《基于單片機(jī)的遙控車門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（附電路圖）》9600字（論文）

基于單片機(jī)的遙控車門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)目錄TOC\o"1-3"\h\u1緒論 31.1設(shè)計(jì)的目的及其意義 31.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 41.3本文的內(nèi)容安排 52系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 52.1基于單片機(jī)的遙控車門控制裝置的概述 52.2STM單片機(jī)最小系統(tǒng)方案 72.3控制裝置執(zhí)行方案 72.3.1遙控模塊的方案 72.3.2按鍵模塊的方案 82.3.3驅(qū)動(dòng)模塊的方案 92.3.4電機(jī)的方案 92.3.5電源的方案 102.4手勢(shì)識(shí)別模塊的方案 102.5液晶顯示方案 113遙控車門控制裝置系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 113.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能及需求說明 113.2系統(tǒng)主要硬件的設(shè)計(jì) 113.2.1單片微控制器及其電路的設(shè)計(jì) 113.2.2驅(qū)動(dòng)電路模塊的設(shè)計(jì) 123.2.3液晶顯示電路的設(shè)計(jì) 133.2.4遙控控制電路設(shè)計(jì) 133.2.5按鍵控制電路的設(shè)計(jì) 143.2.6手勢(shì)識(shí)別電路的設(shè)計(jì) 144遙控車門控制裝置系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 154.1主程序 154.2液晶顯示程序 164.3遙控控制程序 164.4按鍵控制程序 174.5驅(qū)動(dòng)電機(jī)程序 184.6手勢(shì)識(shí)別程序 195遙控車門控制裝置電路圖圖的制作與調(diào)試 195.1電路圖的制作 195.2軟硬件調(diào)試過程 205.3調(diào)試過程遇的問題 216總結(jié)與展望 216.1總結(jié) 216.2展望 22參考文獻(xiàn) 23附錄 27【內(nèi)容摘要】隨著科技高速發(fā)展，無線控制技術(shù)在日常的生活中更是隨處可見，汽車也不例外，市面上的豪華商務(wù)車中已經(jīng)具備有了無線控制汽車電動(dòng)滑門的系統(tǒng)，但一些低端的商務(wù)車車型并沒有存在這一技術(shù)。針對(duì)低端商務(wù)車設(shè)計(jì)一款通過STM3單片機(jī)、遙控鑰匙、液晶顯示器、手勢(shì)識(shí)別傳感器等組成。由STM32F103C8T6單片機(jī)作為整個(gè)設(shè)計(jì)的控制核心連接各個(gè)模塊，在用戶距離汽車一定距離時(shí)可用遙控鑰匙來控制汽車車門的開啟或關(guān)閉；當(dāng)用戶上車坐在主駕駛位置方便其其他用戶上下車時(shí)，可用方向盤上的按鍵控制車門的開啟或關(guān)閉，真正意義上給乘客帶來便捷體驗(yàn)；手勢(shì)識(shí)別是為了用戶在不方便使用遙控鑰匙打開或關(guān)閉車門時(shí)，傳感器設(shè)置在汽車B柱上方，用戶只需站在車門前做出設(shè)置好的幾種基本手勢(shì)，傳感器可直接識(shí)別手勢(shì)完成車門的開啟或關(guān)閉。解決了低端商務(wù)車只能使用鑰匙和手動(dòng)拉開車門的問題，為低端商務(wù)車的操作變得更智能化，提高用戶駕駛體驗(yàn)?！娟P(guān)鍵字】STM單片機(jī)；遙控控制；手勢(shì)識(shí)別1緒論1.1設(shè)計(jì)的目的及其意義隨著國內(nèi)汽車工業(yè)的高速上升，駕駛的體驗(yàn)對(duì)于用戶來說也變得極為緊要。例如，為了解決車門重量偏大，開關(guān)時(shí)用戶費(fèi)勁的障礙，當(dāng)前市面上已挺多中的車門開啟方式，用戶也享受到了這些開啟方式帶來的方便快捷。但隨著用戶在實(shí)際使用中，也提出需要改進(jìn)以達(dá)到能便捷且簡(jiǎn)易的操作行程，比如在自身環(huán)境或者周邊環(huán)境影響下，用戶兩手不方便按按鈕或者拉開車門時(shí)，則須要思量用其他更為利便的操作方式來進(jìn)行車門的開啟。雖然眼下市面上已存在較為智能化的腳踢式方法來打開車門，但依然存在由于用戶在腳踢時(shí)無法完全掌握導(dǎo)致位置不夠正確而無法立即打開車門、車門在瞬間打開時(shí)用戶未能站在間隔車門的安全位置而存在的安全隱患等缺陷。本文通過國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，針對(duì)汽車車門開關(guān)的智能性、人性化，設(shè)計(jì)能夠通過遙控裝置、方向盤的操作按鍵、姿態(tài)傳感的方式來開啟車門，用戶可以在多種情景狀態(tài)下安全的打開車門，同時(shí)也能為用戶設(shè)計(jì)通過幾種手勢(shì)及姿態(tài)來打開車門，增加了駕車前的趣味性。既能在前人研究基礎(chǔ)上增添特點(diǎn)，同時(shí)也適應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外的專家們?yōu)榱耸蛊囓囬T的能更智能化、人性化，對(duì)此展開多項(xiàng)研究。崔炳林和趙云聰于2014年發(fā)布了對(duì)汽車電動(dòng)滑動(dòng)門REF_Ref14824\r\h\p[1]設(shè)計(jì)的相關(guān)研討。在當(dāng)時(shí)電動(dòng)滑動(dòng)門的基礎(chǔ)上，創(chuàng)出更為高級(jí)的滑門系統(tǒng)，將電動(dòng)滑動(dòng)門的原理與各個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)REF_Ref15235\r\h[2]成更為了詳細(xì)的介紹出來，成為當(dāng)時(shí)在國內(nèi)較為領(lǐng)先自主開發(fā)電動(dòng)滑門系統(tǒng)REF_Ref15323\r\h[3]的專利。并且當(dāng)時(shí)該公司的江淮乘用車瑞風(fēng)M6汽車直接將此專利應(yīng)用上。汽車遠(yuǎn)程控制開門系統(tǒng)于2014年橫空出世，該發(fā)明者為華巧波REF_Ref16136\r\h[4]。該發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)便且靈活，可在遠(yuǎn)控對(duì)車門REF_Ref16466\r\h[5]進(jìn)行控制開關(guān)，在這之前汽車都是用鑰匙打開車門，鑰匙易東西且在用戶不方便的環(huán)境下難以運(yùn)用，該發(fā)明解決了當(dāng)時(shí)的汽車單一開啟方式。且這項(xiàng)技術(shù)發(fā)明已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車上了。名為一種MPV車型滑動(dòng)組合開關(guān)的滑動(dòng)端在2015年發(fā)明創(chuàng)造出來，發(fā)明者是楊勇慶REF_Ref24024\r\h[3]。該發(fā)明為一種實(shí)用新型的組合開關(guān)的滑動(dòng)端REF_Ref16865\r\h[6]，經(jīng)得起長久使用且性能極佳，生產(chǎn)的成本較低，生產(chǎn)的效率也極為速度。該發(fā)明一經(jīng)推出已廣泛應(yīng)用在MPV車型REF_Ref17047\r\h[7]中，例如別克GL8就運(yùn)用該發(fā)明的滑動(dòng)端。魏連、賀興林、蘇東坡在2016年發(fā)明創(chuàng)出了一種不用接觸車門就可以控制車門的裝置REF_Ref17204\r\h[8]。該發(fā)明可遠(yuǎn)程通過無線技術(shù)控制車門線性變量開啟。把這非接觸式控制車門系統(tǒng)的裝置REF_Ref17394\r\h[9]加裝與使用車輛上，且獨(dú)立在整車的內(nèi)部控制系統(tǒng)REF_Ref17648\r\h[10]外，好處在于無論是安裝還是拆卸都很方便。在用戶控制車門開關(guān)時(shí)可用超聲波安全的子系統(tǒng)進(jìn)行汽車周邊環(huán)境進(jìn)行一個(gè)安全性的檢測(cè)，主要是為了防止用戶在開關(guān)車門時(shí)不注意觀察周邊環(huán)境易發(fā)生交通事故的風(fēng)險(xiǎn)。目前市面上的汽車都廣泛的運(yùn)用上該發(fā)明。一種全新的汽車車門的控制方法及系統(tǒng)在2018年面世大眾，該發(fā)明的創(chuàng)造者為車星祺REF_Ref18357\r\h[11]。在該產(chǎn)品面世前，汽車用戶在開關(guān)車門時(shí)都得依賴用戶對(duì)于車門的手動(dòng)控制，車門在用戶用力過大或者控制不當(dāng)，輕則造成車門的損傷，重則發(fā)生交通事故。該發(fā)明提供了一種汽車車門的控制方法及系統(tǒng)，以解決在2018年之前開啟車門時(shí)對(duì)使用者對(duì)車門的開啟控制不當(dāng)，導(dǎo)致車門容易損傷的問題。該發(fā)明已應(yīng)用在2018年往后生產(chǎn)的車輛上。一種汽車車門開啟的裝置可不用遙控以及手接觸車門通過用腳踢方式就可以打開車門，該發(fā)明人為李彥奇、田鋆、周凱、于振勇、高士龍、張楠、馬文峰、李英REF_Ref18595\r\h[12]等六人在2019年創(chuàng)造面世的。這新型的車門控制裝置打破了人們對(duì)于開啟車門一貫的認(rèn)知REF_Ref25872\r\h[12]，，在用戶手持物品不方便用遙控或者直接拉開車門時(shí)，用腳踢的方式就可以打開車門。且規(guī)避了存在靈敏度低、用戶在距離車門太遠(yuǎn)有安全等隱患的傳統(tǒng)開啟方式REF_Ref18785\r\h[13]。該技術(shù)已在高檔汽車中廣泛應(yīng)用。1.3本文的內(nèi)容安排本文首先介紹了單片機(jī)的基本概述，根據(jù)實(shí)際需求，設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)的遙控車門控制裝置的設(shè)計(jì)，并分析軟、硬件設(shè)計(jì)制作過程。論文的基本思路如下：第一章：主要將論文選題的目的及意義闡述，根據(jù)相關(guān)的背景調(diào)查為設(shè)計(jì)的理論打下基礎(chǔ)，對(duì)論文的分布安排進(jìn)行介紹。第二章：主要將系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)方案介紹出來，通過對(duì)設(shè)計(jì)的概述、單片機(jī)最小系統(tǒng)方案、控制裝置執(zhí)行方案的各模塊方案、手勢(shì)識(shí)別模塊的方案、液晶顯示方案進(jìn)行說明整體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳細(xì)的介紹與闡述。第三章：主要介紹系統(tǒng)硬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，完成了單片機(jī)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、、供電系統(tǒng)、單片機(jī)通信系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。第四章：主要介紹系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，完成主程序、液晶顯示程序、遙控控制程序、按鍵控制程序、驅(qū)動(dòng)電機(jī)程序系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。第五章：主要介紹系統(tǒng)的電路圖的制作、對(duì)軟硬件的調(diào)試、裝置仿真過程以及在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題，確保軟硬件設(shè)計(jì)的可行性和切確性。第六章：總結(jié)和展望，將畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的不足一一進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)課題的下一步工作進(jìn)行展望。2系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案2.1基于單片機(jī)的遙控車門控制裝置的概述由于傳統(tǒng)汽車的控制系統(tǒng)功能有限,操作流程復(fù)雜、不順暢，用戶在使用中幾乎享受不到科技帶來的良好體驗(yàn)，伴隨車企對(duì)科技智能的開發(fā)與研究，各類汽車以及電子產(chǎn)品也進(jìn)行了升級(jí)和優(yōu)化，車企將越來越多的控制功能應(yīng)用到自己的汽車上，用戶對(duì)汽車的使用體驗(yàn)也極好。汽車對(duì)人們來說已經(jīng)不再僅僅是單純出行和交通工具。因此結(jié)合前人對(duì)汽車遙控控制車門的幾種研究思路，在原有的研究基礎(chǔ)上加以分析完善，因此設(shè)計(jì)一款基于STM32單片機(jī)為主控制系統(tǒng)的遙控車門控制裝置REF_Ref19046\r\h[14]。用戶在靠近一定距離時(shí)可使用遙控鑰匙開啟或關(guān)閉汽車自動(dòng)門；或者在用戶不想使用遙控鑰匙打開車門時(shí)，只需站在汽車B柱前用手向左揮動(dòng)，汽車自動(dòng)門自動(dòng)開啟，用戶也可在駕駛汽車完成后做出向右手勢(shì)，汽車自動(dòng)門就會(huì)關(guān)閉；為了方便其他乘客的出入，用戶可通過駕駛位方向盤上的按鍵控制自動(dòng)門的開啟或關(guān)閉，使乘客得到更好乘坐體驗(yàn)。本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的遙控車門控制裝置的系統(tǒng)框架圖如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)整體框圖根據(jù)設(shè)計(jì)要求，以下幾個(gè)模塊組成硬件方案：最小單片機(jī)系統(tǒng)；電子驅(qū)動(dòng)模塊；液晶顯示模塊；遙控控制模塊；手勢(shì)識(shí)別模塊；按鍵控制模塊。軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以下幾個(gè)模塊組成軟件方案：(1)系統(tǒng)運(yùn)行主程序設(shè)計(jì)；(2)液晶顯示程序；(3)遙控控制程序；(4)按鍵控制程序；(5)驅(qū)動(dòng)電機(jī)程序；(6)手勢(shì)識(shí)別程序。2.2STM單片機(jī)最小系統(tǒng)方案單片機(jī)選擇為STM32F103C8T6作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，作為一款基于ARMCortex-M3內(nèi)核的32位的微控制器，電路板設(shè)計(jì)得很巧妙，所有引腳都引出來了，同時(shí)還預(yù)留四個(gè)接口方便接入顯示屏等設(shè)備，預(yù)留了SWD調(diào)試接口，可以使用ST-LINK下載程序與仿真。跟STC89C52RC單片機(jī)不一樣的是，STM32F103C8T6的GPIO有八種模式，一端接到3.3V的VCC，一端接到PAO引腳。發(fā)光二極管LEDO一端也同樣經(jīng)1KΩ電阻接到3.3V的VCC，另一端則接到PC13上，因此，想讓二極管發(fā)光需要讓PC13輸出低電平。STM32最大工作電壓3.6V，使用LDO將輸入電壓VIN降到3.3V給微控制器供電。3.3V和GND之間的4個(gè)0.1uf的旁路電容接到了芯片的4個(gè)VDD和4個(gè)VSS上，更保證了供電的可靠性，其在于封裝體積小，價(jià)格與家族其他芯片相比較低、相比8位單片機(jī)性能更優(yōu)，如果會(huì)使用STM32系列芯片，可作為代方案、性價(jià)比較高、而且可以滿足小項(xiàng)目和初學(xué)的需求，符合本設(shè)計(jì)的操作需求。STM32F103C8T6的單片機(jī)實(shí)物圖如圖2-2所示。圖2-2STM32F103C8T6實(shí)物圖2.3控制裝置執(zhí)行方案2.3.1遙控模塊的方案目前，無線控制的通信技術(shù)有Bluetooth、WiFi和ZigBeeREF_Ref19673\r\h[15]，Bluetooth作為利用手機(jī)通過串口仿真協(xié)議進(jìn)行信號(hào)傳輸，車門接受信號(hào)來控制車門的開啟或關(guān)閉，但Bluetooth的缺點(diǎn)極為突出，在了解過后證實(shí)了無法運(yùn)行到本設(shè)計(jì)中來。WiFi是利用用戶端與車門的數(shù)據(jù)傳輸，建立網(wǎng)絡(luò)通信速度也快，但是需要用戶手動(dòng)輸入IP和端口來進(jìn)行連接WiFi，但WiFi不能保證通訊的穩(wěn)定質(zhì)量，且功耗也大。ZigBee相比于前兩者來說，具有功耗耗費(fèi)低、成本不高、網(wǎng)絡(luò)延遲不高，并且安全性能得到保證等幾大優(yōu)點(diǎn)，完美的對(duì)應(yīng)本設(shè)計(jì)遙控控制部分的應(yīng)用需求。因此本設(shè)計(jì)運(yùn)用ZigBee技術(shù)作為遙控模塊用來遙控車門的開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)車門和遙控端的雙向通信REF_Ref27261\r\h\p[21]，該部分分別有車門端和遙控控制端，車門端的ZigBee作為接受端，遙控端ZigBee作為輸出端。ZigBee無線串口模塊實(shí)物圖如圖2-3所示。圖2-3ZigBee無線串口模塊實(shí)物圖2.3.2按鍵模塊的方案作為一款控制車門自動(dòng)開啟和關(guān)閉的設(shè)計(jì)，不僅需要做到在車門外能實(shí)時(shí)控制車門，還要能讓用戶在車內(nèi)對(duì)車門進(jìn)行控制，以方便能讓后來的乘客進(jìn)入。特此在主駕駛位置的方向盤上設(shè)置了按鍵控制，這樣就能在用戶手不離開方向盤就對(duì)車門進(jìn)行一系列的操作，提升用戶對(duì)汽車的使用體驗(yàn)感提升。并且用戶可在液晶屏上看到車門開關(guān)的狀態(tài)，也確保了用戶能在第一時(shí)間掌握車門的狀態(tài)反饋，讓用戶的人身及財(cái)產(chǎn)得以達(dá)到一定的保障。按鍵以開和關(guān)的文字顯示在方向盤上，為的就是讓用戶能夠更清晰的了解。2.3.3驅(qū)動(dòng)模塊的方案本設(shè)計(jì)直接采用ULN2003芯片。ULN2003是七重晶體管達(dá)林頓輸出陣列，是集成電機(jī)開路輸出，輸出狀態(tài)為飽和和截止兩種狀態(tài)。ULN2003芯片具有的特點(diǎn)是比較符合本設(shè)計(jì)的需求。ULN2003芯片實(shí)物圖如圖2-4所示。圖2-4ULN2003芯片實(shí)物圖2.3.4電機(jī)的方案選用的電機(jī)為28BYJ-48型號(hào)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，作為步進(jìn)電機(jī)為四相八拍電機(jī)，是比無刷直流電機(jī)更合適控制速度的，本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)作為控制核心，選用該型號(hào)的電機(jī)是較為合適的。脈沖信號(hào)傳送到驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)就會(huì)按指定方向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角度也是固定。控制較為移量從而達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)定位準(zhǔn)確的目的，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接收到一系列的控制脈沖信號(hào)的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)就不會(huì)中斷，它將不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)直到達(dá)到指定位置。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的角度時(shí)，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)就改變一次。28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖如圖2-5所示。圖2-528BYJ-48步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖2.3.5電源的方案由于本設(shè)計(jì)連接汽車12V車載電源，而單片機(jī)使用的電壓為5V，因此根據(jù)設(shè)計(jì)需要選用LM2596作為降壓電源，將汽車原本的12V電壓轉(zhuǎn)化成單片機(jī)所需供電的5V。LM2596實(shí)物圖如圖2-6所示。圖2-6LM2596實(shí)物圖2.6手勢(shì)識(shí)別模塊的方案本設(shè)計(jì)使用尺寸為20MM×20MM的PAJ7620U2GestureSensor作為作為手勢(shì)識(shí)別模塊REF_Ref20114\r\h[16]。PAJ7620U2GestureSensor作為一款基于PAJ7620U2的手勢(shì)識(shí)別模塊，可直接識(shí)別9種基本手勢(shì)，相比APDS-9960等方案，PAJ7620U2GestureSensor識(shí)別的速度更快，識(shí)別準(zhǔn)確度更高，且抗干擾性也更強(qiáng)，內(nèi)置紅外LED和光學(xué)鏡頭，能在低光或者黑暗環(huán)境中正常工作，符合作為汽車在不同環(huán)境下的需求。板載電平轉(zhuǎn)換電路，可兼容3.3V及5V的邏輯電平，支持12C接口通信，僅需兩根信號(hào)腳即可控制。識(shí)別速度為240HZ，識(shí)別視角為對(duì)角線的60°。PAJ7620U2GestureSensor實(shí)物圖如圖2-7所示。圖2-7PAJ7620U2GestureSensor實(shí)物圖2.7液晶顯示方案本設(shè)計(jì)顯示模塊用的是尺寸為0.96OOLED顯示屏REF_Ref20336\r\h[17]作為顯示車門開關(guān)狀態(tài)，該液晶顯示屏成本較低，不僅可以顯示數(shù)字，還可以用漢語文字方式顯示，作為本設(shè)計(jì)的車門開關(guān)的狀態(tài)顯示較為符合，使用者對(duì)車門的狀態(tài)了解更為清晰。選用的OLED液晶顯示屏顯示亮度高，就算是在陽光直射的情況下也具有良好的可視性，顯示的顏色具有分辨率不存在字符混淆的情況，低功耗的特點(diǎn)也是滿足了設(shè)計(jì)的需求REF_Ref21753\r\h[18]。3.3V和5V的電源都可以作為顯示模塊的供電，設(shè)計(jì)不需要修改電路來進(jìn)行模塊供電，通信方式也可根據(jù)設(shè)計(jì)需要來抉擇。具有的三種顏色使得顯示字符不再單一，字符分辨更為仔細(xì)，且具備著控制亮度和對(duì)比度的按鍵設(shè)置，使得操作更為簡(jiǎn)便不單調(diào)。0.96寸LED液晶屏實(shí)物圖如圖2-8所示。圖2-80.96寸LED液晶屏實(shí)物圖3遙控車門控制裝置系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能及需求說明本設(shè)計(jì)使用STM32單片微控制器作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，實(shí)時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路、液晶顯示電路、遙控控制電路、按鍵控制電路、手勢(shì)識(shí)別電路進(jìn)行精確的控制，并且能夠清楚了解到各個(gè)部分是否正常的工作。通過遙控控制以及遙控控制對(duì)單片機(jī)發(fā)送開啟或關(guān)閉信號(hào)，單片機(jī)直接將信號(hào)傳遞給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)控制車門的打開或關(guān)閉。整個(gè)系統(tǒng)每一個(gè)模塊的設(shè)計(jì)如下所示。3.2系統(tǒng)主要硬件的設(shè)計(jì)3.2.1單片微控制器及其電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)使用的是單片微控制器作為系統(tǒng)主控制模塊。根據(jù)控制需要的控制模塊設(shè)計(jì)得到STM32單片微控制器最小系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)圖，本設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)電路主要包括單片微控制器控制電路、驅(qū)動(dòng)電機(jī)模塊電路、液晶顯示電路、遙控控制電路、按鍵控制電路、手勢(shì)識(shí)別電路等。這些電路保障著系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。單片微控制器最小系統(tǒng)如圖3-1所示。圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖3.2.2驅(qū)動(dòng)電路模塊的設(shè)計(jì)遙控車門控制裝置系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模塊使用ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片。ULN2003的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。ULN2003采用DIP—16或SOP—16塑料封裝。1-7為輸入端（IN），10-16位輸出端（OUT），8為共地端（GND），9為公共端（VCC）。ULN2003是一個(gè)非門電路，包含7個(gè)單元，單獨(dú)每個(gè)單元驅(qū)動(dòng)電流最大可達(dá)500mA，9腳可以懸空。比如1腳輸入，16腳輸出，你的負(fù)載接在VCC與16腳之間，不用9腳。3.2.3液晶顯示電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用的是0.96寸OLED液晶屏作為顯示元件，該顯示器可以顯示出漢語文字，可利用其命令實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開關(guān)實(shí)時(shí)顯示功能。硬件連接圖如圖3-2所示。圖3-20.96OLED液晶顯示電動(dòng)原理圖3.2.4遙控控制電路設(shè)計(jì)為了方便用戶能在一定距離內(nèi)能控制車門的開啟或關(guān)閉，而一個(gè)遙控控制就是對(duì)無線控制最好的選擇。本系統(tǒng)采用ZigBee系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)操作。器原理圖如圖3-3所示。圖3-3遙控控制模塊原理圖3.2.5按鍵控制電路的設(shè)計(jì)為了方便用戶在上車后不再需要使用遙控鑰匙，也為了用戶在接送其他乘客時(shí)的智能控制，本設(shè)計(jì)還在方向盤上創(chuàng)建了按鍵控制模塊，用戶可通過按下KEY1來開啟車門，關(guān)閉就按下KEY2。圖3-5按鍵控制電路圖3.2.6手勢(shì)識(shí)別電路的設(shè)計(jì)用戶不方便通過遙控鑰匙或者手動(dòng)拉開車門時(shí)，只需做出設(shè)定好的手勢(shì)激活車門的開啟。其原理圖如圖3-5所示。圖3-6手勢(shì)識(shí)別電路原理圖4遙控車門控制裝置系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)4.1主程序本系統(tǒng)的主程序流程框圖如圖4-1所示。其主要表達(dá)的是用戶在使用該系統(tǒng)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)程序的流程走向。第一步，用戶在通過遙控或按鍵部分控制作為外部開關(guān)信號(hào)；第二步，檢測(cè)接受到開關(guān)信號(hào)的電動(dòng)車門是否被激活，如被激活進(jìn)入下一步；第三步，繼電器將電流輸入驅(qū)動(dòng)電機(jī)；第四步，驅(qū)動(dòng)車門抵達(dá)開啟或關(guān)閉位置。如電動(dòng)車門在接受外部信號(hào)時(shí)未被激活，將通過蜂音傳達(dá)回遙控和按鍵上，使用戶再次發(fā)送外部信號(hào)，循環(huán)如此。圖4-1主程序流程圖4.2液晶顯示程序液晶顯示子程序的運(yùn)行流程圖如圖4-2所示。流程思路：LCD初始化完成；第二步，獲取光標(biāo)位置；第三步，車門開關(guān)狀態(tài)以字符形式顯示。圖4-2液晶顯示程序流程圖4.3遙控控制程序遙控控制子程序的運(yùn)行流程圖如圖4-3所示。流程思路：遙控?cái)?shù)據(jù)清零；第二步，按下按鍵將信號(hào)發(fā)送到STM32F103C8T6單片機(jī)；第三步，STM32F103C8T6單片機(jī)輸送信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)；第四步，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車門開啟或關(guān)閉。如電動(dòng)車門未能激活，返回第二步，如此反復(fù)此操作。圖4-3遙控控制程序流程圖4.4按鍵控制程序按鍵控制程序流程圖如圖4-4所示。流程思想：按下按鍵將信號(hào)輸送給單片機(jī)；第二步，單片機(jī)將信號(hào)傳遞給驅(qū)動(dòng)電機(jī)；第三步，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車門開啟或關(guān)閉。如電動(dòng)車門未能激活，返回第一步。圖4-4按鍵控制程序流程圖4.5驅(qū)動(dòng)電機(jī)程序驅(qū)動(dòng)電機(jī)子程序的運(yùn)行流程圖如圖4-5所示。流程思想：將單片機(jī)的信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)模塊放大電流傳給驅(qū)動(dòng)電機(jī)；第二步，驅(qū)動(dòng)電機(jī)接到信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車門。圖4-5驅(qū)動(dòng)電機(jī)子程序流程圖4.6手勢(shì)識(shí)別程序手勢(shì)識(shí)別程序流程圖如圖4-6所示。流程思想：用戶做出設(shè)定手勢(shì)，PAJ7620U2傳感器識(shí)別手勢(shì)；第二步，判斷手勢(shì)的方向，將信號(hào)傳輸給單片機(jī)；第三步單片機(jī)接收信號(hào)，發(fā)出信號(hào)讓驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作；第四步驅(qū)動(dòng)電機(jī)開啟或關(guān)閉車門。圖4-6手勢(shì)識(shí)別程序流程圖5遙控車門控制裝置電路圖的制作與調(diào)試5.1電路圖的制作繪制PCB圖的過程與硬件調(diào)試根據(jù)本設(shè)計(jì)要求使用AltiumDesigner軟件進(jìn)行原理圖的繪制，通過對(duì)繪制完成的原理圖的檢查，這一步驟是為了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的電路原理圖是否準(zhǔn)確，再根據(jù)元器件的分布確定電路原理圖的尺寸，方便接下來的焊接步驟。隨后保存至PCB文檔，讓接下來的使用更為方便。PCB的元件布局與布線安排。無論是為了設(shè)計(jì)的美觀性還是可靠性的保證，器件的布局前都得合理的布控。讓后來的焊接速度得到提升，也能讓避免因?yàn)槠骷附訂栴}使得系統(tǒng)發(fā)生故障焊接過程。在進(jìn)行焊接前須用細(xì)砂紙對(duì)電路板的銅箔進(jìn)行打光，在對(duì)每一個(gè)引腳用鋒利的小刀進(jìn)行刮亮的步驟時(shí)必須小心，一方面是安全問題，另一方面是為了保證電路板不受到破壞以免更換電路板，隨后鍍錫REF_Ref22220\r\h[19]。電路板小孔從正面插入電阻，電阻引腳留2~5mm，在板的另一面，使用電烙鐵把電阻的引腳焊在銅箔上，焊接過程需要把控好時(shí)間，時(shí)間不宜過長過短，一般控制在2~3秒鐘。將電阻引腳焊接后，把較大件的元器件也通過電烙鐵小心焊接。焊接完成后的檢查。用萬用表的蜂鳴檔，將萬用表的電筆接觸到需要檢測(cè)位置的兩端，如果萬用表發(fā)出聲響，就代表著焊接不存在缺陷，電路通路。本設(shè)計(jì)采用的PCB電路板是雙面板，雙面板不僅面積勝過單面板一倍，而且該板更合適用于復(fù)雜的電路上。根據(jù)PCB的繪制和制作，本設(shè)計(jì)的PCB電路圖如圖4-1所示。圖5-1PCB電路圖5.2軟硬件聯(lián)合調(diào)試過程硬件調(diào)試是在將各元器件都根據(jù)布局通過焊接方式焊接在電路板上后，通過對(duì)電路和對(duì)整體設(shè)計(jì)硬件一系列的調(diào)試后，發(fā)現(xiàn)硬件存在的問題并給予及時(shí)的糾正。檢查電路：在對(duì)設(shè)計(jì)硬件通電調(diào)試前，對(duì)照原理圖的線路布線順序認(rèn)真的檢查是否存在有連接和未連接的錯(cuò)誤，以免造成通電后電路無法通電情況。通電檢查：在確保電路板電源端沒有短路狀況后，根據(jù)本設(shè)計(jì)所需要的電源電壓進(jìn)行通電。隨便就觀察裝置存在問題，如冒白煙、發(fā)出不正常氣味、不尋常的聲音、有連接部位發(fā)光、元器件發(fā)熱發(fā)燙，如果存在以上任一現(xiàn)象，須立馬關(guān)閉電源，根據(jù)問題現(xiàn)象排除故障才可以重新接通電源。軟件調(diào)試就是通過軟件對(duì)設(shè)計(jì)中編寫的代碼進(jìn)行匯編，程序中的錯(cuò)誤就是利用匯編去發(fā)現(xiàn)的，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后再進(jìn)行修改。先單步調(diào)試連續(xù)調(diào)試和先獨(dú)立后聯(lián)機(jī)調(diào)試是軟件調(diào)試中的兩個(gè)方法。先單步調(diào)試后連續(xù)調(diào)試：首先程序中的語法錯(cuò)誤和邏輯順序錯(cuò)誤都是需要用軟件對(duì)程序進(jìn)行匯編后才能發(fā)現(xiàn)的REF_Ref22511\r\h[20]。然后再使用單步運(yùn)行調(diào)試程序?qū)@些錯(cuò)誤進(jìn)行修改，因?yàn)橄肓私猱?dāng)每一條程序運(yùn)行每一條指令后得到的執(zhí)行結(jié)果和發(fā)現(xiàn)程序中的錯(cuò)誤，就得需要單步調(diào)試。在一般情況下，都是先進(jìn)行斷點(diǎn)調(diào)試，為的就是把錯(cuò)誤放小到程序段中，也是為了縮短調(diào)試中所耗費(fèi)的時(shí)間，隨后再進(jìn)行單步調(diào)試發(fā)現(xiàn)程序中的錯(cuò)誤存在哪里。假如單步調(diào)試沒有錯(cuò)誤后，就可以進(jìn)行連續(xù)調(diào)試。整體程序連續(xù)調(diào)試就用中斷操作，找到錯(cuò)誤點(diǎn)的具體錯(cuò)誤范圍就利用斷點(diǎn)調(diào)試。先獨(dú)立后聯(lián)機(jī)：獨(dú)立程序調(diào)試就是先對(duì)單片機(jī)中的各模塊部分進(jìn)行獨(dú)立的調(diào)試，確保每個(gè)模塊的程序都無錯(cuò)誤能夠進(jìn)行正常的運(yùn)行。當(dāng)每個(gè)模塊的獨(dú)立調(diào)試都運(yùn)行正常，獨(dú)立調(diào)試就調(diào)試完畢了，最后再把每個(gè)模塊連接在一些進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。單片機(jī)的調(diào)試使系統(tǒng)可以穩(wěn)定的運(yùn)行。5.3調(diào)試過程遇的問題6總結(jié)與展望6.1總結(jié)本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了一款能夠通過遙控鑰匙、方向盤按鍵和手勢(shì)識(shí)別來控制對(duì)汽車車門來進(jìn)行開啟和關(guān)閉，并在液晶屏上顯示車門開關(guān)的狀態(tài)的遙控車門控制裝置的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠達(dá)到預(yù)期的功能和狀態(tài)。為了完成本系統(tǒng)，主要做了以下工作：(1)根據(jù)本次設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)的要求，通過查閱書籍和文獻(xiàn)材料，軟件部分和硬件部分的整體設(shè)計(jì)方案能夠合理的提出，也確定了系統(tǒng)硬件重要的模塊。(2)首先對(duì)系統(tǒng)的電路原理圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，再繪制了PCB圖。系統(tǒng)用STC89C52RC單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)控制核心，在用戶距離汽車一定的距離內(nèi)可通過遙控對(duì)車門進(jìn)行開啟或關(guān)閉，也可用戶在主駕駛位置通過車把手的按鍵進(jìn)行車門的開啟或關(guān)閉，液晶屏上顯示車門的開關(guān)狀態(tài)，讓用戶能夠及時(shí)的知曉車門的開關(guān)狀態(tài)。(3)在之前的課程中進(jìn)行過C語言的學(xué)習(xí)，C語言一種能夠以簡(jiǎn)單易懂的方式對(duì)編寫的代碼進(jìn)行編譯，并且還具備著兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，高級(jí)語言和匯編語言，能相對(duì)的減少工作量。(4)系統(tǒng)的原理圖的設(shè)計(jì)以及PCB圖的繪制都是通過AltumDesigner軟件。(5)為了保持系統(tǒng)程序的可靠程度和可行性，通過Keil軟件對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，保證了程序上沒有邏輯上的錯(cuò)誤，確定了程序能夠完美運(yùn)行。6.2展望雖然本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠達(dá)到預(yù)期的效果和功能，但由于個(gè)人的能力因素，并不能把系統(tǒng)做到更好，且功能的開發(fā)也有一定的欠缺，還需要進(jìn)一步的改進(jìn)。(1)雖然遙控的功能能在一定距離內(nèi)控制車門的開啟和關(guān)閉，但作為一個(gè)物品可能也會(huì)由于使用者的疏忽而丟失，導(dǎo)致下次無法開啟汽車車門。并且遙控需要電量供應(yīng)，所以時(shí)常需要對(duì)遙控鑰匙進(jìn)行充電或更換電池，也會(huì)對(duì)用戶的使用造成不便。(2)汽車車門關(guān)閉的問題。汽車車門在日常長時(shí)間的使用，也回對(duì)車門本身造成一個(gè)的損耗，可能會(huì)造成汽車車門關(guān)閉不嚴(yán)的問題。市面上的電吸門成本較高，造車公司極少用于普通車輛上。本次論文設(shè)計(jì)的