单片机原理及应用课程设计实训报告剖析

1、单片机原理及应用课程设计实训报告班级：计算机科学与技术 141班学生：组长：张广建成员：张校瑄成员：何金蔚成员：韩倩倩目录第一章绪论21.1引言21.2课题任务要求2第二章 系统总体设计22.1小车的机械特性32.2所需程序以及使用的芯片 32.3智能小车控制的基本原理 3第三章 系统硬件设计33.1控制选择33.2小车搭建4第四章 系统软件设计44.1 Linux 系统44.1 Ardui no 软件12第五章实验总结20第一章绪论1.1引言我们所处的这个时代是信息革命的时代， 各种新技术、新思想层 出不穷，纵观世界范围内智能汽车技术的发展， 每一次新的进步无不 是受新技术新思想的推动。随着

2、汽车工业的迅速发展，传统的汽车的发展逐渐趋于饱和。 伴 随着电子技术和嵌入式的迅猛发展， 这使得汽车日渐走向智能化。智 能汽车由原先的驾驶更加简单更加安全更加舒适， 逐渐的向智能驾驶 系统方向发展。智能驾驶系统相当于智能机器人，能代替人驾驶汽车。 它主要是通过安装在前后保险杠及两侧的红外线摄像机，对汽车前后 左右一定区 域进行不停地扫描和监视。计算机、电子地图和光化学 传感器等对红外线摄像机传来的信号进行分析计算，并根据道路交 通信息管理系统传来的交通信息，代替人的大脑发出指令，指挥执行 系统操作汽车。12课题任务要求一是增强学生的动手能力，众所周知，现在企业的招聘需要学生 有动手能力，能够动

3、手参与项目，能够把书本上面的知识更深层次的 理解，并运用到项目中来；二是为了让学生更了解单片机小车的工作 原理。并让学生能够学会在项目中独立、 合作完成项目，不仅仅是完 成自己应该完成的项目部分，更要把整个项目流程都深刻了解， 这样 才能更好的完成项目。第二章系统总体设计2.1小车的机械特性小车采用的是一辆四轮车车模，通过 2个电极控制轮胎的转动， 前后轮根据转速不同和运转情况控制小车前进后退或者转弯。2.2所需程序以及使用的芯片VM虚拟机运行Linux系统、Dreamweave、Arduino，A8开发板，小车开发板，小车模版，轮胎及各种接线，电极等等2.3智能小车控制的基本原理能够用虚拟机

4、运行Linux系统，并把Linux写入开发板，搭建服 务器，通过虚拟机编写网页代码控制开发板。 通过开发板控制小车开 发板，用软件Arduino控制，实现网页控制，有能力的增加辅助功能; 使网页UI更加美观等等。第三章 系统硬件设计3.1控制选择通过虚拟机网页控制、蓝牙控制（增加功能）3.2小车搭建321基础模块A8开发板通过网线连接PC虚拟机，Linux系统移植进入开发板，搭建服务 器，调用Arduino开发板。322蓝牙模块连接蓝牙模块至A8开发板，通过串口调试app连接蓝牙控制Arduino小车第四章系统软件设计4.1 Linux 系统4.1.1 Linux的环境搭建ctr+al+t:默

5、认的路径在家目录ct叶shift+n:默认的路径为上一次终端所处在的路径linu xub un tu:$linux:当前登录用户名.ubuntu:主机名:和$之间:当前用户所处在的工作路径.windows下的工作路径如C:lntelLogslinux下的工作路径是：/././:代表的是/home/linux 这个路径.（家目录）.Is(list):列出当前路径下的文件名和目录名.Is -a(all):列出当前路径下的所有文件和目录名，包括了隐藏文件.：当前路径.:上一级路径Is -I:以横排的方式列出文件的详细信息total 269464(当前这个路径总计所占空间的大小，单位是K)drwxr-

6、xr-x 3 linux linux 4096 Dec 4 19:16 Desktop第一个位置：代表的是文件的类型.linux系统下的文件类型有以下几种.b:块设备文件c:字符设备文件d:directory, 目录-:普通文件.l:连接文件.s:套接字文件.p:管道文件.rwxr-xr-x:权限r:读权限-:没有相对应的权限w:写权限x:可执行权限修改权限：chmod u-或者+r/w/x 文件名chmod g-或者+r/w/x 文件名chmod o-或者+r/w/x 文件名第一组:用户权限第二组:用户组的权限第三组:其他用户的权限.chmod三个数(权限)文件名首先根据你想要的权限生成二进

7、制数，再根据二进制数转换成十进制的三 位数rwxr-x-wx1111010117 5 3chmod 753文件名rwx-xr-x第二个位置上的数字：对应目录下的子文件个数，如果是非目录，则数字是1第三个位置：用户名(文件创造者).第四个位置：用户组的名字(前边的用户所处在的用户组的名字).第五个位置：对应文件所占的空间大小(单位为b)第六八个位置:Dec 4 19:16时间戳(最后一次修改文件的时间)最后一个位置：文件名操作文件：1. 创建一个普通文件:touch文件名2. 删除一个文件：rm(remove)文件名3. 新建一个目录：mkdir(make directory) 目录名递归创建目

8、录：mkdir -p 目录1/目录2/目录34. 删除一个目录:rmdir目录名./仅删除一个空目录rm -rf目录名/删除一个非空目录5. 切换目录(change directory):cd 路径linux下的路径分两种相对路径：以.(当前路径)为起点.绝对路径：以/(根目录)为起点，用相对路径的方式进入Music:cd ./Music用绝对路径的方式进入 Desktop:cd /home/li nu x/Desktop返回上一级:cd .返回加家目录的三种方式(1) .cd(2) .cd (3) .cd /home/li nux进入到1目录里并创建一个2普通文件，再退回上一级，并且删除1目

9、录6. 拷贝文件.cp(copy)路径1/源文件 路径2:把路径1下的文件拷贝到路径2下 cp路径1/源文件 路径2/目标文件：把路径1下的文件拷贝到路径2下并 且重命名位目标文件.cp(copy) -r 路径1/目录名 路径2:把路径1下的目录拷贝到路径2下7. 剪切文件mv(move)路径1/源文件 路径2:把路径1下的文件剪切到路径2下 mv路径1/源文件 路径2/目标文件：把路径1下的文件剪切到路径2下并 且重命名位目标文件mv源文件目标文件:重命名文件mv路径1/目录名 路径2:把路径1下的目录剪切到路径2下8. clear:清屏9. exit 退出终端vi编辑器.vi文件名：如果文

10、件不存在则创建并打开如果文件已存在，则直接打开底行模式下的快捷操作1, 对第a行到第b行进行复制：航标a,行标by,enter回车，再把光标移动到 你想要粘贴位置的上一行，输入p即可2, 对第a行到第b行进行删除：航标a,行标bd,enter回车3, 对第a行到第b行进行剪切：航标a,行标bd,enter回车，再把光标移动到 你想要粘贴位置的上一行，输入p即可gcc编译器.gcc文件名:编译成功的话，会在当前目录生成一个a.out可执行程序执行程序：./a.out当然也可以指定可执行程序的名字，命令如下：gcc文件名-o可执行程序名 linux系统的库文件:静态库：.a结尾动态库:.so结尾

11、自己制作一个动态库.首先写一个简单的c功能函数编译成动态库：gcc -fPIC -shared文件名-o lib 库文件名.so在linux系统下.程序运行时默认搜素库的路径是/lib把库拷贝到/lib下:cp lib库文件名.so /lib错误提示:permissiondenied(权限不足)方法:sudo cp lib 库文件名.so /lib 提示让你输入密码1:sudo暂时将普通用户的权限提高到root用户权限再编译一个c应用程序,在程序中来调用库里实现的函数gcc应用程序名-l库名(注意是去掉lib和.so的库名)操作文件：open():打开一个文件read():从文件里边读出数据w

12、rite()向文件里写入数据close()/ 关闭文件man手册:man 2函数名 ope n:头文件#i nclude #i nclude #in clude vfcn tl.h1.1 nt ope n(const char *path name, int flags);/仅限于打开一个已存在文件参数1:文件的路径参数2:打开方式的标志O_RDONL Y,/只读方式打开O_WRONL Y只写方式打开O_RDWR./可读可写方式打开返回值：打开成功:返回一个正数(文件描述符)打开失败:-12.1 nt ope n(const char *path name, int flags, mode_t

13、 mode);/可以打开一个不存在的文件参数1:文件的路径参数2:打开方式的标志O_RDONL Y,/只读方式打开O_WRONL Y只写方式打开O_RDWR./可读可写方式打开如果文件不存在必须|O_CRAET创建该文件参数3:权限 数比如:0666返回值：打开成功:返回一个正数(文件描述符)打开失败:-1write:头文件：#include typedef int ssize_tssize_t write(i nt fd, const void *buf, size_t coun t);参数1:就是open函数的返回值，文件描述符参数2:你想要写入的数据参数3:你想要写入的数据的字节大小返回

14、值：写入成功:返回的是写入的字节大小写入失败:-1strle n:实际长度 sizeof:数组的大小4.1.2 Linux的移植及调试linux系统的启动步骤1. 运行uboot（初始化硬件，引导系统内核的加载）2. 内核的运行（zlmage,linux 的内核）.3. 识别文件系统（类似于C盘,D盘,E盘）.是rootfs.tgz系统二内核+文件系统.挂载系统.要对uboot环境信息进行设置首先把拨码开关拨到0000位置.选择uboot的启动方式.uboot从外存启动.1. 找到自己的COM口号;打开putty2. 选中Serial,把波特率改为115200,端口号改为自己的端口号 ，Flo

15、wcontrlo 选择 none3. 开启电源,会出现一个倒计时，在倒计时完成之前，随便敲一个键盘.4. 输入命令print可以显示uboot的打印信息确保：ipaddr=00代表开发板的ip地址serverip=00代表 ubuntu 的 IP 地址bootargs二root二 nfsn fsroot=00:/source/rootfsip=00 in it=/li nuxrc con sole二ttySAC0,115200打开虚拟机：1. 进入到/tftpboot 目录下.把zImage拖到虚拟机,前加

16、cp ,后加./使用ls查看一下是否出现zImage2. cd /source把rootfs这个压缩包拖到虚拟机，前加cp ,后加./使用ls查看一下是否出现rootfs.tgz3. 解压命令：sudo tar -xvf rootfs.tgz要让你输入密码；输入1回车即可,密码是不可见的. 再用ls查看是否多了一个蓝色的文件rootfs.4. 修改ubuntu的ip地址.找至 U wiffi 图标，点击选中 edit conn ecti on-IPV4 set in g-ma nu al-add ipn etmaskgateway00192.16

17、8.1.1点击保存.关闭窗口 .再打开图标选中wired connection1再看ip是否改回 来了.5. 网线连接开发板和电脑在 putty 界面输入:pi ng 00如果host 00 is alive,这是挂载系统很好的征兆.not alive的话需要关闭电脑的无线网输入boot或者重启开发板不要再按下任何键了，如果出现#艮快就要挂载成功了女口果出现 TTTTTTTTTTTTTT在 ubuntu 输入命令:sudo service tftpd-hpa restart其中sudo的作用是暂时将用户的权限提升到超级用户（root）的权限.如果出现

18、 Please press En ter to activate this con sole.代表系统挂载成功.通过gcc编译生成的程序不能在开发板上运行.通过命令file a.out看到文件的格式为intel 30386,说明这是X86格式的 程序,只能PC上运行而不能在arm板上运行,解决措施,使用交叉编译器来编译.交叉编译器的配置：将 arm-cortex_a8-linux-gnueabi.tar.bz2拖至U ubuntu 的家目录解压命令tar -xvf arm-co叶tab 键自动补齐，用ls查看是否生成 arm-cortex_a8 个目录.配置交叉编译器：sudo vi /etc

19、/bash.bashrc 文件在最后一行添加 export PATH=$PATH:/home/linux/arm-cortex_a8/bin保存并退出文件保存完成后重启文件：source /etc/bash.bashrc重启成功后输入 arm-cor+tab 键会自动补齐成 arm-cortex_a8-linux-gnueabi-代表交叉编译器配置成功.利用交叉编译器编译程序：arm-cortex_a8-linux-gnueabi-gcc文件名，并将生成的可执行程序拷贝至卩 /source/rootfs下然后再到putty上执行./a.out就可以在开发板上运行程序了4.1 Arduino 软

20、件viod setup()端口的配置；void loop()任务的执行;arduino之呼吸灯实验：int led=13;void setup()pi nM ode(led,OUTPUT);void loop()digitalWrite(led,HIGH);delay(1000);digitalWrite(led,LOW);delay(1000);渐变灯：暗- 亮- 暗PWM波:可调脉冲宽度波.3,5,6,9,10,11这几个端口可以输出pwm波analogWrite(pin, value)/输出 pwm波pin:管脚号35,6,9,10,11中的任意一个value:0255中的任何一个数：0

21、:占空比为0%255:占空比位100%远程视频监控步骤：1将 jpegsrc.v8b.tar.gz（ 图片库）和 mjpg-streamer-code-182.tar.gz（ 视频查看软件）拷贝到ubuntu的家目录2. 解压缩tar xvf jpegsrc.v8b.tar.gz3. cd jpeg-8b4. ./c on figure / 创建 Makefile 文件5. make6. sudo make in stall /安装程序运行时，默认寻找的头文件的路径在/usr/include, 库文件的路径/libcd /usr/local/i ncludesudo cp * /usr/i n

22、cludecd /usr/local/libsudo cp libjpeg* /lib7. 切换到家目录:cd移植查看视频的软件：tar xvf mjpg-streamer-code-182.tar.gzcd mjpg-streamer-code-182cd mjpg-streamermake clea n /清除已经编译过的程序make运行查看视频的软件:sudo ./start.sh打开火狐浏览器在地址栏输入:8080若发现视频绿屏先强制结束程序运行：ctl+c.解决方法：修改 start.sh将第30行的-y 删除看看是否虚拟机识别到摄像头:ls /dev/video0

23、地址栏输入::8080/?action二stream查看视频信息:8080/?action=snapshot截屏图片，点击 save imageas可以保存图片wi ndows运行之前会有一个系统的引导代码叫BIOS与windows类似,linux 启动之前也有这样的一段代码叫做 bootloader bootloader有很多种，我们选用其中的一种叫做 uboot.相关代码Che.c #i nclude cgic.h#i nclude #i nclude #in clude #in clude vfcn tl.h#in clude void zigbee_

24、serial_i nit(i nt fd) 一 一struct termios opti ons;tcgetattr(fd, &opti on s);optio ns.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD);options.c_cflag &= CSIZE;optio ns.c_cflag &二 CRTSCTS;opti on s.c_cflag |= CS8;optio ns.c_cflag &二 CSTOPB;optio ns.c_iflag |= IGNPAR;optio ns.c_iflag &二 (BRKINT | INPCK | ISTRIP | ICRNL | I

25、XON);/optio ns.c_ccVTIME = 2; optio ns.c_ccVMIN = 12;optio ns.c_oflag = 0; optio ns.c_lflag = 0;cfsetispeed(&optio ns, B115200); cfsetospeed(&optio ns, B115200); tcsetattr(fd,TCSANOW,&optio ns);int cgiMai n()int fd;char a=1;cgiHeaderCo nten tType(text/htmlnn);fprin tf(cgiOut,n);fprin tf(cgiOut,n);fp

26、rin tf(cgiOut,n”);fprin tf(cgiOut,n);fprintf(cgiOut,SMART CARn);fprin tf(cgiOut,v/titlen);fprin tf(cgiOut,);fprin tf(cgiOut,v/headn);fprin tf(cgiOut,n);fprintf(cgiOut,n);fprin tf(cgiOut,n);fprin tf(cgiOut,vformacti on二./cgi-b in/keyi.cgimethod=post n);fprin tf(cgiOut,n);fprin tf(cgiOut,n);fprin tf(c

27、giOut,&n bsp ;&n bsp ;&n bsp;&n bsp;n);fprin tf(cgiOut,);fprin tf(cgiOut,&n bsp ;&n bsp ;&n bsp;&n bsp;n);fprin tf(cgiOut,n);fprintf(cgiOut,n);fprin tf(cgiOut,v/formn);fd=ope n(/dev/ttyUSB0,O_RDWR);if(-1=fd)fprintf(cgiOut,open usart failedn);zigbee_serial_i nit(fd);if(cgiFormSuccess=cgiFormSubmitCli

28、cked(up)a=2;write(fd, &a,1); if(cgiFormSuccess=cgiFormSubmitClicked(dow n)a=1;write(fd, &a,1); if(cgiFormSuccess=cgiFormSubmitClicked(right)a=4;write(fd, &a,1); if(cgiFormSuccess=cgiFormSubmitClicked(left)a=3;write(fd, &a,1); if(cgiFormSuccess=cgiFormSubmitClicked(stop)a=0;write(fd, &a,1);fprin tf(c

29、giOut,v/bodyn);fprin tf(cgiOut,v/htmln);close(fd);retur n 0;Test.c#i nclude #i nclude #i nclude #i nclude #in clude vfcn tl.h int main (i nt argc, const char *argv) int fd;char buff20=0;fd=ope n(/dev/ttyUSB0,O_RDWR); if(-1=fd)prin tf(open failed n);retur n -1;while(1)read(fd,buff,sizeof(buff);retur n 0;单片机代码void setup()pi nM ode(2,OUTPUT);pi nM ode(4,OUTPUT);pi nM ode(6,OUTPUT);pi nM od