制器的功耗也不得忽视。除此以外，检测报警设备安设于火车站，火车站的环境较为复杂，易受其他同频率通讯设备的干扰或者被站场其余火车车厢的遮挡影响。在无线网络信号糟糕的状况下，装置需要频繁与网络连接，这种需求会极大的加大能量的消耗。防溜器检测与报警装置要求采用电池供电，一般要求在不更换的电池的情况下连续使用至少一年，因此如何降低装置功耗,延长装置使用寿命也是本课题的一个重点。[5]防溜检测与报警装置的设计作为一种新型的智能防溜装置，目前的智能铁鞋对溜逸位移还不能检测，这对事故的事后追忆、故障分析造成不利影响。[5]（1）拉鞋：火车在启动时，铁鞋还未来得及停下，火车车轮拉着铁鞋一起前进，发生这种情况时，由振动传感器进行检测，信息收集。（2）倾斜：在火车停站，铁鞋正常工作时，有一定的可能铁鞋发生倾斜状态，影响铁鞋的正常使用。在发生这种情况时，由系统的电子陀螺仪进行检测和信息的收集。（3）距离过大：在火车停站时，有可能出现铁鞋的放置位置与火车车轮距离太大，导致铁鞋不能正常工作，发生这种情况时，由系统的超声波测距模块进行监测和信息收集，一旦测得铁鞋与车轮的距离大于系统原本设定的数值，系统就会报警，将信息传递给控制中心。2.3单片机的选择方案采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器，CPLD可以实现各种复杂的功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、I/O资源丰富、易于进行功能扩展。[6]采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。[6]不过其软件没有要求繁杂的推理性能，让数据处理速率的需求亦偏向特别强。且还鉴于应用以及经济适用的视角着想，最后舍弃了该方案。采用ST公司的STC89C52单片机作为主控制器，STC89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，该单片机功耗低、接口丰富，成本低廉。[7]本文所选单片机控制芯片为STM32单片机，STM32系列处理器是意法半导体ST公司生产的一种基于ARM7架构的32位、支持实时仿真和跟踪的微控制器。[7]使用ARM最新的、先进架构的Cortex-M3内核，具有优异的实时性能、杰出的功耗控制、出众及创新的外设，并且最大程度的集成整合，十分易于开发，可使产品快速将进入市场。[8]本次设计需要进行超声波测距，车速检测，报警电路，显示电路，震动感应，无线传输的功能的设计，STM32的强大运算能力完全可以胜任设计任务，以及本次设计有低功耗设计需求，STM32的卓越的功耗控制能力也较为匹配，故选择32单片机作为本次设计主控制芯片。2.4低功耗功能的设计方案装置要求考虑低功耗功能，而本次设计中关于低功耗设计的部分考虑设置两个方面，第一是通过设计一个电源控制模块，来控制电源的输入；第二是设计电量检测模块，一来可以实时观察电池电量，二来可以通过对电池电量的检测，来控制电源控制模块。电路如图2-4-2所示（1）防溜器的状态检测与报警装置从传感器收集参数，然而传感器在工作的时候功耗较大，所以于试验的时候选定MOS管,以此调控电源的开关，每当传感器作业时候打开电源,每当参数收集完成，即刻关闭电源，减少功耗。电源操控模块框图如图2-4-1所示。（2）电量检测模块设计利用主控制模块stm32f103rbt6自身的ad端口来检测电压。选择单片机供电是3.3V的，需要将锂电池电压经过一级运算放大器，放大倍数为0.5后，再进入单片机的ADC模拟通道，每当功率电平小于预设定阈值的时候报警。图2-4-1低功耗功能设计框图图2-4-2低功耗功能电路图2.5距离检测的选择方案利用红外线光电开关来进行设计。因为红外拥有很强的指向性及其于介质内的长距离传播特点，在间距检测、障碍物检测等领域经常得到运用。红外探测绕过障碍物模块是通过应用红外发射器发出信号后，信号在大气内传播，途中碰到障碍物即刻返回。红外接收器接收反射光并且通过对应的电路可以将它进行处置，用以确立障碍物的方位及间距。此模块是纯模拟电路，简单稳定。红外测距是利用红外线传播时不扩散原理，通过计算发射信号和接收信号时的时间差计算距离，具有方向性好，穿透性强，精度高的优点，但是红外易受物体颜色，周围环境光线等因素的影响，因此，不适合在车站这样复杂的环境中使用。[9]且此模块输出的是高低电平信号，只能得出是否超过距离阈值，无法对距离实时读取，故舍弃。利用红外测距传感器对间距开展检测。Gp2y0a21yk0f为一种根据PSD来工作的测距传感器器件。它有效测距间距在10-80cm以内，有效检测角度高于40°，导出信号为模拟电压，对0-8cm以内在Junin非线性干系成正比，于10-80cm里面和非线性干系成反比，均衡功数大概为30mA，反应时间大概为5ms，导出信号为模拟电压，价格低廉。[10]适用模板光线及热度，在工程检测等方向有着极大的市场前景。但成本较高，程序也复杂，故舍弃。视觉测距通过采集当前环境的图像,利用图像处理和模式识别技术，提取障碍物的特征点，通过建立数学模型计算障碍物与发射端的距离，视觉测距探测信息完整,但是数据量大，处理复杂，并且易受光强度的影响，因此,故舍弃。[11]采用超声波穿感器，超声波传感器探测障碍是利用超声波发送模块向某一方向发射超声波，超声波在空气中传播，在一定距离内遇到测定的障碍物就会立即返回超声波接受模块接受，再由相关电路处理，以测定障碍物的相关方位、距离，测量精度比较高。[12]超声波发射器发出信号。与此同时，芯片的时间模块工作。每当信号在大气内传播的时候，于途中碰到障碍物的时候，它会即时返回。每当超声波接收器接受信号时，芯片时间模块停止工作。超声波于大气内的传播速度为340m/s，依据芯片时间模块得到t，可经由计算得出距离即由起点至障碍物的间距，即：s=340×t2。已知的超声波在大气内的传播速度就是超声波测距的理论依据，通过一个已知条件再收集时间信息，通过公式得出距离。测距的公式表示为：L=C×T式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。[13]超声波测距一般被利用在倒车提示、建筑工地、工业现场等的距离检测过程中，虽说当前的测距量程上能测得百米的距离，不过检测的精密度却只能达到厘米级别的检测精度。[13]2.6无线传输的选择方案底层为利用IEEE802.15.4标准的媒介连接级及物理层的网络方案的名称为ZigBee，也称紫蜂，是一种低速短途无线网络方案。速度慢、功耗低、成本低、支持大批网络节点、支持多样网络拓扑构架、复杂度低、速率迅速、牢靠、安全为它的关键特征。由于其距离的限制，故舍弃。WiFi是一种网络传输规范。和蓝牙科技无异，属于短途无线科技。继之网络应用的普及，给老百姓的生活便利，起到了极其巨大的作用，并且获得了普遍的采用。但它过短的距离限制以及其网络的不稳定性，故舍弃。433MHz无线科技采用433MHz无线频段，在我国属专用频段,433MHz模块在生活当中的运用已经较为普遍、成熟，相对于在2.4GHz科技，距离远、穿透力高、绕射实力出众等都是433MHz自己特有的优势。[14]数据传输速率仅仅只有9600bps是该技术的一大缺点，对比2.4GHz的数值传输速率小得多的传输速率也是制约它在实际生活中利用范围局限的一个关键，因此433MHz科技适合用在场合数据传输量比较小的情况。在本次设计中，只需传输电量，防溜器状态，ID，传输量较少。防溜终端安装在火车站场，环境复杂。而ZigBee无线网络的穿透性较弱，易受其他列车车厢的遮挡而影响通信,此外，同频率的无线通信技术诸如Wi－Fi，蓝牙也会影响ZigBee技术的通信稳定性。[15]因此，使用时会有可能出现在某一段时间内，铁鞋终端一直无法连上ZigBee路由器或者协调器,而此时，终端收不到父节点的心跳包，会试图不停地搜索网络，严重影响系统的低功耗性能。[15]433MHz满足了设计需求，故选择该方案。第3章硬件系统的设计3.1主控制的设计方案STM32F0系列产品是根据超低功耗的ARMCortex-M0微处理器内核来构建的芯片，集成了较高的技术及性能，且其极低的成本和优秀的处理数据的性能也是它极其优秀的特点。STM32一系列单片机拥有比较强的参数传输速度及系统稳定，微处理器应当拥有超强的抗干扰能力；规划之热度参数储存及输导装置应当拥有低功耗及高性价比；系统应当容易调节及下载流程。结合以上要求，本文设计的供热系统专用移动测温终端选择使用的单片机是STM32F103RBT6。本文所选单片机控制芯片为STM32单片机，STM32F103RBT6是它的MCU，是意法公司推出的STM32系列处理器。该系列芯片产品成熟，性价比高，集成度高，专用于为了满足能耗低、处理性能强、实时性好、价格低廉的嵌入式场合需求，且STM32系列处理器编程时可用其自带的固件库，有利于缩短开发周期以及后期的维护工作。[16]本次设计需要进行低功耗设计，而STM32单片机拥有三个低功耗模式能够满足设计需求，其中三个模式分别为睡眠模式(sleep)、停止模式(stop)、待机模式(standby)。其中睡眠模式的CortexM-M3能够中止操作，然而外侧没有关闭，它会维持在操作状况。此时电压调节器能够自行设置开关。外设中止之情景内长期应用睡眠模式；而终止模式是让cortexxtm-m3内核及外设全都中止运行，其中芯片的寄存器及SRAM的资料可以储存不会丢失，电压调节器能够自行设置开关状态，而另外全部外设钟表、CPU钟表等部件会全部关闭，一般这种模式会用于外部中断的情况下；最后待机模式的1.8V电源会全部断开，电压调节器强行均关闭，而芯片内部的寄存器及SRAM内之资料无法保存。每当待机模式受到唤醒时，全部重新开始运转，程序部分也如此，此模式为最低功耗模式。此刻电源电压为3.3V时，待机电流仅为2.1uA。现低功耗设计就能够利用stop模式，令其能因外在中断唤醒。该单片机具有4个16位定时器，每个定时器含4个IC/OC/PWM或者脉冲计数器，2个16位的6通道高级控制定时器：最多6个通道可用于PWM输出，在启动的时候还是要进行系统时钟选择，但复位的时候内部8MHz的晶振被选用作CPU时钟。[17]可选取一个外在之4-16MHz的钟表，而且可以得到监视达到断定是不是成功。在这个之中，控制器得到禁止而且软件中止控制亦接着得到禁止。与此同时，假若遇到一个间接应用的晶振使用错误，PLL时钟的中止控制全部可用。不论是精密度还是开支限制，直接采取单片机定时器设计定时电路总体较为恰当。单片机的“最小”指的是单片机启动所必须满足的条件，即如若没有达到“最小”的工作条件，单片机就无法工作，而其中单片机的最小系统有以下的几个方面：1、电源部分，设计了3.7V变5V变3.3V的电源电路，以便使用3.7V锂电池供电。2、指示灯部分，通过一个短路器件通常称其为短路帽来控制电源的开关以及电源指示灯的亮灭，以达到节电的目的。3、复位电路。4、RST按键的作用，单片机的程序下载模式是SWD，当单片机连接电源后就会执行程序，其中BOOT0、BOOT1均需接地，因为它的程序在单片机通电后就会立刻执行，所以不支持串口下载。5、OLED显示电路。6、系统扩展口。7、晶振电路向各部分提供基准频率。图3-1-1STM32F103RBT6最小系统电路图3.2超声波测距的电路设计方案选择RT收发一体传感器探头，利用多个检测通道，STM32通过定时器形成８通道信号PWM周期为40KHZ，占空比为50％方波信号,假若仅仅由STM32直接驱动，其功率不足，可以通过Q1、Q2加强驱动实力，经由二级升压变压器把信号传递到传感器中。[18]升压绕组的目的是隔断作用，因为接受信号时，有可能影响输入信号，所有设置升压绕组能够避免这种情况。图3-2-2超声波发送电路图采用了发送和接收一体的方案，存在较高的发射电压信号与较低微弱的回波信号混在一起的情况，有必要将发射电压信号进行滤波处理，保证信号的稳定性，通过传感器检测回来的信号比较微弱，达到mV级别，所以要滤波并同时去掉直流成分。[19]图3-2-2超声波接收电路图3.3震动感应模块的电路设计方案作为滚轴型全方位感应SW-18010P触发开关，可全方位感应不同方向的振动。当无振动时,产品为闭路0N或0F狀態，处于稳定状态，当有振动或倾斜时,导电电阻增大或减小,产生电流脉冲信号，从而触发电路。[20]选用SW-18010P作为震动感应元件，电路是通过比较器输出，将比较器输出接单片机的外部中断，去唤醒单片机继续工作电路如图3-3-2所示。如框图3-3-1所示当有震动时，震动开关呈闭合导通状态，输出端输出高电平，绿色指示灯不亮，没有震动时，震动开关瞬间断开，输出端输出低电平，绿色指示灯不亮，输出端与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测是否出现震动情况。[21]图3-3-1震动感应检测框图图3-3-2震动感应电路图3.4车速检测电路设计方案本次设计由红外线电传感器GK102构成测速电路，采取单片机的计数器检测在一定时段内间距里面速率脉冲信号的个数达到获得车速的目的。Lm358里面存在两个单独工作互不干扰的高增益内部射频补偿运算放大器，这种放大器一般称为双运算放大器。契合于单电源宽电压范畴及双电源作业模式。在推荐的作业标准下，电源电流不会影响到电源电压。它的采用范畴涵盖传感器放大器、直流增益模块以及其余全部能和单电源一同应用的运算放大器的场所。光电传感器GK102外接电路如图3-4-1所示。图3-4-1车速检测电路图3.5电源电路设计方案本次设计要求使用3.7V锂电池进行供电，考虑到芯片供电电压，本次主控制芯片STM32F103RBT6的供电电压是3.3V，所以需要3.7V先升压5V，再降压3.3V，利用MC34063来设计升压电路电路如图3-5-2所示。MC34063芯片的振荡器通过恒流源对外接在CT管脚（3脚）上的定时电容不断地充电和放电以产生振荡波形，充电和放电电流都是恒定的，振荡频率仅取决于外接定时电容的容量。[22]与门的C输入端在振荡器对外充电时为高电平，D输入端在比较器的输入电平低于阈值电平时为高电平。[22]当C和D输入端都变成高电平时触发器被置为高电平，输出开关管导通,反之当振荡器在放电期间，C输入端为低电平，触发器被复位，使得输出开关管处于关闭状态。[23]电流限制通过检测连接在VCC和5脚之间电阻上的压降来完成功能。当检测到电阻上的电压降接近超过300mV时，电流限制电路开始工作，这时通过CT管脚（3脚）对定时电容进行快速充电以减少充电时间和输出开关管的导通时间，结果是使得输出开关管的关闭时间延长。[24]利用MC34063把3.7V锂电池升压并稳压到5V。其电路采用开关变压器替换自感绕组完成的低平静态电流典型的降压电路。应用开关变压器用获得隔断直流电源的能量供给。由BR1进行全波整流，C19、C20的滤波，L2、L3的阻高频以及U7、U8线性稳压器的稳压后，开关变压器的副边交变电压便可以获得平稳的直流导出。在确定的硬件体系内，用来往电子软件供电的VCC电源稳定负载，穿过开关变压器之交变方波的占空比亦为稳定的，因而，依据+5V、-5V的负载状况，合适的选择开关变压器的铁芯、骨架参数及原、副边匝数，便可以得到和供电电源、数字电路电源VCC隔离的+5V、-5V直流导出。[25]开关变压器铁芯形式EI22B磁导率2000H/m骨架参数EI22210P原边线圈匝数60副边线圈匝数40纹波系数5/5000×100%=0.1%表3-5-1MC34063电路参数由表3-5-1所示，MC34063满足一般硬件电路对电源的要求。图3-5-2MC34063升压电路图参数符号最小最大单位输入电压范围Vin16V输出电流范围Iout11000mA最高工作结温Tj150℃储藏温度范围Tstg-60℃工作温度范围Ta0℃耗散功率SOT-223PD1.35WTO-2521.56W表3-5-3LD1117极限额定值表格如表3-5-3所示LD1117的参数，LD1117是常用的低开启电压稳压源，在实际生产中，LD1117在额定工作温度范围内可以保证有效的过压过流保护，应用较广。得到稳定5V电压后，经过LD11173.3芯片降压到3.3V，给主控芯片STM32F103RBT6供电。电路如图3-5-4所示该芯片基本特性1.此稳压源输入最高电压16v2.提供固定电压输出1.2v，1.5v，1.8v，2.5v，3.3v，5v3.输出电压精度可控制在1%的范围内4.较宽输出电流范围1mA--1A5.非常好线性调整率和负载调整率6.低开启电压7.提供封装SOT-223，TO-252图3-5-4LD1117-3.3降压电路图3.6陀螺仪设计方案如图3-6-1所示，利用MPU6050来对防溜器状态进行角度检测，检查当前状态，SCL和SDA是连接MCU的IIC接口，MCU通过这个IIC接口来控制MPU6050。[26]MPU6050是把陀螺仪与加速度计整合于一起的运动处理传感器。它的高度集成化减少了非常多的封装空间；同传统运动传感器比，拥有优越的抗干扰性能和更低的功耗，同时在设计上降低陀螺仪和加速度计之间的互相影响，大大提高了测量的精度。运用MPU6050采集铁鞋在工作中是否处于倾斜状态，经过ADC模块把采集到的数据信号转化为数字信号的同时通过主端口发送到主控单元，在此之后，接收这些数据同时进行处理，转换成为加速度的幅值和角度。而且里面已经设置好了滤波算法，在许多方面使用的DMP已经能够很好的满足要求了。MPU6050在陀螺仪与加速度计中都用了三个16位的ADC，可以把它测得的模拟量转换成能够输出的数字量，传感器的测量范围都是可以控制的，这样做是为了能够准确的跟踪器件快速和慢速的运动，陀螺仪的测量范围为：±250、±500、±1000、±2000°/秒（dps），除此之外，芯片还内部设置了一个温度传感器和工作状态下只有1%变动的振荡器，在电源方面MPU6050能够支持的VDD范围是：2.5V±5%、3.0V±5%或者是3.3V±5%，除此之外，MPU6050上还有一个VLOGIC引脚，可以用来为来提供逻辑电平，此引脚的电压可以取1.8V±5%。[27]通过MPU6050的加速度传感器来计算得到三个方向的加速度，得到axayα(3-6-1)计算溜逸位移：初速度v0=0,进行理论计算，计算铁鞋为匀加速运动，根据公式(v(3-6-2)根据公式(3-6-3)得到第一个时间t内的溜逸位移s1s(3-6-3)根据公式(3-6-4)得到第一个时间t内的溜逸位移s：s(3-6-4)根据公式(3-6-5)与(3-6-6)得到第二个时间t内的溜逸位移：s(3-6-5)s(3-6-6)以此类推，根据递推公式(3-6-7)即得到第i个采样周期内的位移s1s=(3-6-6)图3-6-1电子陀螺仪MPU6050电路图3.7信息发送电路设计方案CC1101是美国TI公司发行的无线数传芯片在低于1GHz频段下工作，是一款低成本的收发芯片，其目的是为了低功耗无线应用。差分信号能够避免干扰的影响，因此CC1101利用RF端口均衡构架传输差分信号，但是因为是利用单极性天线发出信号，因而CC1101射频端口要求把差分RF端口转换成单端RF信号。[28]根据图3-7-1中可以发现C12、L1、C12及L3构成一个平衡-非平衡转换器，这种平衡-非平衡转换器是通过把双端信号变换为了单端信号，并且通过单极天线发送。[28]平衡架构端口的一路输导0°信号，另外一路输导与其相位相差180的信号波，入口和导出是存在两根并联的导线构成,不过宽度一样，两路内的电流相等，方位恰恰相反。平衡-非平衡更换为射频规划内常用的科技。为了增强能源效率，令信号可在目标端和源端没有耗损的传输，要求在CC1101的天线接口处进行阻抗匹配。[16]例如特征阻抗为Z2的传输线与特征阻抗为Z1的负载线相连,当Z1与Z2不相等时，从阻抗Z2的传输线输入的信号不会全部传输到阻抗为Zγ=当反射系数最小时，反射损耗也最低，由上式可知，当负载阻抗Z1等于输入阻抗Z2,的共轭复数时，反射系数γ达到最小值，使信号能够最大量的减少反射损耗，提高效益。在图中，C5、L1、C8、L射频芯片寻常为得到较为强的工作效率而将导通角降低，而导通角的降低又可以导致别的的疑难，像谐波失真或为交调失真等疑难，令线性值减低。因而要求进口滤波器达到处理谐波失真等疑难。常用的滤波器构架存在π类型及T类型。π类型架构的滤波长处为部件较为少，支出相对比较低，滤波的功效还是较为好;缺陷为因为其构架之串联通路中仅具有一个电感器件，令入口和导出信号分隔型坏，令信号易于耦合，给谐波遏制功效不佳。T型结构的滤波也具有和π型结构滤波一些相同的优点:元件比较少，成本相对较低。但比起π型结构，由于T型结构的滤波有两个电感器件在串联通路上，增强了输入与输出信号的隔离性，因此在谐波抑制方面，T型结构的滤波有着更好滤波效果。[28]在本设计中选择T型滤波，如图所示，L2、L4、C9形成一个T型滤波器。如图3-7-1所示电路。图3-7-1433MHz无线电路图3.8显示电路设计方案点阵图方式液晶从M×N位显示单元构成，假如LCD显示屏存在64行，每行存在128列，各个8列相对1字节的8位，即每行由16字节，总共16×8=128个点构成，显示屏中64×16位显示单元和出现RAM区之1024字节对立应当，每一字节之资料和显示屏中呼应方位的亮暗相对。[29]例如显示屏第一行的明暗从RAM区的000H~00FH的16字节之资料决议，每当（000H）=FFH时候，屏幕左上角出现一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，屏幕右下角显示一条短亮线，当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H…，（00EH）=00H，（00FH）=00H时，在屏幕的顶部显示一条由8条亮线和8条暗线组成的虚线。[30]这就是LCD显示的基本原理。本设计中用LCD1602显示屏显示模块来显示ID+报警内容+电池电量与STM32F103C8T6并行传输通信，完成对该防溜器的实时检测。LCD显示屏主要用来显示铁鞋如果出现事故时的事故信息。铁鞋的信息收集模块在监测到铁鞋出现事故时，将信息采集然后传递给单片机，单片机对事故信息进行分析和处理后，判断事故类型。LCD1602的引脚功能：GND为电源地，VCC接3.3V电源正极，VO是液晶显示器的对比度调整，接到电源正极时对比度最弱，接地电源时对比度最高，RS是寄存器的选择在高电平1时选择数据寄存器，低电平0时选的是指令寄存器，RW为读写信号，当为高电平1时开始读操作，低电平0时开始写操作，E端是使能端，高电平1时读取信息，负跳变时执行指令，7-14引脚D0-D7是8位双向数据端，15-16引脚是空脚或者背灯电源，第15引脚背光正极，16引脚背光负极。[31]图3-8-1显示电路图第4章软件系统的设计4.1主控制芯片的流程设计图4-1主程序流程图如图4-1所示，第一步为初始化I/O端口。第二步为把之模式设立为了。往后，因为电子陀螺之mpu6050及超声波测距从控制器操控，因此第三步及第四步离别给mpu6050及超声波测距控制器开展初始化，之后设立定时器之初始值及触发形式。归因于全部以前的中止全为关闭的，因此下面一步为开启主中断、串行中断及定时器中断。然后，断定是否存在按键。假若有，断定其是否是菜单键。假若无，规范把流程返回至上一级并且继续断定是不是存在密钥。在下面一步内，假若为菜单键，规范按菜单键出现子程序。假若偏向菜单键，继续确立是否是往上键。下一步如果是菜单键，那就执行按下菜单键子程序显示，如果不是菜单键就继续判定是否为向上键按下，如果是，执行向上键显示子程序，如果不是进行下一级判定，如果是执行向下键显示子程序，如果不是，再继续判定是否为取消键按下，如果是，则执行向下键显示子程序，如果不是则继续进行下一级判定，是否为确认键按下子程序，如果是，则执行确认键显示子程序，如果不是，则系统完成，结束程序。4.2超声波测距程序流程设计图4-2超声波测距程序流程图如图4-2所示，最先设立定时器的中止入口，之后发送超声波开启指令。这时，超声波测距发送电路发送40KHz之方波，纪录发送超声波之时段，断定是不是存在回波中止。假若存在回声，记载回声时间，之后算计超声波往返时段，依据公式及声波于大气内之传播速度计算间距。计算后，流程返回。假若没接收回信，则断定是不是超时。假若为超时，则设立没得到的间距，归因于此次设计的范围基础在5-8cm以内，假若远大于这范围，规范表达测距模块存在问题，之后返回。假若为没超时，则把流程继续返回至上一级的判断是不是存在回波中断中来再度展开循环往复。4.3震动感应程序流程设计图4-3-1电子陀螺仪程序流程图如图4-3所示，第一步产生设置相应的子程序入口，然后设置串口中断，通过单片机检测高低电平，如果为高的状态下，设置定时器，然后蜂鸣器报警，然后返回单片机。

4.4电子陀螺仪数据读写程序流程设计图4-3电子陀螺仪程序流程图如图4-3所示，第一步设置子程序入口，然后产生SCL对应的10KHz频率的时钟信号，即的时钟信号；接着发送获取数据类型指令，紧接着判别是否有响应，如果有，则继续发送获取数据桢指令，如果没有响应，则进行错误计数，在计数开始后，判别是否达到计数上限，如果达到了则程序直接返回，如果没有达到，则返回上一级继续判别是否有响应。在发送获取数据桢指令之后，接着判别是否有响应，如果有响应，则开始解析所需要获取的数据包括角度，加速度以及温度，最后返回；如果没有响应，则进行错误计数，接着判别错误计数是否达到上限，如果是则程序结束，直接返回，如果没有达到上限，则继续返回上一级进行是否响应的判别。4.4433MHz通讯程序流程设计图4-4433MHz通讯程序流程图首先设置子程序入口，再设定SCL的10KHz时钟信号，接着开会组建报警桢的内容，因为433MHz模块承担着本次设计装置与控制中心的信息传输任务，所以组建报警桢是非常重要的一环，报警内容包括：（1）拉鞋：通过电子陀螺仪测定AccxAccyAccz来确定是否需要报警（2）倾斜：通过电子陀螺仪测定αβθ三个角度值来确定是否需要报警（3）距离过大：通过超声测距测得距离是否超过允许值来确定是否需要报警设置完报警桢内容后，接着打开发送通道，然后启动发送，接着判定是佛发送一帧数据，如果是，则再进行判定等待433服务器的响应桢，如果不是，则返回到启动发送一级，继续启动发送；判定等待433服务器响应桢，如果是，则设置报警指示灯亮，然后程序结束返回，如果不是则再进行下一级判定是否等待超时，如果超时，则设置报警指示灯闪烁，然后返回，如果没有超时，则又返回到上一级判定等待433服务器响应桢。框图如图4-4所示。4.5显示电路程序流程设计图4-5LCD1602程序流程图如图4-5所示，第一步设置子程序入口，再设置点阵的大小，工作方式，背光方式以及字符类型。因为这次选择的LCD1602显示内容比较简单，只需要设置好点阵，然后控制光标来进行显示即可，所以下一步就是根据要显示的内容，来设置光标的位置，接着发送点阵要显示的内容，再移动光标。然后进行下一级判定，是否所有内容都显示完毕，如果是，则需要让那个显示的内容停留五秒，设置延迟五秒后，然后返回。如果所有内容没有显示完毕，则重新返回到设置光标位置处进行重新设置。第5章电路仿真5.1电源电路的仿真设计5.1.1电源电路的仿真设计图图5-1-1电源电路的仿真设计图5.1.2电源电路的仿真结果图图5-1-2电源电路的仿真结果图5.1.3电源电路的仿真说明如图5-1-1所示，本次设计的电源电路，是由3.7V锂电池升压到5V再降压到3.3V，由3.7V升压到5V是由MC34063来作为主芯片，稳定输出5V后的电压经LD1117-3.3降压到3.3V。因为锂电池在使用一段时间后，其电压不稳定，为了保证报警与检测系统的正常使用，由MC34063和LD1117-3.3构成的稳压电路能在电池电压不稳定时输出稳定电压到芯片。如图5-1-2所示本次仿真的锂电池处电压表为3.7V，5V输出处电压表稳定在5.17V，3.3V输出处电压表稳定在3.3V，达到目标要求，完成该仿真实验。5.2震动感应的仿真设计5.2.1震动感应电路的仿真设计图图5-2-1电源电路的仿真设计图5.2.2震动感应电路的仿真结果图图5-2-2无震动信号时震动感应电路的仿真结果图图5-2-3有震动信号时电源电路的仿真结果图5.2.3震动感应电路的仿真说明如图5-2-1所示本次设计的震动感应模块，是由常开震动传感器SW-18010P为核心构成的电路，当外界产生震动时，常开震动传感器闭合，使得电路导通，通过LM393输出高电平到单片机以达到震动感应功能。本次仿真的无震动情况即图5-2-2中，由探针可知，此时LM393输出端为低电平，本次仿真的发生震动的情况，即图5-2-3中，由探针可知，此时LM393输出端为高电平，此时成功向单片机发送震动信号，达到设计要求，即本次仿真成功实现目标。5.3显示电路的仿真设计5.3.1显示电路的仿真设计图图5-3-1显示电路的仿真设计图5.3.2显示电路的仿真结果图图5-3-2显示电路的仿真结果图5.3.3显示电路的仿真说明如图5-3-1所示，本次对设计的LCD部分进行了仿真,目的是为了让它能够在设计中及时的对设备的状态进行准确的显示，因为本次设计采用的是LCD1602只能显示英文，数字以及符号，所以仿真就针对他所能显示的内容进行仿真。仿真结果如5-3-2所示。在仿真电路中，LCD的VSS管脚为接地管脚，VDD为接电源正极的管脚，VEE为接一个滑动变阻器来调整屏幕的亮度，方便根据周围的环境来调整液晶屏幕的亮度来更好的显示所需要显示的内容。RS为LCD的H/L并行的指令，数据选择位，或者是串行的数据口；RW为LCD的H/L并行的读写选择信号或者为串行的数据口，通俗的来讲RS和RW就是LCD1602液晶显示屏的输出和输入端。管脚E为LCD的H/L并行的使能信号或串行的同步时钟。它们三个管脚要分别接到单片机的I/O口。D0-D7分别为LCD1602的H/L数据的0-7，同样它们也要接到单片机的I/O口。这样才能最终实现本次仿真想要达到的结果。本次的仿真是对MPU6050电子陀螺仪测得的角度和加速度X、Y、Z分别进行显示。第6章经济效益与环境保护分析毁坏自己土地的国家就是在毁坏着自身。环境无论是对于国家经济本身，还是对于人民生活环境来说都是至关重要的一环，近些年来我国在环境保护方面下足了功夫，美国NASA发表的关于地球绿化的消息中显示，过去的20年里，地球新增了5%的绿化面积，在这其中，由25%为中国贡献。在这中国贡献的绿化面积里，有42%为植树造林。国家在环境保护方面的决心显而易见。在本次设计中，环境保护方面与经济效益方面也在我们的考虑之中，尤其是能源合理利用方面。本次设计的要求是低功耗防溜器报警与检测系统，其中低功耗方面我们在设计电路、选择芯片时，尽可能得选择功耗较为低，电的利用率较为高的情况，本身设计就是在生活中较为常见的防溜器检测报警装置，如果能够在一个装置上尽可能的增加电能的利用率，降低功耗，积少成多后也是一个可观的数字。现如今电能的需求不断加大，能够在日常生活生产过程中减少电能的浪费，既是能够减少电能方面的成本，也是对于环境保护方面出了一份力。本次设计均为电子元器件，如今的电子垃圾已成为一大危害，在生产制作该设计时也需要考虑生产的可靠性，防止生产过后无法使用，只能丢弃成为电子垃圾。在设计过程中也考虑了产品的实用性，保证其能在满足需求和安全的同时，尽可能的延长工作时间。考虑到防溜器本身属于需求大，安全性要求高的装置，需要在保证安全性的前提下将成本尽量的压低。所以一方面设计节电的功能，一方面选用较低价格的器件进行设计。这样既能够满足设计本身的要求，又能够在考虑市场运用成本方面的问题，对产品在生活中的实际效益也起到了积极的作用人们常常将自己周围的环境当作一种免费的商品，任意地糟蹋而不知加以珍惜。环境保护是需要社会各界方方面面的力量才能成功，本次设计也考虑了生产制作后对于环境保护方面的影响，即便是微薄之力，当星星之火时也可以燎原。结论防溜器，也成为铁鞋，在以往的车站安全中，起到了至关重要的作用，但是随着时间的推移，社会的进步，科技的发展，传统产品如今已经满足现代化社会的需要。本设计在传统防溜器的基础上，为其加载检测与报警装置，能够实时监测防溜器的状态。在防溜器处在错误状态的情况下，还能够报警，提醒工作人员取走铁鞋。且达到了低功耗要求，能够尽可能的节约电能，保证满足环境保护需求的同时，能够节约电池的充电次数，提高电池的使用寿命。本设计在满足了安全检测需求的同时，降低使用标准，只需3.7V的锂电池，就可以满足电源需求。本次设计中，采用了MC34063与LD1117-3.3芯片，保证在电池电压不稳定时能够提供稳定的工作电压给主控制芯片以及各功能模块芯片，保证了它的使用稳定性。在以往时期，会出现防溜器状态错误，但未发现，导致的安全事故隐患。采用MPU6050电子陀螺仪与超声波测距模块，检测防溜器状态，能够在防溜器出现状态错误的安全事故隐患时，发出声响，提示工作人员，提高了安全等级。设计装置能够发送防溜器的状态，ID以及检测报警装置的电量给工作人员，能够使工作人员实时了解防溜器状态，也节约需要在检查防溜器状态方面的人员配置成本，也满足现在生产生活现代化、科技化、智能化的大趋势。参考文献[1]谢煌.车辆溜逸事故分析和预防[D].铁道运营技术.2003,9(3).[2]丁阳.铁路车辆防溜系统研究[D].西南交通大学.2014(3).[3]王家渠,陈夕松.基于ARM的清洁机器人障碍检测和识别系统[D]:南京:东南大学,2014.[4]缪锐,王晓俊,陈夕松.铁道智能防溜终端低功耗设计与开发[J].工业控制计算机,2016.[5]周淑娟.基于单片机智能寻迹小车的设计方案[J].工业技术与职业教育,2011.[6]胡洁,张吉兵,赵占军,郭辉.基于nRF905的遥控棚室作业机系统设计[J].中国农机化学报,2015.[7]涂颖,刘叶林,李刚.基于STM32智能盆栽远程补光浇水设计[J].湖北文理学院物理与电子工程学院,2018.[8]FanzhongM,YiqiangZ,JunweiJ,etal.AnalysisanddesignofahighperformanceInfrareddetectorreadoutcircuit[C].In:IntegratedCircuits,ISIC'09.Proceedingofthe200912thInternationalSymposiumon.IEEE,2009.[9]AsefpourV.K,MassahJ.Design,developmentandperformanceevaluationofarobottoearlydetectionofnitrogendeficiencyingreenbousecucumber(cucumissativus)withmachinevision[J].InternationalJournalofagriculture:researchandreview.2012,2(4).[10]OhyaA，KosakaA,KakA.Vision-basednavigationofmobilerobotswithobstacleavoidancebysinglecameravisionandultrasonicsensing[J].IEEETransactionsonRoboticsandAutomation,1998,14(6).[11]张洪宇,葛宜元,王琪,魏天路,杜爽,周华剑,马雪建,张晋嘉.太阳能温差发电智能循迹避障小车的研究[J].佳木斯大学机械工程学院,2018:735-738+742.[12]韩文君.基于RSSI的室内节点定位方法的研究与实现[D].湖南大学,2015.[13]璩泽刚,梅彬,缪锐,王鹤莹,陈夕松.铁道智能防溜终端低功耗设计与开发[J].工业控制计算机,2019.[14]金盟,乔毅,苏明涛.热力供暖状态远程监测系统的设计与实现[J].大连交通大学电气信息学院,2017.[15]高力.无线视频实时监控自动寻的履带式自动小车研究[D].昆明理工大学,2016.[16]陈星旭,李世民.STM32的车载雷达预警抬头显示器设计[J].重庆交通大学机电与车辆工程学院,2018.[17]王光明.基于智能电视载体的智慧家居系统[D].重庆大学,2012.[18]应莎.基于单片机的电动车双向防盗器设计[J].台州市黄岩区质量技术监督检测研究院,2014.[19]李乐,胡国辉.GSM车载防盗系统硬件设计实现[J].中山大学研究生学刊(自然科学.医学版),2015.[20]孟祥旭,于忠得.采用MC34063芯片的DCDC电源变换控制器电源电路[J].大连轻工业学院学报,2005.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{

uinti,j;

for(i=z;i>0;i--)

for(j=110;j>0;j--);

}

//******************************//*****串口初始化函数***********//******************************

voidInitial_com(void)

{

EA=1;//开总中断

ES=1;//允许串口中断

ET1=1;//允许定时器T1的中断

TMOD=0x20;//定时器T1，在方式2中断产生波特率

PCON=0x00;//SMOD=0

SCON=0x50;//方式1由定时器控制

TH1=0xfd;//波特率设置为9600

TL1=0xfd;

TR1=1;//开定时器T1运行控制位}

main()

{

Initial_com();

while(1)

{

if(key1==1)

{

delay();//消抖动

if(key1==1)//确认触发

{

SBUF=0X01;

delay(200);

}

}

if(RI)

{

date=SBUF;//单片机接受

SBUF=date;//单片机发送

RI=0;

}

}

}2、超声波测距程序设计sbit LCM_E=P1^3;  sbit P10=P1^0;   data uchar flag;  void zhuanhuan(float juli) { unsigned long juli1; juli1=juli*100; DIS[6]=juli1%10+0x30; juli1=juli1/10; DIS[5]=juli1%10+0x30; juli1=juli1/10; DIS[4]='.'; DIS[3]=juli1%10+0x30; juli1=juli1/10; DIS[2]=juli1%10+0x30; juli1=juli1/10; DIS[1]=juli1%10+0x30; DIS[0]=juli1/10+0x30;  }  void main(void) {      Delay100Ms(); //启动等待，等LCM讲入工作状态     P10=1;     TMOD=0x01;             //计数器0工作在方式1     TH0=0; TL0=0;                  //计数值初始化     IT1=0;                 //低电平触发中断    EA=1;                //开总中断 //IP=0x04;             //设置外部中断1为高优先级中断    flag=0; LCMInit(); //LCM初始化           while(1)     { cs_t(); Delay5Ms();         ET0=1;         //打开计数器0中断 EX1=1;         //打开外部中断1      TR0=1; while(!flag)       { DisplayListChar(0, 0, cdle_net);       DisplayListChar(0, 1, email);      } if(flag==1)      { time=TH0; time=(time<<8)|TL0;       distant=time*1.72/100;      zhuanhuan(distant); if(DIS[0]=='0')      DisplayOneChar(5,1,' ');       else   DisplayOneChar(5,1,DIS[0]); if((DIS[0]=='0')&&(DIS[1]=='0'))      DisplayOneChar(6,1,' ');   else   DisplayOneChar(6,1,DIS[1]); if((DIS[0]=='0')&&(DIS[1]=='0')&&(DIS[2]=='0'))  DisplayOneChar(7,1,' ');       else   DisplayOneChar(7,1,DIS[2]);    DisplayOneChar(8,1,DIS[3]);       DisplayOneChar(9,1,DIS[4]);       DisplayOneChar(10,1,DIS[5]);       DisplayOneChar(11,1,DIS[6]);       DisplayOneChar(12,1,'c');       DisplayOneChar(13,1,'m');       flag=0;       }      else      { DisplayListChar(5,1,"error!      ");       flag=0;      } TH0=0;      TL0=0; Delay100Ms();     } }    void cs_r(void) interrupt 2 { TR0=0; EX1=0; ET0=0; flag=1; }   void overtime(void) interrupt 1 { EX1=0; TR0=0; ET0=0; flag=2; }   //写数据 void WriteDataLCM(uchar WDLCM)  { ReadStatusLCM(); //检测忙     LCM_Data=WDLCM;     LCM_RS=1;     LCM_RW=0; LCM_E=0; //若晶振速度太高可以在这后加小的延时     LCM_E=0; LCM_E=1; }  //写指令 void WriteCommandLCM(uchar WCLCM,BuysC) //BuysC为0时忽略忙检测 { if (BuysC) ReadStatusLCM(); //根据需要检测忙    LCM_Data = WCLCM; LCM_RS = 0;     LCM_RW = 0;         LCM_E = 0; LCM_E = 0; LCM_E = 1;     }  //读数据 uchar ReadDataLCM(void) { LCM_RS = 1;      LCM_RW = 1;     LCM_E = 0; LCM_E = 0;     LCM_E = 1; return(LCM_Da