《智能小車自動(dòng)泊車控制設(shè)計(jì)》8100字（論文）

智能小車自動(dòng)泊車控制設(shè)計(jì)摘要隨著社會(huì)現(xiàn)代化進(jìn)程的發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)也在飛速發(fā)展，汽車各項(xiàng)技術(shù)也得到了非常明顯的提高，其中最明顯的就表現(xiàn)在了汽車智能化程度的發(fā)展上。汽車智能化技術(shù)的重要標(biāo)志之一就是智能化自動(dòng)泊車。因?yàn)楝F(xiàn)在城市的發(fā)展是非常快的，人們生活水平提高后就漸漸的開始每一個(gè)家庭都會(huì)有一輛車，停車的環(huán)境也開始隨著汽車保有量的上升正在發(fā)生著復(fù)雜的變化，所以汽車安全輔助系統(tǒng)中的智能化自動(dòng)泊車已經(jīng)成為人們買車時(shí)必不可少的條件之一，智能化自動(dòng)泊車在很大程度上可以幫助駕駛員減少停車時(shí)的操作負(fù)擔(dān)和較少駕駛員的駕駛疲勞感，同時(shí)也能夠減少泊車事故的發(fā)生，可以大大的提高駕駛過程中的安全性。智能化自動(dòng)泊車如今是越來越受到人們的重視也對社會(huì)有著重要的實(shí)際意義。本設(shè)計(jì)的主要研究方向就是研究智能小車自動(dòng)泊車側(cè)方停車方向的控制設(shè)計(jì)方法，智能小車自動(dòng)化側(cè)方位停車是基于超聲波傳感器來測量小車與障礙物體之間的距離，使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以控制小車的前進(jìn)方向，并通過單片機(jī)編程這種方法實(shí)現(xiàn)側(cè)方停車。關(guān)鍵詞：智能小車；智能化自動(dòng)泊車；側(cè)方停車；超聲波傳感器目錄TOC\o"1-2"\h\u264第1章緒論 5263411.1研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀 5325931.2研究的目的及意義 5139351.3研究內(nèi)容 613474第2章系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案選型 785342.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 7285482.2傳感器比較 7106372.3單片機(jī)模塊的選擇 8105992.4顯示模塊選擇 933032.5電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊選擇 912912第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 1197663.1AltiumDesigner6簡介 11247713.2單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11265323.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 1317983.4超聲波傳感器模塊 13174673.5液晶顯示電路設(shè)計(jì) 1521564第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 17164584.1KEIL軟件介紹 1738734.2系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì) 17297084.3系統(tǒng)工作流程 17290964.4側(cè)方停車程序設(shè)計(jì) 1920905第5章總結(jié) 20第1章緒論1.1研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展勁頭是非常迅猛的，無論是科技方面還是經(jīng)濟(jì)方面都是在不斷地發(fā)展與更新。隨著人們的生活水平的不斷提高，汽車這個(gè)新興起來的行業(yè)也在不斷地快速發(fā)展，汽車智能化安全技術(shù)的成熟和汽車價(jià)格的逐漸下降，私人汽車的擁有者正在不斷急劇增加。漸漸地發(fā)展成為了家有一車的現(xiàn)狀，能夠擁有一輛屬于自己的汽車顯然已經(jīng)成為了當(dāng)今社會(huì)人們的人生追求中不可缺少的一環(huán)，但是隨之而來的泊車問題同時(shí)也在困擾著有車人士，停車?yán)щy已經(jīng)成為了各車主們最為頭疼的問題。從汽車被發(fā)明出來的那一天到現(xiàn)在已經(jīng)過去了一百多年，汽車的外形和功能也在不斷地更新?lián)Q代，而領(lǐng)導(dǎo)著汽車快速發(fā)展的永遠(yuǎn)都是技術(shù)這一方面。就用一些簡單的例子來說吧，人們對車子的速度有更大的需求，擁有成熟的技術(shù)研發(fā)更大一點(diǎn)功率的發(fā)動(dòng)機(jī)能夠讓汽車能跑得更加快；車載安全帶它的出現(xiàn)能夠在交通事故發(fā)生時(shí)救下非常多的生命，現(xiàn)在已經(jīng)研究出了智能型的安全帶，在車輛發(fā)生碰撞時(shí)會(huì)自動(dòng)收緊以保證你不會(huì)跟安全氣囊相沖撞導(dǎo)致受傷；車載空調(diào)的發(fā)明可以讓你在夏天感受涼爽在冬天感受溫暖；車載音響和廣播系統(tǒng)的出現(xiàn)讓我們也能夠在車上聽到動(dòng)聽的音樂來讓我們的長途駕駛不再無聊和犯困?？偟膩碚f就是汽車智能化技術(shù)在安全駕駛車輛和改善人們出行方式的方方面面中都起到至關(guān)重要的作用。但是停車問題在生活中也是給人們帶來了一定的影響，比如說要是車位小一點(diǎn)，你一個(gè)不留神就有可能會(huì)剮蹭到別人的車子。停車的時(shí)候大部分都是自己一個(gè)人停，并不是什么時(shí)候都是旁邊有人指導(dǎo)，就現(xiàn)在來說我國的停車位空間大部分相對來說是比較小的，停車時(shí)與旁車的距離不是那么的好把握，要是正好被新手司機(jī)或者部分女司機(jī)遇上了那么停車的難度系數(shù)相對來說就會(huì)比較大了。所以為了可以解決這些問題，現(xiàn)在很多的汽車生產(chǎn)商和有涉獵這方面的研究機(jī)構(gòu)都已經(jīng)把大量的金錢和時(shí)間投放到智能自動(dòng)化泊車這個(gè)功能的的開發(fā)和研究上。所以，現(xiàn)在一些高檔次的汽車在出廠的時(shí)候系統(tǒng)上就已經(jīng)自帶有了智能化的自動(dòng)泊車。自動(dòng)泊車這個(gè)功能漸漸的走入了大眾的視野當(dāng)中，因?yàn)榻鉀Q人們把車停進(jìn)停車位這個(gè)難題，所以得到了人們的認(rèn)可和廣泛的使用中。1.2研究的目的及意義智能化自動(dòng)泊車就是一種通過檢測汽車周圍是否有合適的泊車位置然后自動(dòng)的駛?cè)胪＼囄弧Ｕf的更明白一點(diǎn)就是車輛的自動(dòng)泊車系統(tǒng)自動(dòng)尋找最佳泊車地點(diǎn)，然后控制調(diào)整車輛的車速、轉(zhuǎn)彎半徑、前后位置移動(dòng)和停車最佳方位，讓車子在系統(tǒng)的控制下可以自動(dòng)的停入預(yù)先選擇好的停車位的人工智能化操作。駕駛員手動(dòng)操作讓汽車停入停車位的會(huì)有一些難度，難以精準(zhǔn)把握角度的問題在自動(dòng)化泊車這個(gè)智能化系統(tǒng)出現(xiàn)后得到了非常大的改善。汽車中自動(dòng)泊車的高度自動(dòng)化、車輛停泊的準(zhǔn)確性和可靠性在很大程度上減小了駕駛員們泊車的困難程度，讓汽車的操縱者能夠在停車這個(gè)環(huán)節(jié)中省下一些操作步驟，讓操控方向盤的雙手提前解放出來，同時(shí)也是讓車子的泊車停靠變得更加的簡單和方便了。汽車的保有量和普及度一路走得越來越高，像是停車場、公路、街道等等這些地方也因?yàn)檐囎幼兌嗔硕甲兊迷絹碓絹頁頂D。現(xiàn)在城市的發(fā)展正在快速而穩(wěn)定的在不斷發(fā)展中，但是現(xiàn)在城市的規(guī)劃和發(fā)展卻還跟不上人們對于生活空間的日益猛增的需求，城市外來人口和汽車保有量的增加讓人口和停車位的緊張矛盾日益突出。所以城市里現(xiàn)有的停車位的停車空間和停車距離相對來說是比較小的，所以想要把車子準(zhǔn)確無誤又安全的停進(jìn)停車位還是比較有難度的。相對于部分駕駛員來說把車子停進(jìn)停車位里面仍然不是一件簡單容易的事情，如果一不小心發(fā)生了失誤操作，就很容易引發(fā)碰撞和剮蹭事故，一旦這種失誤一發(fā)生就會(huì)浪費(fèi)時(shí)間浪費(fèi)金錢。因?yàn)樯鐣?huì)的發(fā)展進(jìn)步和人們的需要，汽車智能化發(fā)展是必不可少的一種趨勢，特別是汽車智能化自動(dòng)泊車輔助系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的出現(xiàn)是受到了廣大車主的喜愛的，因?yàn)樗詣?dòng)化的操作讓駕駛員輕松就能實(shí)現(xiàn)停泊車，節(jié)約時(shí)間。雖然汽車的智能化發(fā)展還需要走很長的一段路，但是值得我們高興的是，科技的快速進(jìn)步為我們解決泊車?yán)щy這個(gè)難題提供了很大的可能性和便利?？萍嫉倪M(jìn)步讓汽車智能自動(dòng)化泊車這個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)在我們的生活中，讓我們跟小心翼翼的前進(jìn)和后退試探和其余繁雜的各種泊車操作說了再見，只需要打開車輛自動(dòng)泊車的命令，車子就會(huì)按照處于安全又準(zhǔn)確無誤的指令中自動(dòng)停入停車位，停車從此再也不是一件難事，變得安全便捷。1.3研究內(nèi)容本文論述的智能小車自動(dòng)泊車控制設(shè)計(jì)，主要方向是針對智能小車的自動(dòng)泊車控制設(shè)計(jì)，對小車進(jìn)行自動(dòng)倒入側(cè)方停車位、測量泊車時(shí)小車跟障礙物的安全距離等功能的完善。設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：讓小車具有自動(dòng)倒車與停泊功能，在C語言程序的控制下對泊入車位的角度和行駛速度進(jìn)行控制，利用超聲波的測距原理檢測小車與障礙物的距離，并通過顯示屏呈現(xiàn)出來。第2章系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案選型2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是選擇使用最小單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來用作系統(tǒng)的控制核心，小車側(cè)方停車時(shí)轉(zhuǎn)向的這個(gè)動(dòng)作是用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊來控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，當(dāng)小車遇到了障礙物，那么他們之間的距離就是通過超聲波測距模塊來檢測和測量，最后測量出來的的數(shù)據(jù)會(huì)在液晶顯示屏上顯示出來，最終模擬實(shí)現(xiàn)智能小車的自動(dòng)泊車功能，本設(shè)計(jì)主要是讓智能小車可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)側(cè)方停車。系統(tǒng)主要有單片機(jī)控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、超聲波測距避障模塊和顯示模塊這幾部分組成。圖2.1系統(tǒng)總體框圖2.2傳感器比較2.2.1紅外線傳感器傳感器在進(jìn)行測量距離的工作時(shí)是采用了紅外線不會(huì)擴(kuò)散的原理來進(jìn)行反射傳播。因?yàn)榧t外線發(fā)射出去在經(jīng)過其它物質(zhì)的時(shí)候只會(huì)產(chǎn)生出很小的折射率,所以在需要測量大距離的工作大部分都會(huì)先考慮到采用紅外線傳感器,紅外線發(fā)射傳播出去再到反射返回傳感器是需要一定時(shí)間的,當(dāng)發(fā)射波從傳感器發(fā)出碰到被檢測物再被反射回到傳感器被接收到,再根據(jù)紅外線在空氣中傳播速度和傳播出去再回來的時(shí)間就可以算出傳感器到被測物體之間的距離。其擁有明顯有效的熱效應(yīng)，在云霧之中的穿透能力也比較強(qiáng)。同時(shí)角度分辨率高但是距離分辨率低也是紅外傳感器的一個(gè)大缺點(diǎn)，所以它的波長和大小就不是能很準(zhǔn)確的分辨出來。人類單憑肉眼是無法感知到紅外線，它的隱蔽性是非常強(qiáng)的。在晚上依舊可以不影響測距儀的工作，但是容易讓紅外線傳感器受到影響的是光源跟熱源這兩種物質(zhì)。2.2.2超聲波傳感器我們平時(shí)能夠聽到的聲音都可以成為聲波，但其實(shí)在我們聽不到的領(lǐng)域里也有一種聲波叫做超聲波，它是所有聲波中的一部分。我們?nèi)说亩涫遣荒軌蚵犚娝?，因?yàn)樗念l率高于20kHz。但是它跟聲波是一樣的，一樣都是由材料共振而產(chǎn)生的，而且它只能處于介質(zhì)之中傳播。反射、折射等這些都是超聲波跟普通聲波一樣共同擁有的特點(diǎn)。超聲波的波長比較短，波長越短它的衍射特性就越差，因?yàn)椴ㄩL較短的話會(huì)擁有非常強(qiáng)的直線傳播能力，所以超聲波擁有可以在介質(zhì)中穩(wěn)定地進(jìn)行直線傳播的能力。大家都知道，聲音能夠在空氣中進(jìn)行傳播的原理是聲波在推動(dòng)空氣中的各種材料粒子振動(dòng)進(jìn)行做功，而聲波做功快慢會(huì)直接影響到聲波功率的大小，在相同的條件下聲波的頻率越高那么表示它的功率就越大。因?yàn)槌暡ǖ念l率高于20kHz，所以功率較高是超聲波的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且因?yàn)槌暡ǖ牟ㄩL相對來說又比較短，所以擁有良好的方向性和穿透能力又是超聲波的另一個(gè)大的優(yōu)勢。超聲波的能量消耗得比較慢，所以超聲波可以在介質(zhì)中傳播的很遠(yuǎn)。同時(shí)利用超聲波來測量距離的原理又是非常簡單的，跟其他的測距方式比起來用超聲波來測距既方便又容易上手操作，在測量精度也能滿足要求同時(shí)距離的計(jì)算也比較簡單。這些優(yōu)點(diǎn)讓超聲波在很多的行業(yè)中得到了重點(diǎn)應(yīng)用特別是在工業(yè)領(lǐng)域中，在工業(yè)工作現(xiàn)場達(dá)不到可以進(jìn)行人工測量的條件時(shí)，就可以選擇超聲波來代替人工進(jìn)行測量工作。但是超聲波的傳播速度受到外界環(huán)境變化影響較大，導(dǎo)致傳播的速度在不一樣的天氣條件下會(huì)變得不一樣，傳播速度受到影響可能會(huì)引起對遠(yuǎn)距離的障礙物超聲波反射回來的信號反應(yīng)微弱導(dǎo)致靈敏度下降得很快。所以在這種情況下超聲波在短距離測距這方面的優(yōu)勢更大，測量的最佳距離是在4-5米左右，常用于倒車防撞方面。通過以上兩種傳感器的比較，超聲波測距方式在于低速度測距方面更加優(yōu)秀，所以本設(shè)計(jì)優(yōu)先選用超聲波傳感器。2.3單片機(jī)模塊的選擇2.3.1MSP430系列單片機(jī)MSP430單片機(jī)采用了精簡指令集(RISC)結(jié)構(gòu)，尋址也有豐富的選擇方式、內(nèi)核指令也相對的簡潔以及擁有著大量的模擬指令等具有強(qiáng)大的處理能力。在8MHz晶體的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)125ns的指令周期。還有就是在功耗方面，430單片機(jī)的功耗是非常低的，它之所以能有這么低的功耗，優(yōu)勢就在于把芯片中的電源和電壓做降低處理以及在時(shí)鐘的運(yùn)作方面做到了靈活把控。但其個(gè)人感覺不容易上手，應(yīng)該不太適合初學(xué)者當(dāng)作入門學(xué)習(xí)，可以查到的資料也比較少，只能跑官網(wǎng)去查找。2.3.2STC單片機(jī)STC單片機(jī)是新一代8051單片機(jī)的其中一種，具備有低功耗、抗干擾強(qiáng)等的優(yōu)勢，對于傳統(tǒng)8051的指令代碼它能夠完全的完美兼容，但是速度比傳統(tǒng)8051單片機(jī)要快8~12倍，在單片機(jī)內(nèi)部還集成MAX810專用復(fù)位電路。容易上手，擁有大量的學(xué)習(xí)資料及視頻。同時(shí)具有寬電壓的優(yōu)點(diǎn)：5.5～3.8V，2.4～3.8V，有空閑模式和掉電模式這兩種低功耗設(shè)計(jì)。上述的兩種單片機(jī)經(jīng)過考量，選用STC單片機(jī)來對系統(tǒng)進(jìn)行控制。2.4顯示模塊選擇最常見和使用的輸出器就是顯示器了，顯示器種類很多，不過在單片機(jī)系統(tǒng)中最經(jīng)常用到的還是發(fā)光二極管顯示器和液晶顯示器。用發(fā)光二極管組成的顯示屏中每一個(gè)亮點(diǎn)都是由一個(gè)或者兩個(gè)以上的發(fā)光二極管通過電路控制二極管的亮起和熄滅來控制亮點(diǎn)的發(fā)光。發(fā)光二極管的體積比較大，成像質(zhì)量一般而且比較適合作為室外大屏幕。液晶顯示屏是由光源、液晶光柵和控制芯片這三種東西構(gòu)成，液晶本身是不發(fā)光的。它是由光線液晶光柵的同時(shí)通過改變液晶顆粒的濾光方向去改變每一個(gè)點(diǎn)的顏色與強(qiáng)度來控制顯示圖案，而且液晶的圖像刷新率高。一般可用作計(jì)算機(jī)顯示器、電視、手機(jī)等等對于圖像要求高的場合。綜上所述，在進(jìn)行對比，因此選擇了液晶顯示屏作為我們的顯示模塊。2.5電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊選擇本設(shè)計(jì)中所選擇用到的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是L298N，模塊引腳圖如圖3-1所示，L298N是一種具有高電壓、大電流的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。它的主要特點(diǎn)有：工作的時(shí)候電壓高，工作電壓最高的時(shí)候可以達(dá)到46V，還有一個(gè)就是工作的時(shí)候輸出的電流大，瞬間電流最高可以達(dá)到3A，持續(xù)工作電流為2A，額定功率為25W。芯片包括兩個(gè)高電壓和高電流的h橋全橋驅(qū)動(dòng)器，可以驅(qū)動(dòng)dc電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、繼電器線圈等感應(yīng)負(fù)載。高電平信號和低電平信號用于控制電機(jī)的正向和反向旋轉(zhuǎn)。把單片機(jī)的I/O口分別接入電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的IN1、IN2、IN3、IN4端口，實(shí)現(xiàn)直流減速電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制，把芯片的ENA、ENB使能端口接到單片機(jī)上就可以通過單片機(jī)控制模塊以此控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖2.2L298N芯片引腳圖第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1AltiumDesigner6簡介AltiumDesigner6是在二零零六年就已經(jīng)研究開發(fā)并且上式運(yùn)用的一體化電子開發(fā)軟件。這個(gè)軟件非常完美地完善了原理圖設(shè)計(jì)技術(shù)、電路模擬、PCB繪制和設(shè)計(jì)輸出，給設(shè)計(jì)使用者們提供了更加全新的設(shè)計(jì)解決方案，使他們能夠輕松地?fù)碛锌刂剖褂迷O(shè)計(jì)的能力，設(shè)計(jì)出來的東西的質(zhì)量和效率顯著提高。同時(shí)這款軟件繼承了兩個(gè)protel軟件的一系列功能和優(yōu)點(diǎn)，另外兩個(gè)軟件沒有具有的高端功能在這個(gè)軟件中都增加上去而且能夠正常使用。但因?yàn)榧狭诉@么多優(yōu)秀的功能，所以這款軟件對于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的要求相對來說要比之前的各種版本要高一點(diǎn)。因?yàn)檫@款軟件相對于其他的軟件來說比較好上手，所以在本設(shè)計(jì)中就是優(yōu)先采用這款軟件來進(jìn)行硬件部分的電路設(shè)計(jì)和PCB繪制。3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.2.1STC89C52芯片介紹這一次的設(shè)計(jì)所選用的是STC89C52單片機(jī)，STC89C52單片機(jī)是一種低功耗、高性能的微型控制器，引腳圖如圖2.1所示。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但是做了很多的改進(jìn)使得\t"/item/STC89C52/_blank"芯片擁有了傳統(tǒng)的51單片機(jī)所不具備的功能。另外STC89C52是可以進(jìn)行0hz靜態(tài)邏輯操作?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。在掉電保護(hù)模式下RAM中的內(nèi)容會(huì)被保存起來，振蕩器會(huì)被凍結(jié)，單片機(jī)會(huì)停止所有的工作，一直到下一個(gè)中斷執(zhí)行或硬件重新復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。圖3.1STC89C52RC引腳圖3.2.2復(fù)位電路復(fù)位電路是保證單片機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的一部分，它是電容串聯(lián)電阻組成的。復(fù)位電路用于控制開機(jī)或復(fù)位時(shí)CPU的復(fù)位的保持狀態(tài)，而不是在開機(jī)或復(fù)位完成后立即工作，防止發(fā)出錯(cuò)誤指令導(dǎo)致操作錯(cuò)誤，提高EMC性能。不管是什么單片機(jī)，其中都會(huì)有復(fù)位電路這一塊，因?yàn)閺?fù)位電路可以直接影響到單片機(jī)的穩(wěn)定工作。它的基本功能就是在上電和復(fù)位的過程當(dāng)中，等到單片機(jī)系統(tǒng)的電源穩(wěn)定下來，為了保證單片機(jī)的工作能夠更加可靠，這時(shí)候的復(fù)位信號還不能立馬撤掉，要等上一定的時(shí)間之后才可以撤銷，這樣做目的是防止電源開關(guān)或者是電源插頭在開關(guān)過程當(dāng)中不慎晃動(dòng)，影響復(fù)位。在進(jìn)行復(fù)位時(shí)只要保證電容的充放電時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位，其實(shí)電容大一點(diǎn)也沒有什么太大關(guān)系的，但是如果電容太過于小，高電平的持續(xù)時(shí)間就會(huì)被切斷掉，這會(huì)使單片機(jī)沒有辦法正常復(fù)位。圖3.2復(fù)位電路3.2.3晶振電路晶振電路是單片機(jī)系統(tǒng)能夠正常工作的保證，如果系統(tǒng)不可以正常工作的話，那么系統(tǒng)不可以正常工作的原因之一就是振蕩器沒有起振。它是由兩個(gè)電容和一個(gè)晶振構(gòu)成的。晶振一般有8MHz，12MHz和25MHz的晶振，它們可以產(chǎn)生一個(gè)精度很高的脈沖，本次設(shè)計(jì)選用的是11.0592MHz的晶振，晶振和電容是不分正負(fù)的，但是兩個(gè)電容相連的那一端一定要接地。電路接線圖如圖3.2所示。圖3.3晶振電路3.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)L298N有12個(gè)管腳，4個(gè)輸入4個(gè)輸出，兩個(gè)使能管腳，一個(gè)電源一個(gè)接地的管腳。芯片的4個(gè)輸入管腳接單片機(jī)P2口高四位，輸出管腳OUT1、OUT2接電機(jī)M1、M3，管腳OUT3、OUT4接電機(jī)M2、M4，芯片使能端ENA、ENB接P2口低四位，通過控制IN1、IN2的電流方向?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)小車的前進(jìn)和后退，IN3、IN4也是同樣的控制原理，使能端是通過單片機(jī)I\O口輸出一定的高低電平產(chǎn)生一個(gè)PWM方波用以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速快慢，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速，ENA控制電機(jī)M1、M3，ENB控制M2、M4，具體電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖3.4所示。圖3.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖3.4超聲波傳感器模塊3.4.1超聲波傳感器介紹超聲波因?yàn)樗闹赶蛐詮?qiáng)、傳播距離比較遠(yuǎn)和能量消耗緩慢等等優(yōu)點(diǎn)，所以就經(jīng)常被用在距離的測量這方面。比如說測距儀和物位測量儀這些都是用超聲波來實(shí)現(xiàn)工作的。現(xiàn)在超聲波測距主要使用在倒車?yán)走_(dá)和一些其他工業(yè)現(xiàn)場等等，就像是井深、液位還有管道長度這些一般都是通過超聲波測距來得到數(shù)據(jù)的，因?yàn)槌暡z測比較方便而且速度又快，而且計(jì)算也簡單也可以做到實(shí)時(shí)控制，測量精度方面也達(dá)到了工業(yè)上的要求。所以超聲波測距在測控方面的研究上廣泛應(yīng)用。原理系統(tǒng)框圖如圖3.5所示。圖3.5原理系統(tǒng)框圖3.4.2HC-SR04超聲波測距模塊HC-SR04超聲波測距模塊在工作是可以提供跨度很大的測量距離，最小能到2厘米,最大的距離能到4米。測量精度可細(xì)致到3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。超聲波時(shí)序圖如圖3.6所示。智能小車在執(zhí)行倒車命令時(shí)超聲波模塊就會(huì)開始工作，超聲波測量和物體之間的距離就可以使小車識別出車體跟障礙物之間的距離從而避開障礙物。本設(shè)計(jì)所選擇使用的HC-SR04模塊，這個(gè)模塊只有四個(gè)引腳接口，模塊可以用I/O口TRIC來觸發(fā)測距，測距時(shí)模塊會(huì)自動(dòng)發(fā)送方波信號，同時(shí)檢測有沒有信號返回，如果有信號返回，I/O口ECHO就會(huì)輸出一個(gè)高電平。超聲波測距就是對傳播時(shí)間進(jìn)行檢測，通俗來說就是信號發(fā)射開始到信號輸回到傳感器的時(shí)間。HC-SR04超聲波模塊的使用方法很簡單，使用定時(shí)器計(jì)時(shí)就可以算出時(shí)間，不斷地測量就能夠測量出當(dāng)前的距離。單片機(jī)可以根據(jù)超聲波測距模塊所檢測到的距離信息來實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的控制，并且在LCD顯示模塊上進(jìn)行顯示。電路接線圖如圖3.7所示。圖3.6超聲波時(shí)序圖圖3.7超聲波電路接線圖3.5液晶顯示電路設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中我們所選用的是LCD1602顯示屏，LCD1602一共有十六個(gè)引腳接口。其中它的VSS引腳口是電源地還有VDD是引腳口是接5V電源正極。RS引腳口的功能是寄存器選擇，當(dāng)它工作時(shí)是高電平的時(shí)候選擇數(shù)據(jù)寄存器，是低電平的時(shí)候選擇指令寄存器。RW引腳口的主要工作就是讀寫信號線，工作時(shí)是高電平的時(shí)候就會(huì)進(jìn)行“讀”操作指令，工作是低電平的時(shí)候就會(huì)進(jìn)行“寫”這個(gè)操作指令。如果是RS和RW同時(shí)都是低電平的時(shí)候可以寫入指令或者是顯示地址；而當(dāng)RW是低電平的同時(shí)RS是高電平的話這是就可以寫入數(shù)據(jù)，當(dāng)RS和RW的電平信號反過來的時(shí)候就可以讀忙信號。E（也可以是EN）引腳端就是這個(gè)模塊的使能端，當(dāng)使能端的使能信號從高電平轉(zhuǎn)變成為低電平的時(shí)候，液晶模塊就會(huì)開始執(zhí)行命令。LCD1602電路接線圖如圖3.8所示。圖3.8LCD1602電路接線圖第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1KEIL軟件介紹KeilC51是可以進(jìn)行C語言編程開發(fā)的一個(gè)軟件，它跟匯編語言比起來，C語言的優(yōu)勢分別體現(xiàn)在了功能、可讀性、結(jié)構(gòu)性和可維護(hù)性這幾個(gè)方面上，比較容易上手，沒有什么太大的難度。而且KeilC51軟件可以生成效率非常高的目標(biāo)代碼，，大部分語句生成的代碼即緊湊又容易理解，特別是在開發(fā)大型的軟件的時(shí)候，高級語言的優(yōu)勢就體現(xiàn)得更加淋漓盡致。經(jīng)過思考所以本次設(shè)計(jì)決定運(yùn)用它來編寫需要用到的程序。圖4.1KEIL軟件工作圖4.2系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)智能小車光有硬件部分是不能夠進(jìn)行工作的，還必須要有軟件部分相配合才可以順利工作。本設(shè)計(jì)是以STC89C52單片機(jī)為核心控制，利用STC89C52單片機(jī)產(chǎn)生出不同的PWM波控制小車的走向，同時(shí)利用超聲波測距模塊完成小車對于各種障礙物的測距，最終實(shí)現(xiàn)側(cè)方位自動(dòng)泊車等功能。在軟件的程序設(shè)計(jì)里面要求能夠?qū)崿F(xiàn)小車的獨(dú)立自主判斷的能力，并能夠在STC89C52單片機(jī)的控制下正常進(jìn)行工作，在小車感應(yīng)到障礙物的時(shí)候能夠自動(dòng)選擇合理的方式避開障礙物，然后繼續(xù)前進(jìn)實(shí)現(xiàn)側(cè)方位停車。4.3系統(tǒng)工作流程當(dāng)電源通電之后，單片機(jī)將會(huì)開始工作首先會(huì)把一些數(shù)據(jù)變量初始化，然后對定時(shí)器的工作方式進(jìn)行定義，打開定時(shí)器中斷關(guān)閉外部中斷以及打開總中斷。然后超聲波傳感器也會(huì)進(jìn)行初始化之后便開始信號發(fā)射和接收工作，主要是實(shí)現(xiàn)小車距離障礙物的測量。超聲波信號發(fā)出后經(jīng)過規(guī)定時(shí)間的延時(shí)之后定時(shí)器打開外部中斷接收反射回來的超聲波信號。計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)完畢之后主程序檢測到接收成功的標(biāo)志位之后，將超聲波來回所用到的時(shí)間按照超聲波計(jì)算公式就可以得到超聲波傳感器和障礙物之間的距離，之后超聲波傳感器繼續(xù)重復(fù)測量的整個(gè)過程。檢測到了小車跟障礙物的距離之后開始調(diào)用側(cè)方停車程序，啟用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過編寫的C語言程序調(diào)整小車后車輪的左右轉(zhuǎn)向的切入角度，后退直行一直到調(diào)整車身完成側(cè)方位停車。圖4.1主流程圖4.4側(cè)方停車程序設(shè)計(jì)啟用泊車程序了之后，可以選擇左側(cè)方位停車或者是右側(cè)方位停車，由超聲波測距避障模塊檢測到小車跟障礙物的距離，如果距離達(dá)到了可以進(jìn)行側(cè)方停車的條件，就可以正式開始側(cè)方停車入庫