【正文】 下功能： 自動將小車停泊到停車位中（列式停車位）。 LCD1602 距離顯示：先輸出超聲波模塊所測出的距離。 紅外避障：對障礙物進行探測。 超聲波測距：測量小車與后方障礙物的距離。 蜂鳴器報警提示：進行危險狀態(tài)提示。 系統(tǒng)功能圖如下圖 21 所示。 圖 21 系統(tǒng)功能圖 用圖的方式可以展示出本次設計：基于 51 單片機的自動停泊小車設計的基本工作原理，輸入輸出部分。超聲波傳感器和紅外傳感器能夠讓車更加規(guī)范的青島理工大學琴島學院畢業(yè)設計（論文） 3 完成倒車動作，而 LCD1602 液晶屏和蜂鳴器也能讓駕駛者更加順利地得到實時數據，并且完成倒車。 青島理工大學琴島學院畢業(yè)設計（論文） 4 第三章 自動泊車系統(tǒng)的硬件設計 自動停泊小車的硬件系統(tǒng) 在 本次的畢業(yè)設計中自動停泊小車的硬件上主要使用了： STC89C52RC 的單片機、超聲波傳感器、紅外線避障傳感器、 L298N 電機驅動模塊以及小車部件等。將自動泊車系統(tǒng)應用于小車上，使普通小車轉變成具有自動停泊功能的小車并能模擬自動泊車的基本過程。自動停泊小車的硬件框圖如下圖 31 所示。 圖 31 自動停泊小車的硬件框圖 圖 31 表示自動泊車系統(tǒng)應用在小車上時，各個輸入、采集數據的模塊的工作狀態(tài)以及通過單片機計算處理后的作出的數據輸出和 相應的電機驅動狀態(tài)的展現。 STC89C52 單片機的電路圖及引腳說明 STC89C52 單片機是美國 ATMEL 公司生產的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 8K BYTES 的可反復擦寫的 FLASH 只讀程序存儲器和256BYTES 的隨機數據存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度，非易失性存儲技術生產，與標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產品引腳兼 容。功能強大的 STC89C52 單片機適合于許多較為復雜的控制應用場合 【 11】 。引腳圖如圖 32所示： 青島理工大學琴島學院畢業(yè)設計（論文） 5 圖 32 STC89C52RC 引腳圖 主要特性如下： ? 增強型 8051 單片機， 6 時鐘 /機器周期和 12 時鐘 /機器周期可以任意選擇， 兼容 MCS51 兼容系統(tǒng)； ? 8k 可反復擦寫 (大于 1000 次 )FLASH ROM； ? 256x8bit 內部 RAM； ? 工作電壓： ～ （ 5V 單片機） /～ （ 3V 單片機） ； ? 工作頻率范圍 ： 0～ 40MHz，相當于普通 8051 的 0～ 80MHz，實際工作頻率 可達 48MHz； ? 用戶應用程序空間為 8K 字節(jié) ； ? 時鐘頻率 024MHz； ? 雙向 32 個 I/O 口 復位后為 ： P1/P2/P3/P4 是準雙向口 /弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻 ； ? ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶 程序 ，數秒即可完成一片 ； ? EEPROM 功能 ； ? 看門狗功能 ； ? 3 個 16 位可編程定時 /計數器中斷 ， 即定時器 T0、 T T2； ? 2 個外部中斷 源，共 8 個中斷源 ； ? 通用異步串行口（ UART），還可用定時器軟件實現多個 UART； 青島理工大學琴島學院畢業(yè)設計（論文） 6 ? 工作溫度范圍 ： 40～ +85℃ （工業(yè)級） /0～ 75℃ （商業(yè)級 ）； ? PDIP 封裝 。 STC89C52RC 單片機的工作模式 ： ? 掉電模式 ： 典型功耗 ,可由外部中斷喚醒 ， 中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序 ； ? 空閑模式 ： 典型功耗 2mA； ? 正常工作模式：典型功耗 4Ma～ 7mA； STC89C52RC 引腳功能說明 ： ? 40 個引腳按其功能可以分為以下三類； ? 電源及時鐘引腳 —— Vcc、 Vss； XTAL XTAL2； ? 控制引腳 —— PSEN、 ALE/PROG、 EA/Vpp、 RESET； ? I/O 口引腳 —— P0、 P P P3，為四個八位 I/O 口的外部引腳。 P0 口是 一個雙功能的八位并行口，字節(jié)地址為 80H，位地址為 80H~87H。端口的各位具有完全相同但又相互獨立的電路結構。 P0 口作為雙功能口（地址/數據復用口和通用 I/O 口），當 P0 口用作地址 /數據復用口時，是一個真正的雙向口，用作與外部儲存器的連接，輸出低八位地址和輸出 /輸入 8 位數據。當 P0口作為通用 I/O 口時，需要在片外接上拉電阻 ，此時端口不存在高阻抗狀態(tài)，因此是一個準雙向 口；當作為通用的 I/O 口輸入時，應先向端口輸出鎖存器寫入 1。 P0 口可驅動 8 個 LS 型 TTL 負載。 P1 端口（ ～ ， 1～ 8 引腳） ：八位，準雙向 I/O 口，在內部具有自帶的上拉電阻 。 P1 的輸出緩沖器可驅動（吸收或者輸出電流方式 ） 4 個 TTL 輸入。對端口寫入 “ 1” 時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位 ， 這是可用作輸入口。 P1 口作輸入口使用時，因為有內部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流（ I）。 此外， 和 還可以作為定時器 /計數器 2 的外部技術輸 入 （ ）和定時器 /計數 器 2 的觸發(fā)輸入（ ） 。 在對 Flash ROM 編程和程序校驗時， P1 接收低 8 位地址。 P2 端口（ ～ ， 21～ 28 引腳）： P2 口是一個 自 帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O 端口 當單片機擴展外部儲存器及 I/O 口時， P2 口作為高八位地址線總線用，輸出高八位地址， P2 口也可以當做普通的 I/O 口使用。當作為普通的I/O 口輸入時，應先向端口輸出鎖存器寫入 1； P2 口與 P0 口輸出的低八位地址青島理工大學琴島學院畢業(yè)設計（論文） 7 一起構成 16 位地址，可以尋址 64KB 的地址空間， 在訪問外部程序存儲器和16 位地址的外部數據存儲器 時， P2 送出高 8 位地址。在訪問 8 位地址的外部數據存儲器時， P2 口引腳上的內容（就是專用寄存器（ SFR）區(qū)中的 P2 寄存器的內容） ， 在整個訪問期間不會改變。 在對 Flash ROM編程和程序校驗期間， P2也接收高位地址和一些控制信號。 P3 端口（ ～ ， 10～ 17 引腳）： P3 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P3 口作為第二功能的輸出 /輸入或第一功能通用輸入，均需將相應位的鎖存器置 1。實際應用中，由于復位后 P3 口鎖存器置 1，滿足第二功能所需要的條件，所以不需要任何設置工作，就可以進入第二功 能操作。當某位不作為第二功能使用時，作為第一功能 I/O 口使用。引腳輸入部分有兩個緩沖器，第二功能的輸入信號取自緩沖器 BUF3 的輸出端，第一功能輸入信號取自緩沖器 BUF2 的輸入端 【 8】 。 RST（ 9 引腳） ：復位信號輸入端，高電平有效。在此引腳加上持續(xù)時間大于 2 個機器周期的高電平，就可以使單片機復位。當單片機正常工作時，次引腳應該為≤ 的低電平。當看門狗定時器溢出時，該引腳將輸出長達 96 個時鐘震蕩周期的高電平。 ALE/ ROG（ 30 引腳） ALE 為 CPU 訪問外部程序存儲器或外部數據存儲器或外部數據存儲 器提供一個地址鎖存的信號，將低八位地址鎖存在片外的地址鎖存器中。 在一般情況下 ， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調，在每次訪問外部數據存儲器時， ALE脈沖將會跳過。 如果需要，通過 把 地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “ 1” ， ALE 操作將無效 。這一位置 “ 1”， ALE 僅在執(zhí) 行 MOVX 或 MOV 指令時有效。， ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標志位（地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位 ） 的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效：外部程序存儲器選通信號是外部程序存儲器選 SEN通信號。 L298N 電機驅動模塊 L298N 芯片的介紹 L298N 是 ST 公司生產的一種高電壓、大電流電機驅動芯片。該芯片的主要特點是工作電壓高，最高工作電壓可達 46V。輸出電流大，瞬間峰值電流可達 3A，持續(xù)工作電流為 2A；內含兩個 H 橋的高電壓大電流全青島理工大學琴島學院畢業(yè)設計（論文） 8 橋式驅動器，可以用來驅動直流電動機和步進電動機、繼電器、線圈等感性負載；采用標準 TTL 邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作；有一個邏輯電源輸入端，使內部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量 反饋給控制電路。 L298N芯片如圖 33 所示： 圖 33 L298N 芯片 L298N 的工作原理： 在 L298N 模塊中有兩組 H 橋驅動電路，每一組橋 H 電路中有 4 個三極管，四個三機關兩兩相對，在導通時，可以控制流過電機的電流的方向，并通過此方法來控制電機的正傳反轉等，從而控制此小車的行進方向。此模塊有 ININ IN IN4 四個邏輯輸入端，其中 IN IN2 控制一個電機， IN IN4 控制另一個電機。當 IN1 輸入高電平為 IN2 輸入低電平為 0 時， IN IN2 所控制的電機正轉，當 IN1 輸入為低電平 0， IN2 輸入高電平 1 時，電機反轉。將PWM 引腳上的跳線帽去掉后，從 ENA、 ENB 端輸入，可控制電機速度。 L298N 芯片引腳說明： 1 腳： 電流監(jiān)測端 A 2 腳： 輸出端 3 腳： 輸出端 4 腳： 功率電源電壓 (+12V) 5 腳： 輸入端 6 腳： 時能端（通過電阻接地） 7 腳： 輸入端 青島理工大學琴島學院畢業(yè)設計（論文） 9 8 腳： GND 接地 9 腳： 邏輯電源電壓端（ +5V) 10 腳： 輸入端 11 腳： 使能端 12 腳： 輸入腳 13 腳： 輸出端 14 腳： 輸出端 15 腳： 電流監(jiān)測端 B L298N 電機驅動模塊原理圖如下圖 34 所示： 圖 34 L298N 電機驅動模塊 L298N 電機驅動模塊參數： ? 驅動芯片： L298N 雙 H 橋直流電機驅動芯片； ? 驅動部分端子供電范圍 Vs：＋ 5V～＋ 12V；如需要板內取電，則供電范圍 Vs： +6V～ +12V； ? 驅動部分峰值電流 Io： 2A； ? 邏輯部分端子供電范圍： Vss：＋ 5V～＋ 7V（可板內取電＋ 5V）； ? 邏輯部分工作電流范圍： 0～ 36mA； ? 控制信號輸入電壓范圍： 低電平：－ ≤ Vin≤ ； 高電平： ≤ Vin≤ Vss； ? 使能信號輸入電壓范圍： 低電平：－ ≤ Vin≤ （控制信號無效）； 青島理工大學琴島學院畢業(yè)設計（論文） 10 高電平： ≤ Vin≤ Vss（控制信號有效）； ? 最大功耗： 20W（溫度 T＝ 75℃時）； ? 存儲溫度：－ 25℃～＋ 130℃； ? 驅動板尺寸 :52mm*44mm*33mm(包括散熱片和銅柱高度 )； ? 其他擴展：控制方向指示燈、邏輯電源選擇接口。 超聲波傳感 器模塊 超聲波測距是利用超聲脈沖回波渡越時間法來實現的。設超聲波脈沖由傳感器發(fā)出到接收所經歷的時間為 t，超聲波在空氣中的傳播速度為 c，則從傳感器到目標物體的距離 D 可用下式求出： D = ct /2。 本次畢業(yè)設計使用的是 HCSR04 超聲波測距模塊。 HCSR04 超聲波測距模塊可提供 2cm400cm 的非接觸式距離感測功能，測距精度可達高到 3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。超聲波傳感器系統(tǒng)框圖如圖 35所示： 圖 35 超聲波傳感器系統(tǒng)框圖 主要功能： 距離測量； 溫度測量； 光亮度測量。 超聲波傳感器模塊原理如下圖 36 所示： 青島理工大學琴島學院畢業(yè)設計（論文） 11 圖 36 超聲波傳感器模塊原理圖 基本工作原理： 采用 I/O 口 TR