【文章內(nèi)容簡介】 IG 觸發(fā)測距，給最少 10us 的高電平信號(hào)； 模塊自動(dòng)發(fā)送 8 個(gè) 40KHz 的方波，自動(dòng)檢測是否有信號(hào)返回； 有信號(hào)返回，通過 I/O 口 ECHO 輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測試距離 =(高電平時(shí)間 *聲速 (340M/S))/2。 基本參數(shù)： ? 工作電壓： DC 5V； ? 工作電流： 15mA； ? 工作頻率： 40KHz； ? 探測距離范圍： 2cm～ 4m； ? 測量溫度范圍： 0℃至 +100℃（精度： 1℃）； ? 測量角度： 15 度； ? 數(shù)據(jù)輸出方式： iic 和 uart（ 57600bps）兩種方式，用戶任選；其中 UART 方式，是以 7 個(gè)字節(jié)為一組，以 0x55 開頭的 3 個(gè)數(shù)據(jù)是距離數(shù)值；以 0x66 開頭的 2 個(gè)數(shù)據(jù)是溫度數(shù)據(jù)以 0x77 開頭的 2個(gè)數(shù)據(jù)是光照度數(shù)據(jù)。 0x55\0x66\0x77 是為區(qū)分 3 個(gè)數(shù)據(jù)而增加的數(shù)據(jù)頭； ? 時(shí)間限制：支持如下 2 種探測方式；（ 1）持續(xù)探測；（ 2）受控間歇探測； ? 距離數(shù)據(jù)格式：以毫米為最小數(shù) 據(jù)單位，雙字節(jié) 16 進(jìn)制傳輸，前高后低； ? 溫度數(shù)據(jù)格式：以攝氏度為最小數(shù)據(jù)單位，單字節(jié) 16 進(jìn)制傳輸； ? 光照數(shù)據(jù)格式：單字節(jié) 16 進(jìn)制傳輸；光線暗時(shí)數(shù)值大，光線亮?xí)r青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 數(shù)值??； ? 工作溫度范圍： 0℃至 +100℃； ? 存放溫度： 40℃至 +120℃； ? 外形尺寸： 48mm*39mm*22mm（ H）。 傳播限制： 超聲波探測時(shí)，被測物的表面如果為布料、毛料等會(huì)出現(xiàn)很大的誤差，因?yàn)椴剂匣蛘呤敲蠈?duì)超聲波的反射率很小。 測距時(shí)，被測物體的面積不少于 平方米且平面要保持平整，否則會(huì)出現(xiàn)誤差，影響測 量的結(jié)果。 紅外避障模塊 在本次設(shè)計(jì)中紅外避障模塊安裝于小車的車尾左右兩側(cè)，其主要作用是檢測后方是否有障礙物存在，并控制蜂鳴器報(bào)警，對(duì)危險(xiǎn)距離進(jìn)行提示，并提醒駕駛者后方有障礙物。紅外避障模塊原理如下圖 37 所示： 圖 37 紅外避障模塊 上圖的紅外避障模塊展示了其基本的工作原理：紅外二極管發(fā)射紅外線波，遇到障礙后，紅外線波返回被模塊上的紅外接收裝置接收到，并將信息傳遞給單片機(jī)，然后做出相應(yīng)的處理。 模塊描述： 紅外模塊由光電傳感器組成，光電傳感器一般用于光的測量、光的控制和青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn) 換為電的變化）。 光敏 電阻 器是利用 半導(dǎo)體 的 光電導(dǎo)效應(yīng) 制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的 電阻器 ，入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強(qiáng)，電阻增大。只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。該傳感器模塊對(duì)環(huán)境光線適應(yīng)能力強(qiáng)，由紅外發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當(dāng)檢測方向遇到障礙物時(shí)，紅外線反射回來被接收管接收，經(jīng)過比較器電路處理之后，綠色指示燈會(huì)亮起，同時(shí)信號(hào)輸出接口輸出數(shù)字信號(hào)（一個(gè)低電平信號(hào)），可通過電位器旋鈕調(diào)節(jié)檢測距離，有效距離范圍 2～ 80cm，工作電壓為 — 5V。該傳感器的探測距離的優(yōu)點(diǎn)是可以通過電位器調(diào)節(jié)、具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)器人避障、避障小車、流水線計(jì)數(shù)及黑白線循跡等眾多場合。 模塊參數(shù)說明： ? 當(dāng)模塊檢測到前方障礙物信號(hào)時(shí)，電路板上綠色指示燈點(diǎn)亮電平，同時(shí) OUT 端口持續(xù)輸出低電平信號(hào) ,該模塊檢測距離 2～ 80cm，檢測角度 35176。，檢測距離可以通過電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，順時(shí)針調(diào)電位器，檢測距離增加；逆時(shí)針調(diào)電位器，檢測距離減少； ? 傳感器主動(dòng)紅外線反射探測 ,因此目標(biāo)的反射率和形狀是探測距離的關(guān)鍵。其中黑色探測距 離最小，白色最大；小面積物體距離小，大面積距離大； ? 傳感器模塊輸出端口 OUT 可直接與單片機(jī) I/O 口連接即可，也可以直接驅(qū)動(dòng)一個(gè) 5V 繼電器。連接方式： VCCVCC； GNDGND；OUTI/O； ? 比較器采用 LM393，工作穩(wěn)定； ? 可采用 35V 直流電源對(duì)模塊進(jìn)行供電。當(dāng)電源接通時(shí)，紅色電源指示燈點(diǎn)亮； ? 具有 3mm的螺絲孔，便于固定、安裝； ? 電路板尺寸： *； 模塊接口說明（ 3 線制）： VCC 外接 3V5V 電壓（可以直接與 5V 單片機(jī)和 3V 單片機(jī)相連）； GND 外接 GND； OUT 小板數(shù)字量輸出接口（ 0 和 1）。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 LCD1602 液晶顯示 本設(shè)計(jì)采用 LCD1602，即工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)字符（ 16 列 2 行）。 LCD1602 液晶屏原理圖如下圖 38 所示： 圖 38 LCD1602 封裝圖及相關(guān)引腳圖 接口定義如下： 1 腳： Vss 為地電源 ； 2 腳： VDD 為電源正極； 3 腳： VEE 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度 ； 4 腳： RS 為 數(shù)據(jù)命令選擇端 寄存器 選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器 ； 5 腳： R/W 讀寫選擇端 ，高電平 為 讀操作，低電平 為 寫操作。當(dāng) RS 和 RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù) ； 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令 ； 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線 ； 15 腳： BLA 背光電源正極 ； 16 腳： BLK 背光電源負(fù)極 。 基本操作時(shí)序： 讀狀態(tài)：輸入： RS=L, RW=H, E=H 輸出： D0~D7=狀態(tài) 字； 寫命令：輸入： RS=L, RW=L, D0~D7=指令碼， E=高脈沖 輸出：無； 讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=H, RW=H, E=H 輸出： D0~D7=數(shù)據(jù)； 寫數(shù)據(jù)：輸入： RS=H, RW=L, D0~D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出：無。 復(fù)位說明（初始化）： ? 延時(shí) 15ms； ? 寫命令 38H（不檢測忙信號(hào)）； 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 ? 延時(shí) 5ms； ? 寫命令 38H（不檢測忙信號(hào)）； ? 延時(shí) 5ms； ? 寫命令 38H（不檢測忙信號(hào)）； ? 以后每次命令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作之前均需要檢測忙信號(hào)； ? 寫命令 38H：顯示模式設(shè)置； ? 寫命令 08H：顯示關(guān)閉； ? 寫命令 01H：顯示清屏； ? 寫命令 06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置； ? 寫命令 0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第四章 自動(dòng)泊車系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 開發(fā)軟件 本次自動(dòng)停泊小車的設(shè)計(jì)主要使用了 Keil C51 編程軟件進(jìn)行程序的編寫，以及 STC_ISP 程序燒制軟件對(duì)單片機(jī)進(jìn)行程序燒錄。 Keil 軟件的介紹 C51 開發(fā)系統(tǒng)基本知識(shí) Keil C51 是 美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容 單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng) ，包括 C 語言編譯器、宏匯編 、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案。 Keil C51 是在 ANSI C 基礎(chǔ)上針對(duì) 51 單片機(jī)的硬件特點(diǎn)進(jìn)行的拓展，并向 51 單片機(jī)上移植，經(jīng)過多年努力， C 語言已經(jīng)成為公認(rèn)的高效、簡介而又貼近 51 單片機(jī)硬件的實(shí)用高級(jí)編程語言。目前大多數(shù)的 51 單片機(jī)用戶都在使用 C 語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。 用 C51 進(jìn)行單片機(jī)軟件開發(fā)，具有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 功能十分強(qiáng)大； （ 2） 可讀性好； （ 3） 可移植性好； （ 4） 可維護(hù)性得到加強(qiáng)； （ 5） 易學(xué)易用。 Keil C51 單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)， uVision與 Ishell分別是 C51 for Windows 和 for Dos的集成開發(fā)環(huán)境（ IDE），可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可以 IDE 本身或其他編輯器編輯 C 或匯編源文件。然后分別由C51 及 C51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件（ .OBJ）。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件（ .ABS）。 ABS文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 .Hex 文件，以供調(diào)試器 Dscope51 或 Tscope51 使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直 接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 使用獨(dú)立的 Keil仿真器時(shí)，注意事項(xiàng) : （ 1）仿真器標(biāo)配 的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換其他頻率的晶振； 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 （ 2）仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)； （ 3）仿真芯片的 31 腳（ /EA）已接至高電平，所以仿真是只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外 ROM；但仿真器外引插針中的 31 腳并不與仿真芯片的 31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部 ROM（其 CPU 的 /EA 引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。 優(yōu)點(diǎn)： （ 1） KEIL C51 生成的目標(biāo)代 碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢； （ 2）與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用 C 語言來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面。 STC_ISP 軟件介紹 STC_ISP 是一款單片機(jī)下載編程燒錄軟件，是針對(duì) STC 系列單片機(jī)而設(shè)計(jì)的，可下載 STC89 系列、 12C2052 系列和 12C5410 等系列的 STC 單片機(jī) ，使用簡便，現(xiàn)已被廣泛使用。 自動(dòng)泊車系統(tǒng)主程序 本次設(shè)計(jì)的主程序主要是對(duì)超聲波模塊及 LCD 液晶屏等模塊進(jìn)行初始化并調(diào)用定時(shí)器。并使小車進(jìn)行功能的實(shí)現(xiàn)。是主程序中的部分代碼如下所示（ while 循環(huán)體中的部分省略）： 主程序部分代碼： void main(void) { uint a。 uchar flag_c 。 Sound = 1。 LCMInit()。 DisplayListChar(0, 1, Cls)。 TMOD=0x01。 TH0=0。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 TL0=0。 ET0=1。 EA=1。 BZ_L=1。 BZ_R=1。 flag_c = 0。 while(1) { … . } } 自動(dòng)停泊小車系統(tǒng)的主程序主要是對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行初始化以及調(diào)用定時(shí)器。以上為主程序的主要代碼（ while 循環(huán)體中的部分省略）此代碼為設(shè)計(jì)的主程序 main（）部分，首先此段代碼對(duì)程序中的變量、超聲波模塊、 LCD 進(jìn)行初始化。并開始對(duì)小車 的功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。主程序流程圖如圖 41 所示： 圖 41 主程序流程圖 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 以上為該系統(tǒng)的流程圖，此流程圖表現(xiàn)了主程序的作用與運(yùn)行主程序的運(yùn)行過程，如果在運(yùn)行次程序時(shí)滿足所有條件 ,程序?qū)⑼瓿勺詣?dòng)泊車的全過程。 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊可以實(shí)現(xiàn)小車的 5 個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài) ,包括小車的停止、前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)。當(dāng) 4 個(gè)狀態(tài)引腳 IN1， IN2， IN3， IN4 為邏輯輸入端，當(dāng)接收到高、低電平信號(hào)時(shí)，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的小車運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)。 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊程序如下所示： void Go() { IN1=1。 IN2=0。 IN3=1。 IN4=0 } … .. void Left() { IN1=0。 IN2=1。 IN3=1。 N4=0。 } 以上程序部分即展示了小車 5 種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的狀態(tài)引腳的電平信號(hào)值。本次設(shè)計(jì)采用的是 IN1 和 IN2 引腳控制左端電機(jī)， IN3 和 IN4 控制右端電機(jī)的 2輪小車，通過控制不同的電平對(duì)引腳的輸入從而控制小車當(dāng)前的狀態(tài)。 超聲波測距程序 超聲波測距模