儿童校车安全监管系统设计和实现软件工程专业

儿童校车安全监管系统Safety Supervision System of School Bus for Children摘 要青少年的安全健康是备受国家和社会关注的话题，尤其是儿童校车的安全监管问题。为此，本文设计了一个儿童校车安全监管系统，其控制核心为STC89C52单片机，主要功能模块包括数据显示模块、语音播报模块、射频读写模块、速度检测模块、超速警示及远程通报、门禁控制模块等。系统可检测并显示车速，若车速超过预设值将启动蜂鸣器警示，并由无线模块将超速信息进行远程通报。学生乘车时需先刷卡读取信息，到站后需刷卡下车，此时语音将提示学生下车。当系统识别已乘车学生尚未下车时，校车车门将无法关闭。此外，系统可对乘车卡进行清除绑定或者注册绑定，并通过按键设置车速限值。本系统经济实用、操作简单，可为当前儿童校车的安全运行和监管提供有力的辅助作用，一定程度上保证乘车儿童的安全。关键词：安全；GSM；RC522；WT588AbstractThe safety and health of adolescents is a topic of great concern to the state and society, especially the safety supervision of school buses for children. Therefore, this paper designs a safety supervision system for children's school bus, whose control core is STC89C52 single chip computer. The main function modules include data display module, voice broadcast module, radio frequency reading and writing module, speed detection module, overspeed warning and remote notification, access control module, etc. The system can detect and display the speed. If the speed exceeds the preset value, the buzzer warning will be activated, and the wireless module will communicate the speeding information remotely. Students should first swipe their cards to record information, and then confirm their arrival by swiping their cards. At this time, they will be prompted to get off by voice. The school bus door will not be closed when the system recognizes that the students who have already taken the bus have not yet got off. In addition, the system can clear the binding or register the binding of the passenger card, and set the speed limit by pressing keys. This system is economical, practical and easy to operate. It can provide a powerful auxiliary role for the safe operation and supervision of children's school buses, and to a certain extent, ensure the safety of children riding on buses.Keywords：security; GSM; RC522; WT588 -29-目录摘 要IAbstractII1 引言11.1 选题背景及实际意义11.2 课题研究现状11.3 本文的研究方法22 系统设计方案32.1 整体设计方案32.2 主控制器方案32.3 报警模块方案42.4 远程报警方案42.5 转速检测方案42.6 IC卡识别方案42.7 语音提示方案43系统硬件设计53.1 主控制器电路53.2 显示电路设计53.3 报警电路63.4 转速检测电路73.5 GSM电路73.6 IC卡读写电路83.7 语音提示电路93.8 电机驱动电路93.9 按键电路104 系统软件设计114.1 系统整体软件设计114.2按键扫描子程序设计134.3 GSM模块操作软件设计134.4 RC522软件设计15第5章系统调试165.1 系统软件调试165.2 硬件组装调试185.3 系统上电液晶显示测试205.4 车门控制上电测试205.5 速度报警值设置上电测试215.6 卡识别上电测试22参考文献23致谢24附录25附录一 原理图. 25附录二 元器件清单26附录三 PCB图271 引言1.1 选题背景及实际意义2011年11月16日，甘肃省一台载有学生的车子在榆林子镇发生车祸，导致64人伤亡。2011年12月12日，江苏洪某因操作不当，导致载有首羡镇中心小学学生的苏CR1836号大型客车翻倒在西边水沟里，结果使得乘坐在车内23人死伤。2012年12月24日，江西省一辆接送幼儿园学生的校车侧翻进水塘1。当场造成石童家村3名学生不幸去世，另有8名儿童经抢救无效死亡。近些年，校车事故发生频繁，究其原因有几下几点：1、校车司机在驾驶车辆的过程中存在不当的行为。比如超载、超速违规行为、为了赶时间、不按规定的路线行驶、抄不安全的近道、小道行驶。同时，有时候校车司机不在，学校临时把校车安排给没开校车经验的人开，增加了风险。2、原先有关校车安全驾驶的法律法规不完善，没有把相关的责任具体下去，使得校车安全问题没有有效的监管起来，存在不安全的车辆充当校车使用和校车司机没有专业驾驶校车的知识等问题。不过在2012年国务院针对校车安全问题，专门颁布了相关的法律来约束校车安全的驾驶。3、校车安全监管难。尽管相关的法律已经颁布，当要想真正的把校车安全监管起来，需要大量的人力和物力，在现实生活中实施起来比较困难，从而导致了校车监管存在不到位的现象。校车交通事故的发生，给学生们的生活带来了严重影响了，也给家长带来无法弥没的精神痛苦，给学校和社会造成了许多直接和间接的不好的影响影响。长期以来校车超载超载成为了一个难题，以及驾驶员违章驾驶、超速行驶，尽管校车规范早已颁发，但由于很大的人力物力来监管，导致执行十分的困难，有很多漏洞存在。因此，寻找一种有效，便捷的监控系统是当务之急。1.2 课题研究现状关于儿童校车安全系统方面的操作设计思想的开始是始于19世纪末2。当时，一些技术企业在那时已经有了初期的想法和构想，技术企业把对所有的设备做了数据化处理，并把所有初步方案实施在很多的校车运行过程中，儿童校车安全系统的雏形就由此诞生了3。而直到20世纪末的来临，真正意义上的儿童校车安全系统才正式出现。儿童校车安全系统利用了科技方法进行设计，并在搭配了联系设备以及安防设备供应基础上，对儿童乘车方面进行了针对性的安全化设计4。20世纪末的时候，由于国外在科技方案、数据采集以及智能产品制造方面的快速发展，各大产商制设计研究出了一系列的智能产品，这些产品是采用组合的办法设计出智能化的监控管理系统，并用来完成实现对儿童校车安全系统运行的可靠性进行监控5。在那之后，智能化的儿童校车安全系统的雏形就形成了，并且开始逐渐发展起来。在21世纪初，国外的部分国家也针对家用轿车的安全监管系统进行设计和开发，并对一些家用电器产品也进行设计和开发，现已有产品投入使用。2005年，中国举办了第一次世界儿童校车安全系统会议，儿童校车安全系统方面的设备就慢慢的被大家所熟悉。中国漳州地区在本世纪也开始有了儿童校车安全系统，儿童校车安全系统在本地的发展开始逐渐被群众所知晓。2012年底，漳州地区的所有校车都强制安装了具有行驶记录功能的卫星定位系统。目前，国内在这方面技术还并不成熟，特别是因为在这块领域中还没有一个完整公认的标准，并且制作出来的设备会有一些不足之处，而且制作成本也都是比较昂贵的。1.3 本文的研究方法儿童校车安全监管系统的设计，项目中选用了STC89C52单片机来完成本次的主要工作内容。文章先是对选题的背景以及设计进行阐述。了解设计相关技术方案，设计系统整体方案，绘制出系统的架构图。选择多个方案进行对比，确定出系统各个部分的方案，确定具体的器件参数，详细了解器件的性能、设计要求。设计各个功能模块的电路图，对电路图进行详细的分析，最终将各个模块进行连接，建立控制连接关系。C语言通俗易懂，选择C语言实现系统的软件设计，分析个模块功能，设计出流程图，按照模块结构方式以及流程图，先完成系统各个功能块代码设计，最终进行整合。软件和硬件设计好后，对系统进行调试，不断优化，实现系统的设计要求，达到系统功能要求。2 系统设计方案2.1 整体设计方案儿童校车安全监管系统涵盖硬件和软件设计两个方面。内容有数据显示模块、语音播报模块、超速警示、门禁控制、刷卡、速度检测、远程通信、按键以及主控制器。系统通过按键启动校车，液晶显示车速，如果车速超过设置的报警值，则进行蜂鸣器报警，同时通过无线模块发送到手机端，进行远程报警。学生上车时需要进行刷卡，并记录下此学生上车，到站后，必须刷卡下车，同时会进行语音提示，某某学生下车，如果上车的学生没有下车，则无法关门。系统可以对学生和卡之间进行清除绑定或者注册绑定，可以通过按键对车速报警值进行设置。系统结构框图如图2-1所示。图2-1 系统结构框图2.2 主控制器方案方案一：单片机作为系统核心的控制器，是其他所有模块的连接枢纽，设计选用STC89C52。单片机内部有存储模块，内部的存储模块具有超长时间的存储能力，单片机软件设计时通过MCS-51指令完成的，此指令标准在很多器件上都可以使用，通用性很强。这款单片机的能耗也很小，在低功耗方面表现优异，单片机内核是51内核，现在很多单片机都是使用此内核，单片机是最基础入门级8位单片机，在开发设计上也是最简单的，此款单片机内部可完成8K的代码量，如果代码量超过了8K，还可以设计外围代码存储方案，设计满足所有设计需要。单片机在设计出厂后做了加密处理，后期产品中使用后，不会被盗取设计文件，通过任何技术手段也无法进行解密。单片机的执行速度也很快，一般搭配的晶振是11.0592Mhz晶振，单片机的稳定性很强，在很多复杂场景下都可以稳定运行。此单片机最大优势就是成本方面，成本很低，这对于很多设计来说也是最重要的一点，所以这就是为什么在很多产品设计中可以看到它的声影。所以不管是从能耗还是价格等方面都有着很大的优势，运行稳定，性价比高，价格相对便宜，且功耗低，加密性强，此外在系统核心模块的选择上采用STC系列能够有效提高系统的工作效率，能够在工作状态下进行在线运行，让系统工作更加便捷。方案二：选择MSP430型号处理器，人们也把这种单片机叫做混合信号处理器，这种处理器集成了多种电路模块，主要有三种电路模块，第一种是模拟电路模块，第二种是数字电路模块，第三种是微处理器模块。由德国德州仪器公司生产，1996年这种产品开始在市场上推广，它是一种混合信号处理器，其指令精简，功耗低。在一些便携式的仪器仪表中，对这种单片机的应用比较广泛。但利用这种单片机的开发的难度比较大，价格也相当昂贵。因此，即使是在一些简单的设计中，也不宜采用这种单片机。方案选择：考虑到本系统实现的功能和低成本的要求，故选择用AT89C52来完成设计，因为它能够实现本设计所有的功能，而且使费用达到最小，且它的代码编写也比较简单，综合考虑更实惠，所以选择AT89C52作为本次设计的主要控制芯片。2.3 报警模块方案报警用于提示用户，选择蜂鸣器完成报警功能，蜂鸣器电路设计简单，单片机通过一个接口就可以驱动，蜂鸣器的蜂鸣声声音很大，对于报警的功能非常合适，而且通过软件的设计可以控制蜂鸣器发出不同音调的声音，既节省了硬件成本，又可以满足设计需要。2.4 远程报警方案选择 TC35 模块进行无线通信功能。TC35 通过串口与 MCU 交互。该方案有两种操作模式: 命令控制操作模式和自动操作模式。在自动操作模式下, 该方案有许多细分的操作模式, 主要有主操作、从和循环三种操作状态。如果它在自动模式下运行, 它将自动跟踪程序并将其配置为数据交互;如果它在命令控制模式下工作, 它可以由 AT 命令控制。MCU 通过串口将相关 AT 语言传输到设备上进行数据传输。2.5 转速检测方案霍尔传感器，对于性能上会有一些提高，但是磁电式的转速传感器虽然结构简单，成本也相对低廉，但是存在的缺点是，它的输出信号的数值会随着转速的变化产生变化。假如车速过快，霍尔传感器输出的电压会过大，这样就会出现次脉冲，系统接收到的信号就会不符合当前的实际转速，测量结果不准确。同时霍尔传感器的抗干扰能力不高，特别是电磁波的干扰，所以本次不适用。2.6 IC卡识别方案IC 卡识别选择 RC522 模块。IC 卡读取是一种无需触摸即可完成的数据读写。目前, 该方案在许多地方得到了应用。许多商品以这种方式存储客户的信息。IC 卡具有 ISO 14443A 模式。发射部分具有读写操作天线, 接收部分可以对数据包进行解码, 以完成数据的操作。该方案的无线数据处理频率很低, 因此完成读写操作不需要太多的功率, 同时可以降低系统的功率压力, 使系统运行更加稳定。2.7 语音提示方案语言提示方案选择WT588。WT588S-16S、WT588SXX-16S为可重复烧写的语音芯片,突破传统思维，根据市场需求研发生产的OTP语音芯片+flash，该芯片flash，flash上内容可进行重复烧写，音质好、12bit PWM输出、可直推8/0.5W喇叭，音量调节功能；并支持MIDI、WAV格式音频。3系统硬件设计3.1 主控制器电路STC89C52可以存储8K的代码量，对于大多数项目是够用的，此款单片机在产品中使用频率很高，主要因为单片机的开发设计更容易上手，对于工程师而言难度较小。所以很多产品都使用它来作为主控制器方案。这对于产品的成本很有优势，而且时间成本也会大大减小。此款产品常用接口有32个，包括P0、P1、P2、P3四组接口，每组8个接口，这样数量的接口对于大部分设计都可以满足要求，而且有的IO口还配备有第二功能，既可以作为常用IO，也可以作为特殊功能使用，比如P3.0为串口通信的输入端，P3.1为串口通信的输出端，P3.2为定时器0的中断信号输入口，P3.3为定时器1的中断信号输入口，这4个IO为特殊功能，也可以作为普通IO使用。单片机除了设计有普通IO，还有一些必要的接口，单片机的运行必须有复位电路、晶振电路。单片机的9脚接单片机的复位电路，此引脚可以输入有效得到复位信号对单片机的运行进行复位，单片机的晶振电路通过单片机的18脚、19脚输入时钟信号。还有31脚EA，此引脚的信号会觉得单片机的运行程序的位置，如果EA不接或者接低电平，单片机会默认从芯片内部存储模块读取运行程序，如果EA接高电平，单片机会从外部读取运行程序，这时P0口就会作为地址以及数据接口，作为程序读取的通道。作为一款控制器，电源是比不可少的，40脚为电源，20脚为电源地。 图3-1 单片机电路原理图3.2 显示电路设计液晶是一种混合物质，它的常态是介于固态和液态之间。因为可以把摄入的光线偏转，特别是加上电压后会改变液晶的分子排列状态，所以做成了显示屏。当然现在液晶屏幕的发展比较迅猛，我们常用的电脑显示器，电视机，手机等等都运用了液晶技术。液晶屏幕有着工作电压低，功耗小，还有就是显示信息量大，轻薄易于彩色化寿命长等优点系统需要对人际交互数据进行显示，选择的是液晶LCD1602液晶屏，此液晶屏操作简单，显示字符数较多，显示内容多样，很多产品中使用此液晶屏。选择液晶显示作为数据显示方案有很多优势。显示是第一眼会被关注的内容，所以显示效果非常重要，液晶显示内容清晰，背光可调，显示内容清晰，可以灵活控制液晶的背光灯，需要时打开，不需要时关闭，只要内容显示，不需要刷新就会保留在液晶屏上，只有再从新刷新的时候才会改变显示内容。在内容显示上，液晶显示屏显示内容多样，相比于LED而言，LED只能显示数字，显示内容单一，液晶显示内容很多，符合设计要求，电路设计简单，不需要额外的器件进行驱动。液晶内部其实很简单，内部是由一个一个小的点阵构成的液晶屏幕，输入显示内容后，各个小点阵按照内容显示，此显示屏是价格成本较低的。液晶显示在运行状态下，显示内容时，需要比较大的能耗，所以液晶都设计了驱动芯片，用于对液晶显示进行驱动。液晶屏可以同时显示32个数字，或者显示32个字母，或者32个其他字符，显示内容样式较多，可以显示很多不同的格式内容。液晶带有很大的显示内容库，在显示程序设计上简单，直接输入显示内容就可以完成显示，显示库里包括数字、字母、标点、特殊字符等，可以满足很多设计需要电路图如图3.4所示。图3-2 显示电路原理图3.3 报警电路蜂鸣器实现系统报警功能，蜂鸣器的控制需要的电流比较高，单片机的IO口并不能满足，需要外围驱动电路的支持，三极管是最基本的驱动型器件，选择PNP三极管8550，三极管的发射机接电源，基极接电阻后接单片机，集电极接蜂鸣器的正极，蜂鸣器负极接地，单片机控制三极管的基极就可以实现对蜂鸣器的控制。设计通过单片机的P2.5进行控制。电路图如图3.5所示。图3-3 蜂鸣器报警电路图3.4 转速检测电路本设计采用的是A3144E霍尔元器件，它体积很小，重量轻，同时结构坚固牢靠，寿命长，功耗小，频率高，抗震动，方便安装，不怕灰尘，油污，烟雾等优点。当然作为传感器它有具有精度高，没有接触点，不会出现磨损，线性度好，输出波形清晰，无抖动等特点。经过补偿措施工作温度可达-40度150度如图3-4，是霍尔元件在本程序的安装示意图，我们把一块磁钢粘贴到非磁性的车轮上，这块磁钢就是信号发生装置，把霍尔元器件放到靠近车轮的边缘地方，当我们的车轮转动了一周，霍尔元器件就接收到一个信号，并且传出一个脉冲信号。通过脉冲次数就可以知道车轮转动了几周，计算出路程=nd，在通过时间就可以计算出速度。图3-4 转速检测电路3.5 GSM电路GSM模块和单片机只需要通过串口就能进行通信功能，通过GSM模块进行无线通信功能，并选择GSM通信中的命令模式进行数据传输，使用 AT指令进行操作。当单片机通过串口操作GSM模块，将GSM模块的TXD和单片机的RXD的P3.0连接，GSM模块的RXD和单片机的TXD的P3. 1连接，如图3-5所示。这样只要按照AT指令的要求，以及通信协议对GSM模块进行操作就可以了。图3-5 远程通信电路3.6 IC卡读写电路本设计选用CY-14443A系列射频读写模块，该模块可以通过串行接口与MCU连接，而且读卡器对电子标签的数据读取需要用到几个固定库函数，我们只需要将程序移植过来就可以用了，调试起来非常方便。IC读写模块，本模块使用 NXP 公司的 13.56MHz 无接触读写 IC MFIC 进行设计。默认控制接口为 UART，通过调整板上的电阻，还可以使用SPI 或 I2C 总线进行控制。借口引脚为SDA(数据接口) 、SCK（时钟接口）、MOSI（SPI 接口主出从入）、MISO（SPI 接口主入从出）、NC（悬空）、GND（地）、RST（复位信号）、3.3V（电源）。根据 MFIC 的 Datasheet，该 IC 的控制接口由管脚 I2C 与 EA的电平决定。在 MF522PA 模块中，已经引出这两个配置线，接口类型由电阻R3、 R4、 R5、 R6 决定。R3(下拉，0 欧姆)，R4(上拉，100k 欧姆)，控制管脚 I2C 的电平。R5(下拉，0 欧姆)，R6(上拉，100k 欧姆)，控制管脚 EA 的电平。IC射频由两部分组成，分别是读卡器和射频卡。首先，读卡器会不断的发射射频信号，当射频卡与读卡器在一定距离时，射频卡会产生感应电流，并使读卡器发送出存储的数据。IC技术更具有抗干扰性能，更安全，以独特的方式识别产品，可以提供其他类型的信息，可以同时读取多个，不需要瞄准，而且具有很大的范围。IC在这一系统中的应用有好多的优点，它会使安全性得到增加，并且会减少人为的干预，还会对流程速度进行提高，在附加信息和实时信息实用性方面有独特识别等等。然而，最佳特征并不是集中在一个单一的技术中，因此，我们选择分辨出我们的解决方案所需要的条件，并提出最有可能为其目的服务的技术。每一种波段的IC都有各自的优点和短板，因此本设计需要正确选择合适的IC波段，不同频段的性能对比如表3-6所示。图3-6 IC卡识别电路3.7 语音提示电路WT588D II语音芯片是一款功能强大的可重复擦除烧写、可编程的语音单片机芯片，为工业级语音芯片，满足工业级温度要求，稳定性高，音质佳。WT588D让语音芯片不再为控制方式而寻找合适的外围单片机电路，高度集成的单片机技术足以取代复杂的外围控制电路。配套WT588D VoiceChip上位机操作软件可随意更换WT588D语音单片机芯片的任何一种控制模式，把信息下载到SPI-Flash上即可。软件操作方式简洁易懂，撮合了语音组合技术，大大减少了语音编辑的时间。完全支持在线下载，即便是WT588D通电的情况下，一样可以通过下载器给关联的SPI-Flash下载信息，给WT588D语音芯片电路复位一下，就能更新到刚下载进来的控制模式。图3-7 语音提示电路3.8 电机驱动电路车门控制选择的是步进电机。使用ULN2003实现驱动步进电机的操作。这种电路的优势在于稳定性强，内部可以输出很大的电流，这也跟其内部的集电极开路输出有关系，这样就能使继电器得到驱动。图3-8 电机驱动电路3.9 按键电路系统按键用于控制系统升起、降低动作。共有4个按键，因为单片机IO口输出的是高电平，当使用按键有效信号为低电平时，如果按键没有按下，则单片机会一直扫描到的高电平信号，如果按下按键，则单片机会扫描低电平信号，则会实现按键扫描。电路如图3-5所示。图3-8 按键电路4 系统软件设计由于我们做的这个产品程序太多而且计算量比较大所以编写程序的高级语言用的C语言。因为对很多51单片机来说C语言可移植性很好而且比较普及。相较于汇编语言它可以节省我们的开发调试时间，不需要考虑存储器的地址啊、数据类型啊等等这些细节上的东西，还有就是它有模块化编程的功能可以把一些固定的程序加到新程序里面，并且它的编译器可以兼容大部分的目标系统，有利于维护。4.1 系统整体软件设计系统设计代码开发涵盖：软件初始化、显示数据、语音提示、报警控制、电机控制、刷卡、速度检测、远程通信、按键等。系统初始化后，通过按键启动校车，液晶显示车速，如果车速超过设置的报警值，则进行蜂鸣器报警，同时通过无线模块发送到手机端，进行远程报警。学生上车时需要进行刷卡，并记录下此学生上车，到站后，必须刷卡下次，同时会进行语音提示，某某学生下车，如果上车的学生没有下车，则无法关门。系统可以对学生和卡之间进行清除绑定或者注册绑定，可以通过按键对车速报警值进行设置。如图4-1所示。图4-1 系统软件设计流程图4.2按键扫描子程序设计系统人机交互采用独立按键，独立按键的实现主要在软件代码上，软件设计不好，按键的操作很容易误判，最核心的就是按键消抖，通过软件消抖完成，具体实现是，单片机检测按键有效低电平，如果有效，则需要进行一段时间延时，再次检测，如果依然是有效电平，则表示按键按下，这个延时就是消抖。独立按键软件设计流程图如4-2图所示。图4-2 按键软件设计流程图4.3 GSM模块操作软件设计单片机只需要简单的通过串口就可以完成通信的功能。模块功能只需要使用AT指令就能够和单片机进行数据传输，实现操作GSM模块。串口通信用于进行数据传输，设计串口通信协议为9600波特率，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验位，9600波特率需要对定时器0中断1进行设置，设置定时器0高8位为TH0=0x4c，定时器低8位为TL0=0x00。然后通过发送端和SBUF寄存器发送数据，通过TI判断是否发送完成。接收端通过SBUF接收数据，通过RI判断是否接受完成。图4-3 GSM软件设计流程图4.4 RC522软件设计第一步：识别IC卡。识别的操作函数获取到卡片的种类。第二步：防冲突。/进行防冲撞处理，会输出数据为4个字节的卡序列号。第三步：选卡。选择卡片过程，会进行输入4 字节的卡片序列号。第四步：在操作卡之前必须完成认证。第五步：读写卡。验证通过后可以进行读写卡操作。对扇区进行改变。图4-4 RC522读写操作流程图第5章系统调试5.1 系统软件调试定位系统的系统控制程序采用C 设计，C 方便快捷，适用于单片机产品的设计。用于编程的软件是keill。当用C 编程时，当数组下标超出界限时，只有程序员需要确认程序是否正确。软件调试时，窗口会提示错误的地方，如果格式正确，则会提示0 erroe（s），0警告（s）;确定程序正确后，可以将软件下载到微控制器上测试按钮，屏幕等。是否可以实现功能。还需要检查它是否与微控制器的端口地址一致。关于单片机C软件的调试，将提示语句中的语法错误来纠正它。另一种思考软件调试的方法是做出假设并使用程序的内容来设计关于错误原因的许多假设，以便可以更快地找到程序中不容易找到的错误。在犯错时要小心不要引入新的错误。最后，根据软件的执行步骤，顺序检测程序的运行条件和结构，例如，主程序和子程序之间的关联是否有错，以及整个系统的运行要求是否为满意。经过上述一系列步骤，整个软件调试基本完成。然后，根据软件实施步骤，逐一检查程序的可行性以及程序附件是否符合项目要求。在调试过程中，发现按钮信号表现出严重的抖动。在修改程序之后，延迟被去抖。上述情况基本消失。本研究中，其编程过程是利用来实现的。来源于美国，它是美国公司出品的，它是一个针对51系列单片机而开发的C语言编程系统。在单片机的编程中，主要有两种语言，一种是汇编语言，另一种是C语言，C语言在各方各面上都有明显的优势性，比如说它的可读性更强、功能更强大、结构更简单、维护更方便。单片机C语言编程更容易学，更容易用。为广大的软硬件爱好者提供了一个完整的开发方案，它融合了一个强大的仿真调试器。如果在单片机编程中使用的是c语言编程，最佳的选择软件便是，即使是用汇编语言来编程，使用，也可以非常方便地进行仿真调试。第一，程序调试软件介绍。在进行单片机系统开发的时候必然涉及到相关的硬件和软件，我们可以通过Keil uVision工具来对其进行调试。一般单片机系统的开发都会使用到Keil开发软件，通过其所提供的工具来进行编码、翻译、编写以及调试等。当在所有的调试都是正常的，然后进行将相关文件下载并复制到单片机的系统电路中，最终完成对整个系统的调试。本文源程序代码调试过程中有几处警告，经过查找原因后将警告信息解决掉。在进行系统调试时，借助于该工具所提供的断点调试可以在很大程度上降低工作的难度，在源代码中很容易就能找出存在的BUG。通过Keil编写完代码，编译器编译完成，生成可执行文件HEX，此文件可以烧录到单片机，但在烧录之前，可以通过Keil对代码进行简单的调试，很多时候代码编译没有问题，也可以生成可执行文件HEX，但是在逻辑以及设计思路上会有错误，也可能是某个电路控制错误，都有可能，所以借助Keil还需要进行一步一步调试。1：软件代码设计完成后，首先编译必须没有错误，警告可以有，逻辑错误需要通过调试修改，所以只需要编译没有错误即可，通过Debug模式进行调试，选择菜单栏的Debug，选择第一项Start/Stop Debug，启动Debug模式。如图所示： 图5-1 调试一选择菜单栏的View，电机Watch Window，调出监控窗口，如图所示： 图5-2 调试二调出监控窗口，窗口如下图所示： 图5-3 调试三在调出的监控窗口中，可以添加想要观察的变量，必须选择Watch1，然后点击输入栏，输入需要监控的变量名称，启动运行，就可以看到变量的变化是否和程序设计一致： 图5-4 调试四点击调试，代码运行可以进行单步调试，也就是按一下按钮代码运行一句代码，如下图所示： 图5-5 调试五通过工具栏的调试工具，控制代码运行，选择模式有单步、循环、跳出函数、全速等调试模式，安装代码的运行情况进行运行，监控变量的变化。5.2 硬件组装调试在这种设计中，存在许多意外情况和一些问题。首先，在绘制电路板时，封装错误会导致电缆出错，并且不能使用整个电路板。在绘制原理图之前，必须首先创建属于该用户的组件库。通过检索包库中的包来解决此问题。另一个问题是在编程过程中，窗口总是报告错误，并且在故障排除后，发现中断程序有错误。修改某些语句后，使程序正确运行。引脚松动的问题是由焊接过程中的弱焊点引起的。该问题的解决方案是提高焊接笔的温度。因为我使用的焊接笔是新的，我需要在使用前用镘刀研磨焊接头。笔尖在使用过程中必须保持清洁。焊接时，锡应集中在笔尖的预留孔和铜包覆板上，以控制焊接时间。焊接较大的元件时经常使用焊膏，但这种材料有些腐蚀性，焊接后必须及时清除。在上述操作之后，解决了弱焊接的问题。目前大部分用的焊接方式都是智能机械手臂焊接，手动焊接都不怎么用了。但是我们做设计的时候就会经常使用最初的手动焊接，而且焊接的好与坏代表着这个系统能不能正常使用。以下是焊接步骤：（1）开始焊接：先把焊接的位置清洁好，保持无尘状态没有杂物，,然后掰一下元器件的两个脚不要连在一起不然焊接的时候影响我们作业。再之后在板子上的元器件上放上焊锡丝用电烙铁去接触，这个时候一定要注意电烙铁不要接触到其他元器件的脚，因为有很大几率会焊到一起。（2）提高焊接温度：用烧热好的电烙铁放在焊锡丝边上让它们自己慢慢熔化，冷却之后融化后的锡丝会固定到元器件管脚上，在这个过程中一定要把握好电烙铁的加热时长和它的温度，如果加热过度会有很大几率直接焊穿我们的板子，所以大部分作业的时候调到400左右，加热个几秒钟，但是这不是适用于全部的电烙铁，不同种类也要区别对待，按照电烙铁自己说明书上的来。（3）清洁焊接面板：焊接结束之后，如果看到焊接的不好影响操作的或者有的是虚焊上去的，是一定要改回来的。这两种情况的话第一种一般是锡焊的不够多，坑坑洼洼不是很饱满，这样的只要在焊接点补补锡填的来看着很圆润就可以了，但是也不要过多，因为多了会把相邻的管脚连在一起。第二种虚焊就是焊的锡太多，多出来的都是虚的，要用加热好的电烙铁把冷却的锡融化开来回的滚动把锡弄走，如果还是弄不掉就只好买个吸锡器吸走了。检查硬件电路连线时，用逻辑笔、万用表等工具检查是否与电路图一致，有无短路、虚焊等现象。另外示波器是一定要的，调试数字电路最好是数字示波器，可以同时观察几个信号，还可以存储。实物图如图5-6所示。 图5-6 实物图5.3 系统上电液晶显示测试实物组装焊接好之后，就可以进行上电验证，上电之前再次确认电源是否短路，通过万用表进行测量，电源正常后，打开电源开关，电源指示灯是否正常，电源指示灯亮，这时可以对单片机烧录代码，代码烧录后，观察显示状态是否正确，之后可以通过人机交互按键控制系统运行，验证系统功能，之后可以进行其他功能的验证，按照系统功能要求进行验证。所有功能验证完成后，实物上电测试完成。系统上电后，液晶第一行显示Speed：000Km/h 1，表示当前车速以及速度等级，液晶第二行显示Door：Close Stop，表示当前车门关状态，小车停止状态。如图5-7所示。 图5-7 液晶显示5.4 车门控制上电测试校车车门的控制必须在停车状态下，通过按键控制。如图5-8所示，此时车门开启，模拟门打开，反之，车门关闭。 图5-8 开门控制上电测试图5-9 关门控制上电测试5.5 速度报警值设置上电测试通过按键对速度报警值进行设置，可以通过第二个按键、第三个按键对速度报警值进行加减的设置。如图5-10所示。图5-10 车速报警值设置上电测试5.6 卡识别上电测试通过按键进入卡绑定及清除界面。如图5-11所示，此时可以清除卡，刷卡即可清除。图5-11 清除卡上电测试进入到注册界面，当IC卡识别后，IC卡被注册为xiao hong，如图5-12所示。图5-12 注册卡上电测试 参考文献1 周立功 主编.项目驱动单片机应用设计基础M.北京航空航天出版社，2011：55-882 孙鑫 余安萍.VC+深入详解M.北京：电子工业出版社，2006：99-1203 周立功.ARM嵌入式系统基础教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2005：77-924 王晓明.电动机单片机控制M.中国：北京航空航天出版社，2004：88-665 王学文. 传感器原理及应用M. 北京: 航空航天大学出版社,2008：44-556 谭浩强. C程序设计M. 北京: 清华大学出版社,2005：66-807 胡汉才. 单片机原理及其接口技术M. 北京: 清华大学出版社,2011：33-408 Linda J, Engelman. Interacting on UPe Internet. Irwin Book Team. U. S. 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