【文章內(nèi)容簡介】 11 因為視覺傳感器算法過于復(fù)雜，處理速度較慢，遠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。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)化為機械能、又可以把機械能轉(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)換為機械能，向外發(fā)送超聲波；反之，當換能器處在接收狀態(tài)時，它可將聲能(機械能)轉(zhuǎn)換為電能。由于超聲波的速度相對于光速要小的多，其傳播時間就比較容易檢測，并且易于定向發(fā)射，方向性好，強度好控制，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、電子計數(shù)、光電開關(guān)相結(jié)合來實現(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、機器人檢測和定位、以及流體液面高度測量等。優(yōu)點是比較耐臟污，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)射光的強弱可以判斷物體的距離，由于接收管接收的光強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，距離遠則反射光弱。優(yōu)點是便宜，易制，安全，缺點是精度低，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（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：（1）顯示質(zhì)量高，由于液晶顯示器的每一個點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 顯示器的價格比數(shù)碼管要貴，但它的顯示效果好，是當今顯示器的主流，所以采用 LCD 作為顯示器。 電機的選擇長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 市場上用很多種類的小電壓直流電動機，很方便的選擇到。主要有普通電動機、和步進電動機。 方案一：采用步進電機，步進電機是將電脈沖信號轉(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)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單。雖然步進電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規(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。因此用好步進電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。步進電動機的一個顯著的特點就是具有快速啟動和停止能力，能夠達到我們所要求的標準。如果負荷不超過步進電機所能提供的動態(tài)轉(zhuǎn)矩值，就能夠立即是步進電機啟動或反轉(zhuǎn)。其轉(zhuǎn)換靈敏度比較高。正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制靈活。但是步進電機的價格比較昂貴，對于我們的現(xiàn)狀相差太遠。 方案二：采用普通的直流電機。直流電機,將直流電能轉(zhuǎn)換為機械能的轉(zhuǎn)動裝置。電動機定子提供磁場，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)換為機械能的電動機。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，能承受頻繁的沖擊負載，可實現(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。能滿足各種不容的特殊運行要求。 由于普通直流電機價格適宜，更易于購買，并且電路相對簡單，因此建議采用直流電機作為動力源。 驅(qū)動電機電路的選擇方案一：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、點秒機、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（論文） 14 可以提供雙向輸出由邏輯IC或微控制器進行控制。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，則實際上所有的上加電壓都將加到電機負載上。接通另一對晶體管則使負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)射極保護二極管，以防止負載電機可能產(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)成電機驅(qū)動電路，很方便的實現(xiàn)直流電機的四象限運行，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，價格低廉，但是性能不穩(wěn)定。方案二：采用技術(shù)成熟的電機驅(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；可以直接用單片機的IO口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便，通過實驗，我們發(fā)現(xiàn)L293D芯片能穩(wěn)定地驅(qū)動電機。 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（論文） 15 第 3 章 智能停車系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計原理智能停車控制系統(tǒng)同樣采用 AT89S52 單片機作為控制核心，根據(jù)傳感器采集到的信號，控制小車的行進、轉(zhuǎn)向和停車，并計時。為了實現(xiàn)設(shè)計要求，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)線進行檢測，并將檢測信號送入單片機進行判斷和處理，驅(qū)動左輪和右輪電機以達到控制小車行進方向的紅外尋跡電路紅外避障電路光源檢測電路電機驅(qū)動電路單片機AT89S51計時LCD1602 顯示長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 目的。利用激光傳感器對障礙物體進行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果，驅(qū)動電機使小車繞過障礙物，并利用光敏電傳感器接收光源信號，控制小車準確進入車庫并停車，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)計也是十分重要的。停車場系統(tǒng)設(shè)計圖如圖 32 所示圖 32 停車場設(shè)計圖停車場的每個車庫都有一個獨立的光源，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（論文） 17 停著以后它才亮，當本車庫有車停著以后，該光源就熄滅，下一光源自動點亮。 單片機最小系統(tǒng)最小應(yīng)用系統(tǒng)是單片機工作的必備基礎(chǔ)條件，包括時鐘電路、復(fù)位電路、電源電路。時鐘電路分別在 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，如單片機訪問內(nèi)部程序存儲器，則接+5V，單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)如圖 33 所示。圖 33 單片機最小應(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在上電時 RST 腳上有足夠時間的高電平進行復(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（論文） 18 隨后回歸到低電平進入正常工作狀態(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)，當開關(guān)按下時電容被放電、RST也被拉到 高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片機復(fù)位。AT89S51 LITE 使用 12Hz 的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機內(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，當紅外光照射到黑線時被黑線吸收，不能發(fā)射到光敏三極管上，光敏三極管處于截止狀態(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；當紅外光照到白線時，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（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)，與單片機的 P3^P3^P3^6 腳連接。當中間的尋跡電路輸出高電平時，小車繼續(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，復(fù)印機和辦公自動化等設(shè)備中。特點：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，短腳為負極。LM324 系 列 由 四 個 獨 立 的 ， 高 增 益 ， 內(nèi) 部 頻 率 補 償 運 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 立 的 電 源 電 壓 的 幅 度 。LM324 系列器件帶有差動輸入的四運算放大器。與單電源應(yīng)用場合的標準運算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點。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+”、 “