基于Labview的智能小車控制平臺

1、基于Labview的智能小車控制平 基于Labview的智能小車控制平臺 該課程設(shè)計(jì)是基于Labview的智能汽車控制平臺，該平臺建立在飛思 卡爾單片機(jī)及51單片機(jī)控制芯片基礎(chǔ)上，基于Labview仿真。采用無線控制小 車轉(zhuǎn)向，加速，剎車系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)是測控專業(yè)集單片機(jī)控制，電路，軟件編程 于一體的平臺練習(xí),是集測控專業(yè)所學(xué)的一門綜合提高學(xué)生素質(zhì)的課程設(shè)計(jì)。 Abstract: the 關(guān)鍵詞：Labview智能汽車 飛思卡爾單片機(jī) 測控 course is designed based on the intelligent vehicle control platform Labview, t

2、his platform based on SCM and 51 single-chip microcomputer control freescale Labview, based on the chip Using radiocontrol car accelerated， braking system, steering- This design is a professional sets single-chip microcomputer control, the control circuit and the software programming in one of the p

3、latform, which is a professional knowledge of measurement to improve students comprehensive quality of the course design Keywords: intelligent vehicle freescalemicrocontroller 26 measure-control Labview 一、 單片機(jī)系統(tǒng)的組成 1. 改裝原因: (1) ：市面上的游戲方向盤都是USB通信協(xié)議，用戶不了解協(xié)議內(nèi)容, 無法用于自己控制要求。 (2) ： USB通信優(yōu)勢雖然非常明顯，但由于其協(xié)議復(fù)雜，

4、且受其通信距 離限制，USB信號一般只能在幾米的傳輸范圍內(nèi)，較串口較短，因此選 擇了簡易可行的串口協(xié)議。 2. 設(shè)計(jì)步驟： (1) ： 了解內(nèi)部工作及傳感原理。拆開游戲方向盤，結(jié)果發(fā)現(xiàn)傳感原理 非常簡單，僅靠變阻器和按鍵傳遞控制信號。 (2) ：使用一款自己熟悉的單片機(jī)(AT89S52)根據(jù)硬件電路接口電路 設(shè)計(jì)自己的硬件控制電路板卡。其中包括方向盤指揮輸入部件和與PC 機(jī)通信的串口通信模塊。 (3) ：編寫自己的用戶應(yīng)用程序，創(chuàng)建自己和PC的通信協(xié)議，發(fā)揮軟 件編程的靈活性。 3硬件原理圖說明: RXD ZT 嚴(yán)EV： AT9S52-24AC KEY S KEY * PO.UADI P0.3

5、AD3 PW【X P0.5 AD5 P0.6AD6 po/vait NIC NIC NIC NIC PI. CLK V+ VCC CH0 CH1 DO CH2 CH3 CS AGND DI REF DGND SARS ADC0834AIN 7 5. vcc )0 0834 DO 1 2 0834 CS 】3 0834 DI Ik/ GND AD轉(zhuǎn)換接門電路 AD芯片使用的是TI公司的 一款8位4通道串行AD芯片， 正好滿足要求。與單片機(jī)的接口 為SPI的接口，具體說明和使用 請參考芯片資料里的TLC0834 使用范例文檔，也可參考該芯 圖（11） AD轉(zhuǎn)換電路 片廠商提供的技術(shù)文檔，內(nèi) 含具體

6、 操作時(shí)序。 圖（12）按鍵電路 （3）按鍵接口硬件說明 按鍵的設(shè)計(jì)依賴于具體的硬件結(jié)構(gòu)，在 此給出說明。 下圖為按鍵的設(shè)計(jì)原理（并非實(shí)際電路），由于游戲方向盤上按鍵單獨(dú) 設(shè)計(jì)已經(jīng)由機(jī)械結(jié)構(gòu)確定，故在主控制板上只是留出對應(yīng)接口 （J）即可。 GND KEV2 KEYll 分布在方向盤的各個(gè)按鍵小板原理圖如下所示 （GND、KEY1 -KEY 11為留出的插槽） 圖（13）按鍵小板 對應(yīng)于游戲方向盤上5、6、7、 11、12和中間的cruise 鍵。見下圖: 該游戲方向盤上共計(jì)有19個(gè)用戶按鍵使用（包含最 中間的復(fù)位按鍵），具體排列如下。 26 的多余接I】以開J J -擴(kuò)展功能 P13 KEY

7、 DOWN KEY RIGHT KEY LEFT KEY UP ;1 GND 圖（13）方向盤按鍵 對應(yīng)于對應(yīng)于游戲方向盤上UP、DOWN、 LEFT. RIGHT的按鍵。見下圖： 圖（14） UP、DOWN. LEFT、RIGHT 的按彳 GND 對應(yīng)于對應(yīng)于游戲方向盤上K 2. 3. 4 的按鍵。見下圖： P12 1XT KEY1 GND 1NT KEY2 P9 1 2 3 INT_KEY KEY 1 KEY 3 KEY 4 KEV 2 2 3 4 5 1234 對應(yīng)于 對應(yīng)于游戲方向盤上左右兩個(gè)的按鍵，在此設(shè)為 中斷按鍵，方便用于處理實(shí)時(shí)信息。見下圖： 另外由于單片機(jī)資源較多，仍有多余的

8、IO MHDR1X6 口 6個(gè)，在此引出以便于擴(kuò)展外部功能。見下圖: (4) 振動器驅(qū)動硬件電路 為增強(qiáng)游戲者的手感，游戲方向盤上有兩個(gè)振動器，在此給出驅(qū)動電路圖及 說明如下： VCC GND GND 功率枚大，用馳動抿動蠱 三級管在此既作為 單片機(jī)控制的開關(guān)，又充 當(dāng)功率放大的角色。只需 給 Morl. Mor2給出高 電平即可驅(qū)動負(fù)載，低 電平斷開。 圖(15)驅(qū)動電路 (5) 在系統(tǒng)編程接口 現(xiàn)今單片機(jī)一般都支持ISP (在系統(tǒng)編程)，這樣大大方便了單片機(jī)開發(fā) VCC IGND P3 ISP (In Svstem Program)編程接口 0834_CS對應(yīng)于SCK (Pl. 7) 08

9、34_CLK對應(yīng)于MISO (Pl. 6) 0834_D0對應(yīng)于HOSI (Pl. 5) REST對應(yīng)丁-RST復(fù)位 用戶，在此也引出了 isp的接口規(guī)范，供參考如下： 該款下載線使用的是 網(wǎng)上非常流行的 USB ASP,支持USB下載 和供電雙功能，并且可以 同時(shí)下載AT89s5x和AVR 單片機(jī)(Atmagel6),詳細(xì) 可以參考網(wǎng)上相關(guān)資料。 圖(16)系統(tǒng)編程圖 圖(17)串口通信電路 (6) 串口通信硬件說明 為了滿足串口傳輸?shù)碾?平規(guī)范，在此需要設(shè)計(jì)電平轉(zhuǎn) 換電路，電路原理來源于 Maxim公司的max232芯片說 明文檔。 選用主要材料清單: 注：材料清單中元件除發(fā)光二極管以外均

10、要求貼片封裝。 型號 封裝 數(shù)量 廠商 說明 AT89S52 TQFP44 12 ATMEL 單片機(jī) TLC0834 轉(zhuǎn)換芯片 SOP-14 12 TI 8位串行AD MAX232 轉(zhuǎn)換芯片 SOP-16 12 MAXIM 串口電平 7805(LM7805) 穩(wěn)壓芯片 TO-220 12 ST 5V電源 9013(8050) 管 SOT23 24(30) NPN三極 有極性貼片鋰電容(luF, 10uF) 1206 有極性貼片電 二、Labview控制平臺的設(shè)計(jì) 1. 基本界面組成 (1) 串口 1： 用于連接單片機(jī)和PC機(jī)，作為方向盤數(shù)據(jù)傳送的樞紐。 (2) 串口 2： 用于連接PC機(jī)和無線

11、傳輸模塊，主要是給小車發(fā)送相關(guān)的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí) 調(diào)整小車的狀態(tài)。 (3) 顯示控件： 本次設(shè)計(jì)至少需要顯示四個(gè)參數(shù)，方向(Direction).轉(zhuǎn)角(Angle)、速 度(Speed)、剎車(Brake)o (4) 全局變量、美化界面相關(guān)控件。 2串口 1的協(xié)議： (1) PC機(jī)先往51單片機(jī)發(fā)送字符“1”，作為51單片機(jī)開始發(fā)送數(shù)據(jù)的命令。 (2) 51單片機(jī)發(fā)送的一幀數(shù)據(jù)格式應(yīng)為： Dx Ax3x2xl Bx2xl Tx2xl S x x x x x：表示數(shù)據(jù)，范圍為0 256,與ASCII碼表一一對應(yīng)。 (3) D為方向標(biāo)識符，后面緊跟的數(shù)據(jù)必須為0或1 (對應(yīng)的十六制數(shù)為30H 和31H)

12、。0為前進(jìn)，1為后退，默認(rèn)為0. (4) A為方向標(biāo)識符，后面緊跟的第一位數(shù)是左右轉(zhuǎn)標(biāo)識符，取值為0或1,為 為右轉(zhuǎn)，1為左轉(zhuǎn)。第二、三位分別為轉(zhuǎn)角(Angh)的十位和個(gè)位，取 值范圍為0 60。 (5) B為剎車標(biāo)識符，后面數(shù)據(jù)的第一、二位分別為剎車(Brake)值的十位 和個(gè)位，取值范圍為0 30,即把剎車檔分為了 30檔。 (6) T為油門標(biāo)識符，后面數(shù)據(jù)的第一、二位分別為速度(Speed)值的個(gè)位和 小數(shù)點(diǎn)后的笫一位，取值范圍為003.0。 （7）S為傳送到小車單片機(jī)的標(biāo)識符，用于PC機(jī)識別該信息后向串口 2發(fā)送 由51單片機(jī)讀取到的AD值。 （8）S后面的數(shù)據(jù)均由單片機(jī)得到的AD值，

13、具體范圍見串口 2的協(xié)議。 3. 設(shè)計(jì)思路 根據(jù)制定的協(xié)議要求：小車發(fā)送上來的數(shù)據(jù)嚴(yán)格遵守一定的數(shù)據(jù)格 式，在實(shí)際數(shù)據(jù)前面都有一個(gè)標(biāo)識符：D為方向，A為轉(zhuǎn)角，B為剎車, T為油門，因此在Labview中就必須判斷發(fā)送上來的字符（串口每次只能 發(fā)送一個(gè)字符內(nèi)容）中是4個(gè)的哪一個(gè)標(biāo)識符，后面緊跟的數(shù)據(jù)便是需要 送給程序處理的。 根據(jù)以上分析，在Labview的程序設(shè)計(jì)中采用并行程序的處理方式, 判斷從串口 1送上來的數(shù)據(jù)應(yīng)該送到哪個(gè)控件上顯示，單片機(jī)再發(fā)送標(biāo)識 符S, PC機(jī)收到此信息后便把處理后的數(shù)據(jù)送到串口 2,把相關(guān)的數(shù)據(jù) 送到小車上，小車根據(jù)收到的信息做出相應(yīng)的決策。傳送完一幀數(shù)據(jù)后開 始

14、下一幀數(shù)據(jù)的處理，不斷循環(huán)執(zhí)行。 4. 界面程序圖 逢捋單片機(jī)1 1 1*0 11 回 I9 #define ENSPDTEST TIE_C2I = 1; #define DISSPDTEST TIE_C2I = 0; #define ENPIDPITINTE_PINTEO=1; #define DISPIDPITINTE_PINTE0=0; #defineMOTORFORWORD PWME_PWME3=0;PWMCNT01=0; PWME_PWME1=1; #defineMOTORBACK PWME_PWMEl=0;PWMCNT23=0; PWME_PWME3=1; #define CARS

15、TOP PWME=0; #define MAXSPEED 128 unsigned int Receive=0; unsigned int ReceiveFlag=0; float speedThrottlespeed,Brakespeed; unsigned char Cardata5,PreCartata5; void init_sys(byte pl,byte p2) init_CRG(pl，p2); init_interupt(); init_port(); 二* baaOso 冬 T10000008ZI)UElp pau.2fslm)、 oJXOQPeUElp 1耳) H TOHOI

16、OS oJOOXOQooAcpq)UElp pau 盡 Sun) n huhoios 匸+pq 91 一 Ac pnEq 冬 0096 N 二舶 bay Oso 乞floioooQO)a.s pau.2fslmlrpq fpq -III pau.2fslm 9-SI-3S P-SA J5O 喘一LP8dsKIhs jmp 三二 三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三二 -=-=抵理4旺 蘇ewQ0/| ksn 三三三三三三三三三二 二三 三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三三二 oud=啟 oOAJasJfiI oJOJOUIJflI 2) / 19200 /* baud

17、rate */ / 16 /factor*/); SCI0CRl=0;/*normal，no parity*/ SCI0CR2=0X2C; /*RIE=1，TE=1，RE=1勺 /SCI0CR2=0X08; /*發(fā)射端程序 單字節(jié)發(fā)送*/ void SciSend(unsigned char text) / unsigned char a; /temp=SCI0SRl; /clear flag*/ /* for(;) a=SCI0SRl; if( (a */ while (!(SCI0SR 1/* wait for output buffer empty */ SCI0DRL=text; 接受

18、部分(unsigned char型數(shù) 據(jù))*/ char SciRead(void) /clear flag /unsigned char temp; unsigned char result; /temp=SCIOSRl; while(! (SCIOSR 1 result=SCIODRL; return result; / 2 2 / rj rjrjrj rj rjrj rj rjrjr| / B # rjrj rj rjrjrj rj rjrjrj rj rjrjrj rj rjrj/ void mkTasks(void) byte iSpdCar=l; static int bDir=l

19、; float recd_T_speed,recd_B_speed; /接收到 的速度值 Disablelnterrupts; init_sys(SYNE_SETTING,REFDV_SEETTING) Scilmt(); Enablelnterrupts ; StartSpeedTest();/ speed pid action for(;) while(ReceiveFlag) ReceiveFlag=O; lllllllllllllllllllllllll 前進(jìn)和后退控制/ if(CardataO!=PreCartataO) if (unsigned int)Cardata0)=0 x3

20、0) MOTORFORWORD; else MOTORBACK; /油門和剎車控制/ Throttlespeed=(float)(CardatalH：10)/MAXSP EED)*(03); SetCarSpeed(Throttlespeed); if(unsigned int)Cardata20 x50) CARSTOP; lllllllllllllllllllllllll 方向盤控制/ if(Cardata3!=PreCartata3) if(unsigned int)Cardata3 r|w r|r|w r| r|w r| r|w J void main(void) mkTasks();

21、 llllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll Illi lllllllllllllllllllllllllllllllll 中斷程序區(qū) lllllllllllllllllllllllllllllllllll / Illi #pragma CODE_SEG _NEAR_SEG NON_BANKED void interrupt 20 sci_interrupt(void)/ serial com interrupt/ not used CardataReceive=SciRead(); +R

22、eceive; if(Receive=4)Receive=O; ReceiveFlag=1; SciSend(l); #pragma CODE_SEG DEFAULT 附錄2： 51單片機(jī)程序 #include include #include 井define uchar unsigned char 片define uint unsigned int sbit morl=Pl2; sbit mor2=Pl*3; sbit O=P3A2; sbit key_intl二P33; sbit key_l二POP; void elk (void); uchar tlc_0834(uchar

23、 ch); void send_byte(uchar c); void init.uart(void); void delay(uint ms); void Sendinformation 0; void SendDircctionO ; void SendAngleO ; void SendThrottleO; void SendBrake (); void SendToXS128(); sbit adc_clk=Pl*6; sbit adc.di二P4; sbit adc_do=Pl*5; sbit adc_cs二P7; uchar CanRecive=O; uchar BrakcData

24、, ThrottleData,DirectionData;/四個(gè)需發(fā)送信息。 uchar BrakeDataTemp, ThrottleDataTemp , uchar AngleDatal AngleData2; char AngleData; /發(fā)送到 XS128 的數(shù)據(jù) / /throttle:油門(0 127) /brake:剎車(0 127) /anlgc:轉(zhuǎn)角(-60 60) char throttle=60, brake=0,且ngle=-45; union serils.float float var.float; uchar var_char4; ; void mainO f

25、loat f=124. 75; mor 1=0; mor2=0; 關(guān)振動器 init.uart0; EA=1; EXO=1; EX1=1; IT0=l; IT1=1; while(1) BrakeDataTemp=tlc.O834(0); 第0通道采集為剎車的數(shù)據(jù). BrakeData= (uchar) (0. 359*(BrakeDataTcmp-42); brake二(uchar) (1. 512*(BrakeDataTemp-42); ThrottleDataTemp=tlc_0834 (1); 第2通道采集的油門數(shù)據(jù) ThrottlcData= (uchar) ( 0. 359*( T

26、hro111cDataTemp-42); throttle= (uchar) (1. 512*(BrakeDataTemp-42); AngleDatal=tlc_0834(2);第三和第四通道共同采集方向盤轉(zhuǎn)角信號.,? AngleData2=tlc_0834(3); AngleData= (char) ( AngleDatal- AngleData2 ); 范圍為6060。 anglc=AngleData; S endInformat i on 0; uchar tlc_0834 (uchar ch) /ch為要選擇的通道 uchar j,p, s; P=0; switch (ch) ca

27、se 0: s=0 x0c; break;case 1: s=OxOe; break; case 2: s=OxOd; break; case 3: s=OxOf; break; default: s=OxOc;break; adc_clk=O; adc_di=O; adc_cs=l; adc cs=O: for(j=4;j=l; j-)起始和通道選擇信號.此時(shí)上升沿寫入數(shù)據(jù)。 clk(); adc_di=s s=sl; clk(); clkO; adc_clk=l; for(j=0;J8;j+) p= (pl) ladc.do; clkO; for(J=0;j0 x7b) if(p0 x77

28、) if(p0 x7d) if(p0 x7d)p=0 x7d; if(p0 x43)p=0 x42; ; break; default: break; return (p); void elk (void) unsigned char i; adc_clk=0; for(i=0;i2;i卄)； adc_clk=l; for(i=0;i2;i-H-); void init_uart(void) TM0D=0 x20; SC0N=0 x50; TH1 = OxFD; TL1 = OxFD; 定時(shí)器1為方式2,波特率發(fā)生器 允許串行接收，串口于方式1, 8位，可變波特率 /9600波特率，11.05

29、92MHZ PCON = 0 x00; EA = 1; ES = 1; TRI = 1; /start T1 TI=0; void UARTIntcrrupt (void) interrupt 4 串 口中斷服務(wù)子程序 uchar CharTemp; if (RI) CharTemp=SBUF; if(CharTemp=0 x31) r /READY信號只能是1,即0 x31 t CanRccive=l; /能夠繼續(xù)接收信息，告訴單片機(jī)可以發(fā)送方向盤信息 RI = 0; else /send interrupt TI = 0; 26 void send.byte (uchar c) 發(fā)送一字節(jié)

30、數(shù)據(jù) SBUF=c; / while(TI=0); / TI=0; void delay(uint ms) uint i, j; for(i=0;ims;i+) for(j=0;j120;j+); /發(fā)送方向函數(shù)/ void SendDirection0 send_byte CD); delay (1); 先發(fā)送字母D讓PC機(jī)可以識別 if (l=DircctionData) send_byte CT); delay (1); if(0=DircctionData) send.byteC 0*); delay(1); /發(fā)送轉(zhuǎn)角函數(shù)/ void SendAngleO uchar shi=0,

31、ge=0; send_byteCA); delay (1); 發(fā)送識別字母A if (AnglcData0) scnd.byte CT); 右轉(zhuǎn) delay (1); AngleData=abs(AngleData); /如果需左轉(zhuǎn)，則發(fā)送1,表示左轉(zhuǎn)，0表示 把轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成正數(shù) 分離十位和個(gè)位，然后分別發(fā)送給PC機(jī) /發(fā)送識別字母 else send.byteC O); delay (1); if (AngleData58) AngleData=60; shi=AngleData/10; ge=Ang1eDat a%10; send.byte(shi+48); delay (1); shi=O; send.byte(ge+48); delay (1); ge=O; /發(fā)送剎車檔位/ void SendBrake 0 uchar