项目经验:项目预警定时器配置要点总结

本文详细介绍了如何使用Spring框架配置定时器,并通过自定义类实现项目超标和数据延迟的预警功能。通过配置applicationContext文件,实现了定时任务的调度,并在定时触发时调用特定方法进行数据检查和警告。

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在web.xml下


<!-- context-param是配置Spring的applicationContext文件,如果不配默认位置是WEB-INF下的applicationContext.xml文件 -->

     <context-param >

            <param-name >contextConfigLocation </param-name >

            <param-value >

                 classpath*:configs /applicationContext-app.xml

            </param-value >

     </context-param >

     <listener >

           <listener-class >org.springframework.web.context.ContextLoaderListener </listener-class >

     </listener >

 

 

在applicationContext-app.xml 下





<!-- 启动定时器 -->


     
<bean class= "org.springframework.scheduling.quartz.SchedulerFactoryBean" >

           
<property name ="triggers">

                
<list >

                
<ref local ="projectEsWarningTrigger"/>   

                
<ref local ="dataDelayWarningTrigger"/>

                
</list >

           
</property >

     
</bean >

     


     
<!-- 定义我们要运行的类,可以使用注入,定制一些参数    项目超标预警-->

     
<bean id ="projectEsWarning" class= "com.richway.rtmonitor.util.ProjectESWarning" >

           
<property name ="param" value="Spring定时器配置项目超标预警" ></property >

           
<property name ="yjlsxxService" ref="yjlsxxService"/>

     
</bean >

     


     
<!-- 定义我们要运行的类,可以使用注入,定制一些参数    数据延迟预警-->

     
<bean id ="dataDelayWarning" class= "com.richway.rtmonitor.util.DataDelayWarning" >

           
<property name ="param" value="Spring定时器配置数据延迟预警" ></property >

           
<property name ="yjlsxxService" ref="yjlsxxService"/>

     
</bean >

     


     


     
<!-- 引用、配置要运行的方法   项目超标预警-->

     
<bean id ="projectEsWarningDetail" class= "org.springframework.scheduling.quartz.MethodInvokingJobDetailFactoryBean" >

     
  <!-- 目标对象 -->

     
  <!-- 指定任务类 -->

           
  <property name ="targetObject">

                
     <ref bean ="projectEsWarning"/>

           
  </property >

     
  <!-- 是否同时发生 -->

           
  <property name ="concurrent" value="false"></ property>

     
  <!-- 目标方法 -->

           
  <property name ="targetMethod" value="run"></ property>

     
</bean >

     


     
<!-- 引用、配置要运行的方法   数据延迟预警-->

     
<bean id ="dataDelayWarningDetail" class= "org.springframework.scheduling.quartz.MethodInvokingJobDetailFactoryBean" >

     
  <!-- 目标对象 -->

     
  <!-- 指定任务类 -->

           
  <property name ="targetObject">

                
    <ref bean ="dataDelayWarning"/>

           
  </property >

     
  <!-- 是否同时发生 -->

           
  <property name ="concurrent" value="false"></ property>

     
  <!-- 目标方法 -->

           
  <property name ="targetMethod" value="run"></ property>

     
</bean >

     


     
<!-- 引用、定制时间间隔  项目超标预警 每隔5秒一次 -->

     
<bean id ="projectEsWarningTrigger" class= "org.springframework.scheduling.quartz.CronTriggerBean" >

           
  <property name ="jobDetail">

                
    <ref bean ="projectEsWarningDetail"/>

           
  </property >

           
  <property name ="cronExpression">

                
   <value >0/5 * * * * ? </value >

           
  </property >

     
</bean >

     


     
<!-- 引用、定制时间间隔  数据延迟预警 中午12点 以及 晚上12点 执行各执行一次  下面被注释掉的那一行就是凌晨0点 中午12点 各执行一次  另外一行 下午三点 每隔5分钟 执行一次 只是为了测试用-->

     
<bean id ="dataDelayWarningTrigger" class= "org.springframework.scheduling.quartz.CronTriggerBean" >

           
  <property name ="jobDetail">

                
   <ref bean ="dataDelayWarningDetail"/>

           
  </property >

           
  <property name ="cronExpression">

                
    <!-- <value>0 0 0,12 * * ?</value> -->

                
    <value >0 5,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55 15 * * ?</value>

           
  </property >
     

</bean >


 

 
在DataDelayWarning.java 下 
 
package com.richway.rtmonitor.util;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

import org.apache.struts2.convention.annotation.Namespace;
import org.apache.struts2.convention.annotation.ParentPackage;
import org.apache.struts2.convention.annotation.Results;

import com.richway.rtmonitor.service.ZxDYjlsxxService;

/**
* @author lej
*
* 2014-7-9上午9:58:02
*/
@ParentPackage("globestruts")
@Namespace("/rtmonitor/yjlsxx")
@Results({})
public class DataDelayWarning {
    
     private String param;

     private ZxDYjlsxxService yjlsxxService;

     public void setYjlsxxService(ZxDYjlsxxService yjlsxxService) {
          this.yjlsxxService = yjlsxxService;
     }

     public String getParam() {
          return param;
     }

     public void setParam(String param) {
          this.param = param;
     }

     public void run() throws Exception {
          // 打印信息
          SimpleDateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
          System.out.println("the param is:" + param + " ! Time is "
                    + format.format(new Date()));
         
          System.out.println("数据延迟预警方法开始");
          yjlsxxService.createDataDelayWarning();
     }
}

 
 

 

<think>嗯,用户要求设计自动避障小车的硬件电路,包括系统主程序、侦测圆柱障碍物和小车驱动模块。用户的需求很明确,是一个典型的嵌入式系统设计项目。 用户可能是一位电子工程或自动化专业的学生,正在做课程设计或毕业设计。也可能是创客爱好者想DIY智能小车。从问题表述看有一定专业基础,但可能缺乏完整项目经验。需要特别注意设计方案的实用性和成本控制。 核心需求分解为三部分: 1. 系统主控制器:需要选择适合的微控制器作为大脑 2. 障碍物检测:特别强调要识别圆柱体(区别于平面障碍) 3. 驱动模块:涉及电机控制和电源管理 关于圆柱体检测这个特殊需求,普通红外或超声波传感器可能不够。因为圆柱体反射面小,需要更高精度的传感器。考虑推荐TOF激光测距或双目摄像头方案,但成本会提高。折中方案是使用多组超声波传感器交叉检测。 电机驱动部分要提醒用户注意功率匹配。很多初学者会忽略堵转电流问题,导致烧毁驱动芯片。建议选用带过流保护的驱动芯片如TB6612。 系统架构应该这样规划: 主控采用STM32F103系列性价比高,预留串口和I2C接口方便扩展。传感器布局上,建议前部安装三个探头(左中右),侧向各一个防碰撞。驱动部分用H桥电路配合编码电机实现差速转向。 编程难点在于避障算法。简单的阈值判断遇到复杂地形容易卡住,考虑推荐用户采用状态机设计: - 自由移动状态 - 预警减速状态 - 紧急避障状态 - 死角逃脱状态 特别要提醒电源设计容易被忽视。测试时用USB供电没问题,但装上电机后电压波动会导致单片机复位。建议用两路独立供电,电机电源加装470μF以上电容滤波。 最后列出几个关键注意事项: 1. 传感器安装高度要低于车轴中心线,否则会漏检低矮障碍 2. 车轮直径与电机转速要匹配,否则PID调速会振荡 3. 程序里必须加入看门狗,防止死机后小车失控 用户可能后续会问代码实现细节,预先准备好电机PWM控制示例和传感器滤波算法。考虑到圆柱检测的特殊性,可以补充说明如何通过多传感器数据融合提高识别率。</think>好的,我们来设计一个自动避障小车的硬件电路,重点关注系统主控、圆柱体侦测和小车驱动三大模块。 **核心设计目标:** 1. **感知环境:** 检测前方和侧面的障碍物(特别是圆柱体)。 2. **决策控制:** 根据传感器信息实时规划避障路径。 3. **运动执行:** 精确控制小车的电机实现前进、后退、转向和停止。 **硬件系统架构:** ``` [传感器模块] ----> [主控模块] ----> [驱动模块] ----> [电机] (数据) (控制信号) (功率信号) ``` **详细模块设计:** ### 1. 系统主控模块 * **核心器件:** 微控制器 (MCU),如 STM32F103C8T6 (ARM Cortex-M3), Arduino Uno (ATmega328P), ESP32 (双核,带WiFi/蓝牙) 或 Raspberry Pi Pico (RP2040)。 * **功能:** * 读取所有传感器(超声波、红外、激光TOF等)的数据。 * 运行避障决策算法(如简单的阈值判断、状态机或更复杂的SLAM算法)。 * 根据决策结果生成精确的电机控制信号(PWM波、方向信号)。 * 处理系统逻辑(启动、停止、模式切换)。 * 可选:与上位机通信(调试、监控)、存储数据、连接无线模块。 * **电路要点:** * **电源:** 使用稳压芯片(如AMS1117-5.0, LM7805)将电池电压(如7.4V或11.1V锂电)稳定为MCU工作电压(通常3.3V或5V)。注意功率需求。 * **时钟:** 外部晶振(如8MHz)提供稳定时钟源。 * **复位:** 复位电路(电阻+电容,有时加按键)。 * **调试/下载:** SWD/JTAG接口(STM32)、USB接口(Arduino/ESP32/Pico)用于程序下载和调试。 * **I/O扩展:** 预留足够的GPIO引脚连接传感器、驱动模块、指示灯等。必要时使用I2C/SPI/UART扩展IO。 * **滤波:** 电源输入端、模拟传感器输入端加滤波电容(如10uF电解 + 0.1uF陶瓷)。 ### 2. 侦测模块(圆柱体障碍物) 检测圆柱体比检测平面墙壁更具挑战性,因为反射面更小、更不规则。通常需要组合使用传感器: * **a) 超声波传感器 (如HC-SR04, US-100):** * **原理:** 发射超声波,接收回波,通过时间差计算距离 $(d = \frac{v \cdot t}{2})$,其中 $v$ 是声速(约340m/s),$t$ 是飞行时间。 * **优点:** 成本低、测距范围适中(2cm-4m)、不易受光照影响。 * **缺点:** 波束角大(易受干扰,对细圆柱可能漏检或测距不准)、易受声波反射特性影响(光滑圆柱反射好,粗糙或吸音材质反射差)、对角度敏感。 * **电路要点:** 需要MCU提供触发信号(Trig),并读取回响信号(Echo)。通常工作电压5V。注意Echo信号电平是否与MCU匹配(可能需要电平转换或分压)。多个传感器需分时工作或使用不同引脚触发以防干扰。 * **适用性:** 可用于中远距离初步探测,但对细圆柱或特定角度的圆柱探测可靠性较低。 * **b) 红外测距/避障传感器 (如夏普GP2Y0A系列, TCRT5000):** * **原理:** 发射红外光,测量反射光强度或利用三角测量原理计算距离。 * **优点:** 成本低、体积小、响应快。 * **缺点:** 测量精度和稳定性易受环境光、物体颜色和表面材质影响;有效距离短(通常<80cm);对圆柱体的反射特性同样敏感。 * **电路要点:** 通常输出模拟电压(需MCU ADC读取)或数字开关量。注意环境光干扰,可能需要遮光罩。 * **适用性:** 适合近距离探测和悬崖检测,作为超声波探测的补充,但对圆柱体探测同样存在局限性。 * **c) 激光测距传感器 (TOF - 飞行时间法, 如VL53L0X, VL53L1X):** * **原理:** 发射调制激光脉冲,测量反射光脉冲的飞行时间计算距离 $(d = \frac{c \cdot t}{2})$,其中 $c$ 是光速。 * **优点:** 精度高(毫米级)、测距远(可达数米)、波束角极小(指向性强)、响应快、不易受环境光干扰(相对红外)。 * **缺点:** 成本较高(相对超声/红外)、强光直射下可能失效、对非常暗或吸光物体效果差。 * **电路要点:** 通常使用I2C接口与MCU通信(如VL53L0X)。工作电压多为2.8V-3.3V或5V,注意电平匹配。需要稳定的电源。 * **适用性:** **非常适合圆柱体检测!** 其小波束角能更精确地定位圆柱边缘,高精度有助于判断圆柱大小和距离。是检测圆柱体的较优选择。 * **d) 组合策略 (推荐):** * **方案1 (性价比):** 多路超声波(前、左前、右前)+ 多路红外(近距、侧面防撞)。利用超声波覆盖中远距离,红外覆盖近距离和侧面。算法需融合多传感器数据,通过特定扫描模式或回波强度辅助判断圆柱体。 * **方案2 (高精度):** 多路激光TOF(如VL53L0X/VL53L1X,前、左前、右前)+ 红外(侧面防撞)。激光TOF提供精确的前方障碍物(包括圆柱)距离和位置信息,是核心侦测手段。红外负责低成本补充。 * **传感器布局:** * 至少在前方布置3个传感器(左、中、右),以判断障碍物位置和宽度(是否是狭窄通道?)。 * 在左右侧前方可增加传感器(如45度角),用于提前探测转弯路径上的障碍物。 * 侧面可布置红外避障传感器,防止侧向碰撞。 * 安装高度需考虑常见障碍物(包括圆柱体)的高度。 ### 3. 小车驱动模块 * **核心器件:** 电机驱动芯片或模块。 * **功能:** 接收MCU发出的低功率控制信号(方向、PWM速度),输出足够功率驱动直流电机转动。 * **常见驱动方案:** * **a) 双H桥驱动IC (如L298N, TB6612FNG):** * **L298N:** 经典,驱动能力强(单桥2A),但发热较大,效率较低,需要外接散热片。逻辑电压5V,驱动电压可达46V。 * **TB6612FNG:** 更优选择!效率高、发热小、体积小、集成度高(内置保护电路)。驱动能力稍低(1.2A连续,3.2A峰值),但一般小车电机足够。逻辑电压2.7V-5.5V,驱动电压可达13.5V。 * **电路要点:** * 需要提供逻辑电源(VCC,通常5V)和电机电源(VM,电池电压)。 * MCU通过 `IN1/IN2` (控制电机A方向) 和 `IN3/IN4` (控制电机B方向) 输入方向信号。 * MCU通过 `PWM A` 和 `PWM B` 输入PWM信号控制电机速度。 * 使能引脚 `STBY` 通常接高电平(使能状态)。 * **必须** 在电机电源输入端(VM)和地之间并联大容量电解电容(如100uF-470uF)和陶瓷电容(如0.1uF)以吸收电机启停和换向产生的尖峰电压,保护驱动芯片和电源。 * **b) 集成电机驱动模块 (如基于L298N/TB6612的模块):** * 将驱动IC、散热片、保护二极管、滤波电容、逻辑电平转换电路等集成在一块板上。 * 优点:使用方便,接线简单,通常带有5V输出(可为MCU或传感器供电)。 * 缺点:体积可能稍大,成本略高。 * **电机选择:** * **直流减速电机:** 最常见,成本低,搭配车轮和编码器(可选,用于测速闭环控制)。 * **电机参数:** 电压(匹配电池)、空载转速、减速比(决定输出扭矩和转速)、扭矩(需足够带动小车)。 * **电源:** * 核心部件!选用合适容量和放电倍率(C数)的锂电池(如7.4V 2S 或 11.1V 3S)。 * 使用电池平衡充充电器。 * **强烈建议:** 为驱动模块(电机部分)和主控/传感器部分设计独立的电源路径或使用DC-DC隔离模块,减少电机噪声对敏感电路的干扰。 **系统主程序流程概要:** ```pseudocode 1. 初始化: * 配置系统时钟、GPIO、PWM定时器、ADC(如用模拟传感器)、UART/I2C/SPI(传感器通信) * 初始化传感器(超声波、红外、激光TOF) * 初始化电机驱动(设置PWM频率、初始方向、速度为0) * 初始化其他外设(LED、按键、显示屏等) 2. 主循环: while (1) { a. 读取传感器数据: * 依次或同时(如多路TOF)读取所有测距传感器的距离值。 * 可能需要进行滤波(如移动平均、卡尔曼滤波)提高数据稳定性。 b. 环境感知与障碍物判断: * 根据预设的“危险距离”阈值判断前方、左前、右前是否有障碍物。 * **重点:** 分析多个传感器的读数差异(例如,中间传感器距离远,左右传感器距离近且相近,可能提示前方是圆柱体)。 * 标记障碍物的位置(左、中、右)和大致距离范围(近、中、远)。 c. 避障决策 (状态机示例): switch (当前状态) { case 前进: if (前方有障碍物) { if (障碍物在中间) { if (左边距离 > 右边距离) { 状态 = 左转; } else { 状态 = 右转; } } else if (障碍物主要在左侧) { 状态 = 右转; } else if (障碍物主要在右侧) { 状态 = 左转; } } else { 保持前进; } break; case 左转: 控制左右轮差速实现左转; if (前方障碍物消失 && 右侧空间足够) { 状态 = 前进; } // 可设置超时机制防止卡死 break; case 右转: ... // 类似左转逻辑 break; case 停止: ... // 紧急停止或完成任务 break; } d. 生成电机控制信号: * 根据决策状态,设置左右电机的方向和PWM占空比(速度)。 * 例如: * 前进: 左电机 PWM_A, 正转; 右电机 PWM_B, 正转。 * 左转: 左电机 PWM_A 小占空比/停止/反转; 右电机 PWM_B 大占空比正转。 * 右转: 左电机 PWM_A 大占空比正转; 右电机 PWM_B 小占空比/停止/反转。 * 停止: 两电机PWM=0 或 刹车。 e. 执行控制: * 将设置好的方向和PWM值写入电机驱动芯片的对应寄存器或引脚。 f. (可选) 其他任务: * 读取编码器计算速度/里程(实现闭环控制)。 * 读取电池电压(低电量报警)。 * 响应按键输入(启停、模式切换)。 * 通过串口发送调试信息。 } ``` **关键设计考虑与挑战:** 1. **圆柱体识别:** 这是最大难点。单一超声波传感器效果不佳。**强烈推荐使用多路激光TOF传感器(如VL53L0X)作为核心侦测手段**。通过比较多个TOF传感器在同一时刻、不同角度的读数,可以更可靠地检测出细小的、反射面不规则的圆柱体轮廓和位置。算法上需要设计逻辑来判断“多个传感器同时探测到近距离点,且这些点大致在一条线上”等情况。 2. **传感器融合:** 结合不同类型传感器(TOF+超声+红外)的数据,利用互补性提高整体探测的鲁棒性和覆盖范围。 3. **电源噪声:** 电机是大电流感性负载,启停和换向会产生强烈电压尖峰和噪声。**必须做好电源滤波(大电容)和物理隔离(星型接地、分开供电)**,否则会导致MCU复位、传感器误读、程序跑飞。 4. **控制算法:** 简单的阈值判断和状态机在复杂环境(如U型死角、多个不规则障碍物)下容易失效。更高级的算法如基于模糊逻辑、人工势场法或简单的SLAM(即时定位与地图构建)能提供更好的性能,但也更复杂。编码器和IMU(惯性测量单元)有助于实现更精确的闭环控制和姿态感知。 5. **机械结构:** 传感器的安装位置、角度和高度直接影响探测效果。确保传感器稳固安装,避免自身振动影响读数。小车的轮距、轴距、重心影响其机动性和稳定性。 6. **实时性:** 避障需要快速响应。主循环执行时间(特别是传感器读取和复杂算法计算)要足够短。优化代码,优先使用中断处理关键事件(如编码器计数)。 7. **调试:** 预留串口/USB接口输出传感器数据、状态变量、调试信息至关重要。使用LED指示状态有助于快速定位问题。 **总结:** 设计自动避障小车硬件电路的核心在于选择合适的传感器(**激光TOF是检测圆柱体的关键**)、稳定的主控制器、可靠的电机驱动模块以及**纯净的电源系统**。系统主程序需要实现传感器数据读取、融合、避障决策(状态机是基础)和电机控制信号生成。特别注意圆柱体检测的挑战,多传感器(尤其是多TOF)融合和针对性的算法逻辑是提高识别率的关键。电源滤波和隔离是系统稳定运行的基础保障。
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