双车无线通信系统(附件)【字数：9722】
摘 要本文主要设计了一个双车无线通信系统，能够实现两小车之间的相互通信以及一起完成一些设定的功能。系统由STM32F103芯片、电源模块、WIFI无线通信模块、串口屏显示模块以及电机驱动模块等组成。本次设计采用STM32F103微处理器作为核心控制芯片，利用PWM技术以及电机驱动模块来实现小车速度及方向上的控制，使用两个WIFI模块ESP-12S实现两车之间的相互通信，并通过串口屏实时显示出通信的内容，最终小车根据通信的内容完成相应的功能。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景与意义 1
1.2国内外现状与发展趋势 1
1.3本课题的主要研究内容 1
第二章 系统总体方案设计 3
2.1系统实现的主要功能 3
2.2 系统总体设计方案 3
第三章 系统的硬件电路设计 5
3.1 主控芯片的选用 5
3.2 电机驱动模块 6
3.3 无线通讯模块 7
3.4 显示屏驱动模块 9
3.5 电源管理模块 10
3.5.1 TPS5430稳压电路 10
3.5.2 ADP3339AKCZ3.3稳压电路 11
第四章 系统的软件设计 13
4.1软件开发平台 13
4.2系统软件的设计 13
4.3各部分软件设计 15
4.3.1 显示屏驱动软件设计 15
4.3.2 无线通讯模块驱动软件设计 16
4.3.3电机驱动软件设计 17
第五章 系统的调试 19
5.1 电源模块的调试 19
5.2 WIFI通信模块的调试 19
5.3 串口屏的调试 20
5.4电机驱动模块的调试 21
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附录 25
附录A系统原理图 25
附录B程序代码 26
第一章 绪论
本章节首先介绍智能车的研究背景和意义，然后分析智能车在国内外的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
研究现状，以及当前研究机构取得的一些成果，最后我们介绍这次设计研究的主要内容和要实现的功能。
1.1课题研究的背景与意义
随着科学水平的飞速发展和人民生活水平的提高，汽车已经逐渐落入每家每户，成为大家出行的代步工具，汽车在拥挤的道路上如何保障安全，减少事故的发生成为了我们研究的焦点。虽然操纵一辆汽车对于大多数人来说并不是一件难事，但人往往会由于精神状态、个人操作习惯不良、对紧急情况的应变能力等因素导致车祸的发生。因此无人驾驶便成了当今社会的研究热点，现如今无人驾驶技术虽然尚未普及，但在不久的将来它一定会替代人工驾驶，成为社会的主流，它的普及不但能够大量减少交通事故，还可以起到节能减排的作用，大大提高人们的生活质量。在路况复杂的道路上实现无人驾驶，一个必不可少的条件就是车与车之间要能实现相互通信，并根据通信的内容及时作出反应。我本次的项目设计是建立一个双车无线通信系统，实现两车之间的相互通信与协作，这与无人驾驶技术的实现密切相关，因此我认为本次课题的研究内容是非常具有现实意义的。
1.2国内外现状与发展趋势
国外大概从上世纪50年代初，就开始有了智能车方向的研究，到了90年代初，对智能车的研究已经逐步进入大规模、系统化的趋势，特别是在美国卡内基梅陇大学机器人研究所研制出Navlab系列的自主车辆后，这项研究为外国智能车辆奠定了主要的研究方向。而在国内对智能车的研究始于上世纪80年代，相对于国外较晚，但现如今也取得了非常显著的成果，早在1992年，国防科技大学就研制出了中国历史上的第一辆无人驾驶汽车，时隔七年后，第一辆城市无人驾驶汽车在上海交通大学诞生了，2011年由国防科技大学研制的无人车红旗Q3成功地通过了高速无人驾驶实验，这是我国无人车历史上的一次重大突破。到2020年，我们不再需要担忧汽车追尾的问题，汽车会自己检测到与汽车的距离，距离过近，它就会自动刹车。到了2030年，我们只需控制方向盘就能在路况复杂的道路上行驶了。
1.3本课题的主要研究内容
基于无线通信模块的双车全双工通信系统硬件由电源模块、电机驱动模块、通讯模块、辅助模块等组成。同时，设计双车通信系统的协议，实现两车之间的实时通信，并传输两车之间的联动控制信息。该系统主要以STM32F103芯片为核心，控制两个WIFI模块之间的相互通信，通过显示屏实时显示通信内容，并制订双车通信协议，使小车根据通信协议完成相应的功能。研究课题主要包括以下几个部分：
1、绪论部分：介绍国内外智能车的研究现状及研究意义，并简要介绍了研究的主要内容。
2、系统方案设计：从双车无线通信的需求出发，简单介绍系统中各部分的技术原理及实现方式，并绘制系统整体框图；
3、系统的硬件设计部分：将本系统中包含的主控电路、电源管理电路、无线通信电路、电机驱动电路、显示屏驱动电路等进行原理设计，为硬件版图设计做好准备；
4、系统的软件设计部分： 其中包含各个单元的软件实现方法，能够给分别出系统软件的设计流程图；
5、总结：对本课题的实现过程进行技术总结，并分析本项目的实现效果，展望双车无线同信技术在未来相关行业的应用前景。
第二章 系统总体方案设计
2.1系统实现的主要功能
1、通过STM32单片机输出四路PWM波，驱动直流电机，控制小车的速度和方向。
2、两个小车能够相互握手建立无线通讯，相互发送和接收消息，在显示屏上显示出通信的内容。
3、制订双车无线通信系统通信协议，使小车能够根据协议完成一起启动，一起停车，一起拐弯以及超车的功能。
2.2 系统总体设计方案
双车无线通信系统主要包含电机驱动、无线通信、显示屏驱动、电源管理等子系统，具体设计方案如下：
1、电机驱动电路的设计：由于车模上使用的电机是直流电机，因此为了增强单片机单元的驱动能力，我们使用L298N电机驱动模块控制电机。L298N电机驱动模块具有驱动能力强、发热量低、控制简单的特点，其最大带载功率达到25W，满足了本项目中直流电机的驱动要求。同时，本模块为双H桥驱动，可以同时驱动两路电机，即从L298N模块的“IN1”、“IN2”输入PWM信号控制电机1的转速和方向；从L298N模块的“IN3”、“IN4”输入PWM信号控制电机2的转速和方向；用于驱动单车左右电机的4路PWM信号由STM32F103单片机输出，通过使能单片机内部TIM3定时器，控制其PA6、PA7、PB0、PB1四个管脚输出四路PWM波，且PWM的占空比可通过程序进行设定。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景与意义 1
1.2国内外现状与发展趋势 1
1.3本课题的主要研究内容 1
第二章 系统总体方案设计 3
2.1系统实现的主要功能 3
2.2 系统总体设计方案 3
第三章 系统的硬件电路设计 5
3.1 主控芯片的选用 5
3.2 电机驱动模块 6
3.3 无线通讯模块 7
3.4 显示屏驱动模块 9
3.5 电源管理模块 10
3.5.1 TPS5430稳压电路 10
3.5.2 ADP3339AKCZ3.3稳压电路 11
第四章 系统的软件设计 13
4.1软件开发平台 13
4.2系统软件的设计 13
4.3各部分软件设计 15
4.3.1 显示屏驱动软件设计 15
4.3.2 无线通讯模块驱动软件设计 16
4.3.3电机驱动软件设计 17
第五章 系统的调试 19
5.1 电源模块的调试 19
5.2 WIFI通信模块的调试 19
5.3 串口屏的调试 20
5.4电机驱动模块的调试 21
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附录 25
附录A系统原理图 25
附录B程序代码 26
第一章 绪论
本章节首先介绍智能车的研究背景和意义，然后分析智能车在国内外的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
研究现状，以及当前研究机构取得的一些成果，最后我们介绍这次设计研究的主要内容和要实现的功能。
1.1课题研究的背景与意义
随着科学水平的飞速发展和人民生活水平的提高，汽车已经逐渐落入每家每户，成为大家出行的代步工具，汽车在拥挤的道路上如何保障安全，减少事故的发生成为了我们研究的焦点。虽然操纵一辆汽车对于大多数人来说并不是一件难事，但人往往会由于精神状态、个人操作习惯不良、对紧急情况的应变能力等因素导致车祸的发生。因此无人驾驶便成了当今社会的研究热点，现如今无人驾驶技术虽然尚未普及，但在不久的将来它一定会替代人工驾驶，成为社会的主流，它的普及不但能够大量减少交通事故，还可以起到节能减排的作用，大大提高人们的生活质量。在路况复杂的道路上实现无人驾驶，一个必不可少的条件就是车与车之间要能实现相互通信，并根据通信的内容及时作出反应。我本次的项目设计是建立一个双车无线通信系统，实现两车之间的相互通信与协作，这与无人驾驶技术的实现密切相关，因此我认为本次课题的研究内容是非常具有现实意义的。
1.2国内外现状与发展趋势
国外大概从上世纪50年代初，就开始有了智能车方向的研究，到了90年代初，对智能车的研究已经逐步进入大规模、系统化的趋势，特别是在美国卡内基梅陇大学机器人研究所研制出Navlab系列的自主车辆后，这项研究为外国智能车辆奠定了主要的研究方向。而在国内对智能车的研究始于上世纪80年代，相对于国外较晚，但现如今也取得了非常显著的成果，早在1992年，国防科技大学就研制出了中国历史上的第一辆无人驾驶汽车，时隔七年后，第一辆城市无人驾驶汽车在上海交通大学诞生了，2011年由国防科技大学研制的无人车红旗Q3成功地通过了高速无人驾驶实验，这是我国无人车历史上的一次重大突破。到2020年，我们不再需要担忧汽车追尾的问题，汽车会自己检测到与汽车的距离，距离过近，它就会自动刹车。到了2030年，我们只需控制方向盘就能在路况复杂的道路上行驶了。
1.3本课题的主要研究内容
基于无线通信模块的双车全双工通信系统硬件由电源模块、电机驱动模块、通讯模块、辅助模块等组成。同时，设计双车通信系统的协议，实现两车之间的实时通信，并传输两车之间的联动控制信息。该系统主要以STM32F103芯片为核心，控制两个WIFI模块之间的相互通信，通过显示屏实时显示通信内容，并制订双车通信协议，使小车根据通信协议完成相应的功能。研究课题主要包括以下几个部分：
1、绪论部分：介绍国内外智能车的研究现状及研究意义，并简要介绍了研究的主要内容。
2、系统方案设计：从双车无线通信的需求出发，简单介绍系统中各部分的技术原理及实现方式，并绘制系统整体框图；
3、系统的硬件设计部分：将本系统中包含的主控电路、电源管理电路、无线通信电路、电机驱动电路、显示屏驱动电路等进行原理设计，为硬件版图设计做好准备；
4、系统的软件设计部分： 其中包含各个单元的软件实现方法，能够给分别出系统软件的设计流程图；
5、总结：对本课题的实现过程进行技术总结，并分析本项目的实现效果，展望双车无线同信技术在未来相关行业的应用前景。
第二章 系统总体方案设计
2.1系统实现的主要功能
1、通过STM32单片机输出四路PWM波，驱动直流电机，控制小车的速度和方向。
2、两个小车能够相互握手建立无线通讯，相互发送和接收消息，在显示屏上显示出通信的内容。
3、制订双车无线通信系统通信协议，使小车能够根据协议完成一起启动，一起停车，一起拐弯以及超车的功能。
2.2 系统总体设计方案
双车无线通信系统主要包含电机驱动、无线通信、显示屏驱动、电源管理等子系统，具体设计方案如下：
1、电机驱动电路的设计：由于车模上使用的电机是直流电机，因此为了增强单片机单元的驱动能力，我们使用L298N电机驱动模块控制电机。L298N电机驱动模块具有驱动能力强、发热量低、控制简单的特点，其最大带载功率达到25W，满足了本项目中直流电机的驱动要求。同时，本模块为双H桥驱动，可以同时驱动两路电机，即从L298N模块的“IN1”、“IN2”输入PWM信号控制电机1的转速和方向；从L298N模块的“IN3”、“IN4”输入PWM信号控制电机2的转速和方向；用于驱动单车左右电机的4路PWM信号由STM32F103单片机输出，通过使能单片机内部TIM3定时器，控制其PA6、PA7、PB0、PB1四个管脚输出四路PWM波，且PWM的占空比可通过程序进行设定。
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