【正文】 下功能： 自動(dòng)將小車(chē)停泊到停車(chē)位中（列式停車(chē)位）。 LCD1602 距離顯示：先輸出超聲波模塊所測(cè)出的距離。 紅外避障：對(duì)障礙物進(jìn)行探測(cè)。 超聲波測(cè)距：測(cè)量小車(chē)與后方障礙物的距離。 蜂鳴器報(bào)警提示：進(jìn)行危險(xiǎn)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(shè)計(jì)：基于 51 單片機(jī)的自動(dòng)停泊小車(chē)設(shè)計(jì)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(chē)更加規(guī)范的青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 完成倒車(chē)動(dòng)作，而 LCD1602 液晶屏和蜂鳴器也能讓駕駛者更加順利地得到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并且完成倒車(chē)。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第三章 自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 自動(dòng)停泊小車(chē)的硬件系統(tǒng) 在 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中自動(dòng)停泊小車(chē)的硬件上主要使用了： STC89C52RC 的單片機(jī)、超聲波傳感器、紅外線(xiàn)避障傳感器、 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及小車(chē)部件等。將自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)應(yīng)用于小車(chē)上，使普通小車(chē)轉(zhuǎn)變成具有自動(dòng)停泊功能的小車(chē)并能模擬自動(dòng)泊車(chē)的基本過(guò)程。自動(dòng)停泊小車(chē)的硬件框圖如下圖 31 所示。 圖 31 自動(dòng)停泊小車(chē)的硬件框圖 圖 31 表示自動(dòng)泊車(chē)系統(tǒng)應(yīng)用在小車(chē)上時(shí)，各個(gè)輸入、采集數(shù)據(jù)的模塊的工作狀態(tài)以及通過(guò)單片機(jī)計(jì)算處理后的作出的數(shù)據(jù)輸出和 相應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的展現(xiàn)。 STC89C52 單片機(jī)的電路圖及引腳說(shuō)明 STC89C52 單片機(jī)是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8K BYTES 的可反復(fù)擦寫(xiě)的 FLASH 只讀程序存儲(chǔ)器和256BYTES 的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼 容。功能強(qiáng)大的 STC89C52 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜的控制應(yīng)用場(chǎng)合 【 11】 。引腳圖如圖 32所示： 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 32 STC89C52RC 引腳圖 主要特性如下： ? 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)， 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇， 兼容 MCS51 兼容系統(tǒng)； ? 8k 可反復(fù)擦寫(xiě) (大于 1000 次 )FLASH ROM； ? 256x8bit 內(nèi)部 RAM； ? 工作電壓： ～ （ 5V 單片機(jī)） /～ （ 3V 單片機(jī)） ； ? 工作頻率范圍 ： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz，實(shí)際工作頻率 可達(dá) 48MHz； ? 用戶(hù)應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié) ； ? 時(shí)鐘頻率 024MHz； ? 雙向 32 個(gè) I/O 口 復(fù)位后為 ： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉， P0 口是漏極開(kāi)路輸出，作為總線(xiàn)擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻 ； ? ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專(zhuān)用編程器，無(wú)需專(zhuān)用仿真器，可通過(guò)串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶(hù) 程序 ，數(shù)秒即可完成一片 ； ? EEPROM 功能 ； ? 看門(mén)狗功能 ； ? 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 ， 即定時(shí)器 T0、 T T2； ? 2 個(gè)外部中斷 源，共 8 個(gè)中斷源 ； ? 通用異步串行口（ UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART； 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 ? 工作溫度范圍 ： 40～ +85℃ （工業(yè)級(jí)） /0～ 75℃ （商業(yè)級(jí) ）； ? PDIP 封裝 。 STC89C52RC 單片機(jī)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(shuō)明 ： ? 40 個(gè)引腳按其功能可以分為以下三類(lèi)； ? 電源及時(shí)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(gè)八位 I/O 口的外部引腳。 P0 口是 一個(gè)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(dú)立的電路結(jié)構(gòu)。 P0 口作為雙功能口（地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口和通用 I/O 口），當(dāng) P0 口用作地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用口時(shí)，是一個(gè)真正的雙向口，用作與外部?jī)?chǔ)存器的連接，輸出低八位地址和輸出 /輸入 8 位數(shù)據(jù)。當(dāng) P0口作為通用 I/O 口時(shí)，需要在片外接上拉電阻 ，此時(shí)端口不存在高阻抗?fàn)顟B(tài)，因此是一個(gè)準(zhǔn)雙向 口；當(dāng)作為通用的 I/O 口輸入時(shí)，應(yīng)先向端口輸出鎖存器寫(xiě)入 1。 P0 口可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。 P1 端口（ ～ ， 1～ 8 引腳） ：八位，準(zhǔn)雙向 I/O 口，在內(nèi)部具有自帶的上拉電阻 。 P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式 ） 4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫(xiě)入 “ 1” 時(shí)，通過(guò)內(nèi)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(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流（ I）。 此外， 和 還可以作為定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部技術(shù)輸 入 （ ）和定時(shí)器 /計(jì)數(shù) 器 2 的觸發(fā)輸入（ ） 。 在對(duì) Flash ROM 編程和程序校驗(yàn)時(shí)， P1 接收低 8 位地址。 P2 端口（ ～ ， 21～ 28 引腳）： P2 口是一個(gè) 自 帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 端口 當(dāng)單片機(jī)擴(kuò)展外部?jī)?chǔ)存器及 I/O 口時(shí)， P2 口作為高八位地址線(xiàn)總線(xiàn)用，輸出高八位地址， P2 口也可以當(dāng)做普通的 I/O 口使用。當(dāng)作為普通的I/O 口輸入時(shí)，應(yīng)先向端口輸出鎖存器寫(xiě)入 1； P2 口與 P0 口輸出的低八位地址青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 一起構(gòu)成 16 位地址，可以尋址 64KB 的地址空間， 在訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器和16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 時(shí)， P2 送出高 8 位地址。在訪(fǎng)問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口引腳上的內(nèi)容（就是專(zhuān)用寄存器（ SFR）區(qū)中的 P2 寄存器的內(nèi)容） ， 在整個(gè)訪(fǎng)問(wèn)期間不會(huì)改變。 在對(duì) Flash ROM編程和程序校驗(yàn)期間， P2也接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3 端口（ ～ ， 10～ 17 引腳）： P3 是一個(gè)帶內(nèi)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(yīng)位的鎖存器置 1。實(shí)際應(yīng)用中，由于復(fù)位后 P3 口鎖存器置 1，滿(mǎn)足第二功能所需要的條件，所以不需要任何設(shè)置工作，就可以進(jìn)入第二功 能操作。當(dāng)某位不作為第二功能使用時(shí)，作為第一功能 I/O 口使用。引腳輸入部分有兩個(gè)緩沖器，第二功能的輸入信號(hào)取自緩沖器 BUF3 的輸出端，第一功能輸入信號(hào)取自緩沖器 BUF2 的輸入端 【 8】 。 RST（ 9 引腳） ：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。在此引腳加上持續(xù)時(shí)間大于 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。當(dāng)單片機(jī)正常工作時(shí)，次引腳應(yīng)該為≤ 的低電平。當(dāng)看門(mén)狗定時(shí)器溢出時(shí)，該引腳將輸出長(zhǎng)達(dá) 96 個(gè)時(shí)鐘震蕩周期的高電平。 ALE/ ROG（ 30 引腳） ALE 為 CPU 訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器提供一個(gè)地址鎖存的信號(hào)，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(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE脈沖將會(huì)跳過(guò)。 如果需要，通過(guò) 把 地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “ 1” ， ALE 操作將無(wú)效 。這一位置 “ 1”， ALE 僅在執(zhí) 行 MOVX 或 MOV 指令時(shí)有效。， ALE 將被微弱拉高。這個(gè) ALE 使能標(biāo)志位（地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位 ） 的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)是外部程序存儲(chǔ)器選 SEN通信號(hào)。 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 L298N 芯片的介紹 L298N 是 ST 公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片的主要特點(diǎn)是工作電壓高，最高工作電壓可達(dá) 46V。輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá) 3A，持續(xù)工作電流為 2A；內(nèi)含兩個(gè) H 橋的高電壓大電流全青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器、線(xiàn)圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作；有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測(cè)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(qū)動(dòng)電路，每一組橋 H 電路中有 4 個(gè)三極管，四個(gè)三機(jī)關(guān)兩兩相對(duì)，在導(dǎo)通時(shí)，可以控制流過(guò)電機(jī)的電流的方向，并通過(guò)此方法來(lái)控制電機(jī)的正傳反轉(zhuǎn)等，從而控制此小車(chē)的行進(jìn)方向。此模塊有 ININ IN IN4 四個(gè)邏輯輸入端，其中 IN IN2 控制一個(gè)電機(jī)， IN IN4 控制另一個(gè)電機(jī)。當(dāng) IN1 輸入高電平為 IN2 輸入低電平為 0 時(shí)， IN IN2 所控制的電機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng) IN1 輸入為低電平 0， IN2 輸入高電平 1 時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。將PWM 引腳上的跳線(xiàn)帽去掉后，從 ENA、 ENB 端輸入，可控制電機(jī)速度。 L298N 芯片引腳說(shuō)明： 1 腳： 電流監(jiān)測(cè)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(shí)能端（通過(guò)電阻接地） 7 腳： 輸入端 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(cè)端 B L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊原理圖如下圖 34 所示： 圖 34 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊參數(shù)： ? 驅(qū)動(dòng)芯片： L298N 雙 H 橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片； ? 驅(qū)動(dòng)部分端子供電范圍 Vs：＋ 5V～＋ 12V；如需要板內(nèi)取電，則供電范圍 Vs： +6V～ +12V； ? 驅(qū)動(dòng)部分峰值電流 Io： 2A； ? 邏輯部分端子供電范圍： Vss：＋ 5V～＋ 7V（可板內(nèi)取電＋ 5V）； ? 邏輯部分工作電流范圍： 0～ 36mA； ? 控制信號(hào)輸入電壓范圍： 低電平：－ ≤ Vin≤ ； 高電平： ≤ Vin≤ Vss； ? 使能信號(hào)輸入電壓范圍： 低電平：－ ≤ Vin≤ （控制信號(hào)無(wú)效）； 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 高電平： ≤ Vin≤ Vss（控制信號(hào)有效）； ? 最大功耗： 20W（溫度 T＝ 75℃時(shí)）； ? 存儲(chǔ)溫度：－ 25℃～＋ 130℃； ? 驅(qū)動(dòng)板尺寸 :52mm*44mm*33mm(包括散熱片和銅柱高度 )； ? 其他擴(kuò)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(cè)距是利用超聲脈沖回波渡越時(shí)間法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。設(shè)超聲波脈沖由傳感器發(fā)出到接收所經(jīng)歷的時(shí)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(biāo)物體的距離 D 可用下式求出： D = ct /2。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使用的是 HCSR04 超聲波測(cè)距模塊。 HCSR04 超聲波測(cè)距模塊可提供 2cm400cm 的非接觸式距離感測(cè)功能，測(cè)距精度可達(dá)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(cè)量； 溫度測(cè)量； 光亮度測(cè)量。 超聲波傳感器模塊原理如下圖 36 所示： 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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