【文章內(nèi)容簡介】 11 因?yàn)橐曈X傳感器算法過于復(fù)雜，處理速度較慢，遠(yuǎn)沒有紅外光電式傳感器響應(yīng)快，體積相對來說也比較大，因此選擇紅外光電式傳感器。 車庫停車電路的選擇方案一：超聲波測距, 諧振頻率高于20kHz的聲波被稱為超聲波。超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強(qiáng)。利用超聲波的這種性能就可制成超聲傳感器，或稱為超聲換能器，它是一種既可以把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、又可以把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的器件或裝置。換能器在電脈沖激勵下可將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，向外發(fā)送超聲波；反之，當(dāng)換能器處在接收狀態(tài)時(shí)，它可將聲能(機(jī)械能)轉(zhuǎn)換為電能。由于超聲波的速度相對于光速要小的多，其傳播時(shí)間就比較容易檢測，并且易于定向發(fā)射，方向性好，強(qiáng)度好控制，因而人類采用仿真技能利用超聲波測距。超聲波測距是一種利用聲波特性、電子計(jì)數(shù)、光電開關(guān)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)非接觸式距離測量的方法。它在很多距離探測應(yīng)用中有很重要的用途，包括非損害測量、過程檢測、機(jī)器人檢測和定位、以及流體液面高度測量等。優(yōu)點(diǎn)是比較耐臟污，即使傳感器上有塵土，只要沒有堵死就可以測量；缺點(diǎn)是一定距離內(nèi)有一定的束角，受周圍障礙物影響大，且測量精度受到溫度的一定影響。方案二：紅外測距，原理為紅外發(fā)射電路的紅外發(fā)光管發(fā)出紅外光，經(jīng)障礙物反射后，由紅外接收電路的光敏接收管接收前方物體反射光，據(jù)此判斷前方是否有障礙物。根據(jù)發(fā)射光的強(qiáng)弱可以判斷物體的距離，由于接收管接收的光強(qiáng)隨是隨反射物體的距離變化而變化的，因而，距離近則反射光強(qiáng)，距離遠(yuǎn)則反射光弱。優(yōu)點(diǎn)是便宜，易制，安全，缺點(diǎn)是精度低，距離近，方向性差；自然界紅外光分布比較廣泛，容易引起測量誤差。市場上的紅外測距傳感器一般的測距范圍在20cm150cm左右，適合近距離測距。車庫是小空間，車體與車庫兩邊距離較近，因此用紅外測距也能實(shí)現(xiàn)，再加上可以使用避障電路中的紅外光電傳感器，即可節(jié)約成本，也可簡化電路。因此選方案二。長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 顯示器的選擇方案一：采用傳統(tǒng)的七段數(shù)碼 LED 顯示器。LED 就是 light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡稱 LED。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，其大概的樣子就是由很多個通常是紅色的發(fā)光二極管組成，靠燈的亮滅來顯示字符。用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。但是 LED 顯示器由于特性原因目前大多用于廣場大屏幕或商品房門面牌匾。方案二：采用 LCD 液晶屏進(jìn)行顯示，LCD 液晶顯示器是一種低壓、微功耗的顯示器件，只要 2～3 伏就可以工作，工作電流僅為幾微安，是任何顯示器無法比擬的，同時(shí)可以顯示大量信息，除數(shù)字外，還可以顯示文字、曲線，比傳統(tǒng)的數(shù)碼LED 顯示器顯示的界面有了質(zhì)的提高。在儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。LCD 顯示器優(yōu)點(diǎn)：（1）顯示質(zhì)量高，由于液晶顯示器的每一個點(diǎn)收到信號后就一直保持那種色彩和亮度恒定發(fā)光，因此液晶顯示器的畫質(zhì)高而且不會閃爍。（2）數(shù)字式接口，液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)的接口簡單操作也很方便。（3）功率消耗小，相比而言液晶顯示器的主要功耗在內(nèi)部電極和驅(qū)動 IC 上，因而耗電量比其他器件要小很多。（4）體積小、重量輕，液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。雖然 LCD 顯示器的價(jià)格比數(shù)碼管要貴，但它的顯示效果好，是當(dāng)今顯示器的主流，所以采用 LCD 作為顯示器。 電機(jī)的選擇長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 市場上用很多種類的小電壓直流電動機(jī)，很方便的選擇到。主要有普通電動機(jī)、和步進(jìn)電動機(jī)。 方案一：采用步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制變的非常的簡單。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識。步進(jìn)電動機(jī)的一個顯著的特點(diǎn)就是具有快速啟動和停止能力，能夠達(dá)到我們所要求的標(biāo)準(zhǔn)。如果負(fù)荷不超過步進(jìn)電機(jī)所能提供的動態(tài)轉(zhuǎn)矩值，就能夠立即是步進(jìn)電機(jī)啟動或反轉(zhuǎn)。其轉(zhuǎn)換靈敏度比較高。正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制靈活。但是步進(jìn)電機(jī)的價(jià)格比較昂貴，對于我們的現(xiàn)狀相差太遠(yuǎn)。 方案二：采用普通的直流電機(jī)。直流電機(jī),將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的轉(zhuǎn)動裝置。電動機(jī)定子提供磁場，直流電源向轉(zhuǎn)子的繞組提供電流，換向器使轉(zhuǎn)子電流與磁場產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩保持方向不變。將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動機(jī)。因其良好的調(diào)速性能而在電力拖動中得到廣泛應(yīng)用。直流電動機(jī)按勵磁方式分為永磁、他勵和自勵 3 類,其中自勵又分為并勵、串勵和復(fù)勵 3 種。直流電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便。調(diào)整范圍廣；過載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無極快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)。具有調(diào)速性能好,起動力矩大等優(yōu)點(diǎn)。能滿足各種不容的特殊運(yùn)行要求。 由于普通直流電機(jī)價(jià)格適宜，更易于購買，并且電路相對簡單，因此建議采用直流電機(jī)作為動力源。 驅(qū)動電機(jī)電路的選擇方案一：采用H型全橋式驅(qū)動電路，H型橋式驅(qū)動器有著廣泛的應(yīng)用，如磁盤驅(qū)動、點(diǎn)秒機(jī)、汽車電子、伺服系統(tǒng)、玩具等等。這種驅(qū)動器在單電源情況下長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 可以提供雙向輸出由邏輯IC或微控制器進(jìn)行控制。綜通常使用2個NPN和2個PNP晶體管。所有晶體管都是發(fā)射極接地。如果接通一個NPN晶體管和對角線的PNP晶體管，則實(shí)際上所有的上加電壓都將加到電機(jī)負(fù)載上。接通另一對晶體管則使負(fù)載上的電壓方向相反。H型橋式晶體管常常要求附加的集電極發(fā)射極保護(hù)二極管，以防止負(fù)載電機(jī)可能產(chǎn)生的瞬態(tài)電流和反饋電流損壞晶體管。由分立元件構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動電路，很方便的實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運(yùn)行，分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動,其結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，但是性能不穩(wěn)定。方案二：采用技術(shù)成熟的電機(jī)驅(qū)動芯片L293N, 不僅可以大大簡化驅(qū)動電路，而且功率容量大，輸出電壓最高可達(dá)32V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的IO口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便，通過實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)L293D芯片能穩(wěn)定地驅(qū)動電機(jī)。 基于以上分析擬訂方案二長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 3 章 智能停車系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原理智能停車控制系統(tǒng)同樣采用 AT89S52 單片機(jī)作為控制核心，根據(jù)傳感器采集到的信號，控制小車的行進(jìn)、轉(zhuǎn)向和停車，并計(jì)時(shí)。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)可分為尋跡檢測、躲避障礙、光源檢測、顯示電路和電機(jī)控制等功能模塊，系統(tǒng)原理框圖如圖 31 所示。圖 31 智能停車系統(tǒng)原理框圖小車啟動后，首先利用紅外對管傳感器對黑色引導(dǎo)線進(jìn)行檢測，并將檢測信號送入單片機(jī)進(jìn)行判斷和處理，驅(qū)動左輪和右輪電機(jī)以達(dá)到控制小車行進(jìn)方向的紅外尋跡電路紅外避障電路光源檢測電路電機(jī)驅(qū)動電路單片機(jī)AT89S51計(jì)時(shí)LCD1602 顯示長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 目的。利用激光傳感器對障礙物體進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果，驅(qū)動電機(jī)使小車?yán)@過障礙物，并利用光敏電傳感器接收光源信號，控制小車準(zhǔn)確進(jìn)入車庫并停車，完成預(yù)定任務(wù)。為了完成為了更好地完成小車避障、光源引導(dǎo)和入庫過程，停車場系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是十分重要的。停車場系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖如圖 32 所示圖 32 停車場設(shè)計(jì)圖停車場的每個車庫都有一個獨(dú)立的光源，每個光源只有在前一個停車庫有車長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 停著以后它才亮，當(dāng)本車庫有車停著以后，該光源就熄滅，下一光源自動點(diǎn)亮。 單片機(jī)最小系統(tǒng)最小應(yīng)用系統(tǒng)是單片機(jī)工作的必備基礎(chǔ)條件，包括時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源電路。時(shí)鐘電路分別在 18 和 19 腳之間接一個石英晶體及兩個電容，石英晶體典型值為 12MHz 或 ，電容典型值為 30pF。如果片內(nèi)無 ROM(8031)，31引腳必須接地，如單片機(jī)訪問內(nèi)部程序存儲器，則接+5V，單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)如圖 33 所示。圖 33 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。AT89S 系列單片及為高電平復(fù)位，通常在復(fù)位引腳 RST 上連接一個電容到 VCC，再連接一個電阻到 GND，由此形成一個 RC 充放電回路保證單片機(jī)在上電時(shí) RST 腳上有足夠時(shí)間的高電平進(jìn)行復(fù)位，Y112MHzC130pFC230pF 39 38 37 32 33 34 35 36 21 22 23 24 25 26 27 28PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp31XTAL218XTAL119Vss20RST9Vcc40AT89S51VCCC310uFR1S1長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這個電阻和電容的典型值為 和10uF。按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)電容被放電、RST也被拉到 高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時(shí)間的高電平來使單片機(jī)復(fù)位。AT89S51 LITE 使用 12Hz 的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機(jī)內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個晶振和兩個電容即可，電容容量一般在 15pF 至50pF 之間。我選用的是 30pF 的典型值。 紅外尋跡電路尋跡檢測電路采用紅外對管傳感器 RPR220 檢測黒線它由紅外發(fā)光二極管和光敏三極管組成，具體電路如圖 34 所示。紅外發(fā)光二極管發(fā)出紅外光，當(dāng)紅外光照射到黑線時(shí)被黑線吸收，不能發(fā)射到光敏三極管上，光敏三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，電阻 R4 中沒有電流，LM324 的 2 腳電壓為 0V，3 腳電壓通過電位器 R5 分壓后得到，一定大于 0V。由于 LM324 工作在開環(huán)比較狀態(tài)，經(jīng)過比較，LM324 輸出端為高電平；當(dāng)紅外光照到白線時(shí)，會發(fā)射到光敏三極管上，光敏三極管導(dǎo)通，R4 中有電流通過，兩端產(chǎn)生電壓，這樣 LM324 的 2 腳電壓將大于 3 腳電壓，LM324 輸出低電平。U16GOR521MR51220+5+5+5+5R5010K231114U15ALM324長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 34 紅外尋跡電路小車上裝有 3 個同樣的紅外尋跡電路，分別裝在小車底部的中間和左右兩側(cè)，與單片機(jī)的 P3^P3^P3^6 腳連接。當(dāng)中間的尋跡電路輸出高電平時(shí)，小車?yán)^續(xù)行駛。RPR－220 是一種一體化反射型光電探測器。其發(fā)射器是一個砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個高靈敏度，硅平面光電三極管。主要應(yīng)用在游戲機(jī)，復(fù)印機(jī)和辦公自動化等設(shè)備中。特點(diǎn)：1。塑料透鏡以提高靈敏度；2。內(nèi)置的可見光過濾器以減小離散光的影響；3。體積小結(jié)構(gòu)緊湊。它采用 DIP4 封裝。發(fā)射器和接收器都有兩根引出腳，其中長腳為正極，短腳為負(fù)極。LM324 系 列 由 四 個 獨(dú) 立 的 ， 高 增 益 ， 內(nèi) 部 頻 率 補(bǔ) 償 運(yùn) 算 放 大 器 ， 其 中 專 為從 單 電 源 供 電 的 電 壓 范 圍 經(jīng) 營 。 從 分 裂 電 源 的 操 作 也 有 可 能 和 低 電 源 電 流 消 耗是 獨(dú) 立 的 電 源 電 壓 的 幅 度 。LM324 系列器件帶有差動輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到 伏或者高到 32 伏的電源下，靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。每一組運(yùn)算放大器可用圖 1 所示的符號來表示，它有 5 個引出腳，其中“+” 、 “”為兩個信號輸入端， “V+”、 “