【正文】 照第二種方式設計的BDM接口電路如圖33所示。BDM接頭存在兩種定義方式，一是飛思卡爾的方式，方法是將通訊口BKGD設置在第一腳，VDD在第六腳，若BDM插反，VDD將直接與BKGD短接，很可能引起芯片BDM模塊故障，甚至燒毀芯片。 BDM接口電路設計BDM模塊可以實現(xiàn)程序下載、讀寫存儲器/寄存器、硬件斷點、條件斷點、單步運行、連續(xù)運行等全部在線調(diào)試功能，而只需要簡單的外部接口電路。當按鈕被按下時，復位引腳被拉到低電平，單片機進入復位狀態(tài)。復位電路如圖32所示。此外，在調(diào)試程序的時候經(jīng)常需要手動對單片機復位，所以復位電路的設計必不可少。在設計時鐘電路PCB時要注意下面三點：（1） 晶振體的周圍盡量不要有線路，特別是對信號質(zhì)量要求高的器件連線；（2） 為了保證單片機的穩(wěn)定性和避免晶振對周圍電路造成干擾，它們之間的連線要盡量短，盡量寬；（3） 為了阻擋晶振體的噪聲，可以將地線包圍和覆蓋在其周圍，這樣也可以避免其他信號的干擾。圖31 時鐘電路圖中晶振的大小選用16MHz，電容CC2稱為負載電容，將它們分別與晶振連接后接地，作用是消減諧波對電路穩(wěn)定性的影響，其典型值為22pF。通常時鐘電路的連接方法有三種：串聯(lián)型、并聯(lián)型和使用外部有源振蕩器[13]。這些地址空間分給了數(shù)據(jù)存儲器RAM、程序存儲器EPROM、數(shù)據(jù)閃存器EEPROM和I/O口寄存器；共有十一個并行I/O口，分別是：A、B、E、K、T、S、M、P、H、J和AD，其中除了A、B和H作為通用I/O口，其他端口都存在復用功能；中斷模塊實現(xiàn)了7級嵌套，每個中斷源靈活分配中斷級別，中斷源又分為可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷；串行通信SCI模塊由13位的波特率選擇，同時支持LIN總線協(xié)議；16通道的AD轉換位數(shù)有8位/10位/12位可選，轉換數(shù)據(jù)左對齊或右對齊，存在單次或連續(xù)轉換兩種方式；8通道8位的脈沖寬度調(diào)制器PWM可轉換成4通道16位；定時器/計數(shù)器模塊分為輸入捕捉/輸出比較模塊和周期中斷定時模塊；內(nèi)部集成了系統(tǒng)運行監(jiān)視功能，即看門狗功能，用硬件監(jiān)視軟件是否正常運行，從而可以保證出錯后系統(tǒng)快速恢復；工作環(huán)境溫度范圍寬等[12]。因為本次設計需要的引腳較多，所以選用的是112引腳的封裝。MC9S12X系列單片機目前有一下幾個子系列：MC9S12XA系列、MC9S12XB系列、MC9S12XD系列、MC9S12XE系列、MC9S12XS系列[11]。其系列單片機最大的優(yōu)點是添加了一個平行處理的外圍處理器XGATE模塊，該模塊是一個可編程的16位RISC核心，設計的最高運行速率可達100MHz。S12X系列單片機增加了172條指令，可以執(zhí)行32位計算，總線頻率最高可達40MHz，并完全具備了CAN功能，改進了中斷處理能力。圖23 車場系統(tǒng)安裝示意圖第三章 硬件設計 單片機最小系統(tǒng)電路 單片機MC9S12XS128簡介我們選用飛思卡爾公司的MC9S12XS128作為系統(tǒng)的主控芯片，其隸屬于MC9S12X系列。用于定位路口的紅外對管需要安裝距離路口11cm的地方，這是由裝在車上對管的位置決定[10]。交通燈需要安裝十字路口，受到CCD攝像頭采集有效距離的影響，攝像頭要安裝在靠近車的路口，同時位置要高于攝像頭支桿。車庫中道路是按照雙車道設計的，所以檢測路口的紅外對管需要安裝在車的右側，又因為采用的對管是同一個型號，為了避免出現(xiàn)錯誤判斷，檢測路口的傳感器安裝位置要高于其余兩個對管。其次便是紅外對射管的安裝，智能車在兩處需要用紅外對管定位，一處是車庫門前，另一處是在路口。安裝位置過低，會導致視野不夠開闊，使得有效的路徑識別范圍縮??；安裝位置過高，又會導致黑色引導線變得過窄而無法被檢測到，而且會使智能車系統(tǒng)重心抬高，從而降低了其穩(wěn)定性。圖22 智能車硬件安裝示意圖其中最關鍵的部分是攝像頭的安裝，出于對車身重心位置以及探測前瞻量的考慮，攝像頭最好裝在車體前部，以平衡重心并獲得較大的前瞻量。車體本身機械參數(shù)如下：；車寬17cm；車輪直徑5cm；軸寬12cm[9]。 系統(tǒng)硬件安裝 智能車系統(tǒng)硬件安裝智能車上的硬件有：車輪、舵機、路徑采集攝像頭、交通燈采集攝像頭、電機、主控芯片、電源驅(qū)動一體化電路、紅外接收管、視頻分離電路。最終確定的方案是使用紅外線對射管，這種對管的原理是點對點的發(fā)射接收，車庫空著時對管發(fā)射信號，車輛行駛至車庫時接收紅外信號。實際證明這種方案并不合理，首先在小車上安裝光敏電阻相對麻煩，而且電路連接較為混亂。 小車自動入庫方案分析這一部分要實現(xiàn)的主要功能是小車行駛的過程中能夠準確定位到空余車位。但總的來說，各種方案都是使用攝像頭來對交通燈進行信息采集的。 交通燈識別方案分析現(xiàn)在各學科對識別交通燈的研究很多，依據(jù)的理論也各不相同。雖然CMOS傳感器具有電源功耗低、感光度高的特點，但其受環(huán)境影響較大，適應性較差[5]。缺點是工作電壓是12V，需要升壓模塊，耗電量較大，且圖像穩(wěn)定性不高。攝像頭的選擇也存在兩種方案，一種是采用CCD圖像傳感器，其是以PAL制式信號輸出到CCD信號處理模塊并進行同步信號分離，連續(xù)的圖像數(shù)據(jù)和同步信號同時輸入到S12單片機控制核心，進行進一步的圖像處理。通過對檢測的圖像用適當?shù)膱D像處理方式進行處理后，可以獲得道路的中心位置、道路形狀、彎道曲率等信息。其缺點是磁場受附近車道上磁場影響較大，而且不同傳感器對磁場感應的變化規(guī)律有很大的差距[4]。（二）、采用電磁傳感器的路徑識別方案這種方案是在道路中央安裝電流約為20KHz、100mA的導線，采用電磁傳感器陣列來感應道路上的磁場信號，經(jīng)過放大電路放大后，可以得到正弦波，傳給單片機進行AD采樣，得到正弦波的峰值，以判斷電磁傳感器距離導線的距離，從而定位智能車在路徑上所處位置。這種方案的優(yōu)點是電路簡單，信號處理速度快。現(xiàn)在做路徑識別的技術很多，方法也是千差萬別，但其目的都是為小車尋到前進的方向，現(xiàn)在分析下面三種方案的利弊。為了提高小車對車場環(huán)境的適應能力，實現(xiàn)其自主沿著車道快速而穩(wěn)定的行駛，要選擇合適的采集賽道信息傳感器，設計合理的路徑識別方，以確保獲取足夠多、足夠遠、足夠精確的車道信息來提高小車的運行速度。系統(tǒng)的方案選擇主要存在道路識別、交通燈識別、自動倒庫三個模塊，下面將分析這三個模塊的方案，選擇出最利于我們實現(xiàn)的方法。其中微控制器選用Freescale公司的MC9S12XS128開發(fā)模塊；電源管理模塊為開發(fā)模塊、各傳感器、舵機以及直流電機提供電源；圖像采集模塊采用面陣CCD攝像頭；舵機控制模塊用來控制小車轉向的，模塊化舵機只要送入脈寬調(diào)制信號就可控制其轉向和轉角，控制主要是通過單片機片內(nèi)資源PWM配合編程實現(xiàn)；直流電機驅(qū)動模塊為車后輪直流電機驅(qū)動。智能車系統(tǒng)的總體結構框圖如圖21所示。第二章 總體設計 系統(tǒng)硬件結構智能小車系統(tǒng)的功能模塊主要有：控制核心(MCU)模塊、電源管理模塊、交通燈檢測模塊、路徑檢測模塊、電機驅(qū)動模塊、舵機控制模塊以及輔助調(diào)試模塊，在這次自動入庫的設計中還有一個紅外傳感器模塊，用于準確尋找空余車位。在小車和車位上安裝紅外線對管，當車位上沒有車時，車位上的紅外線對管發(fā)射信號，小車經(jīng)過時通過紅外接收器檢測到信號，從而實現(xiàn)定位車位的功能。在此基礎上設計智能車自動進入車庫并準確停入空余車位，這部分主要包括識別交通燈和定位空車位兩部分。這部分要實現(xiàn)的主要功能是：智能車在攝像頭的配合下，能夠自動識別指定道路并沿著道路上的引導線行駛。城市交通需求量不斷增大，城市人口又相對密集，無論是私家車還是公交車輛都很難滿足正常停放，一方面車主對停車的安全性和便利性都產(chǎn)生了新的需求，另一方面更加科學有效地管理車場，提高車場的使用率和安全性，已經(jīng)成為現(xiàn)在研究的熱門[1]。隨著我國城市化進程的加速和人們經(jīng)濟生活水平的提高，擁有私家車的家庭越來越多，城市機動車輛迅速增加。因為車輛入庫是按照空余車位指定的路線自動行駛停放的，從而解決了車庫排隊擁擠和停車安全的問題，減少了車主停車的時間。本設計是在智能停車場的基礎上，對車輛自動進入車庫系統(tǒng)進行設計的，以便提高車庫的自動化程度。對于大四的學生，可以將其作為畢業(yè)設計深入研究，更好的了解現(xiàn)在社會上嵌入式發(fā)展的形勢。學院計劃設立智能停車場實驗室，用于研究其相關系統(tǒng)，同時用于單片機嵌入式課程的教學。除了要學習測控的理論知識外，還要進行相關實踐的訓練，以提高解決實際問題的能力，加深對知識的理解。在此平臺上能夠?qū)崿F(xiàn)自動停車和車庫設計兩方面的功能，其中自動停車方面可以研究自動循跡、信號燈識別、圖像識別以及PWM控制等，車庫設計方面可以研究空位查詢、各種安全報警以及停車信息系統(tǒng)管理等。 Image sampling。 關鍵詞：自動入庫；智能車系統(tǒng)；圖像采樣；Freescale16位單片機AbstractOn the experimental platform of the smart parking garage in School of Information Engineering, the automatic car parking storage system is designed on the basis of the Freescale intelligent car. Including the minimum system circuit, power management part, motor drive circuit, servo drive circuit, path recognition circuit and the geminate transistors circuit, the system takes the MC9S12XS128 SCM as its microcontroller. Besides, relative calculations of parameters are also given.In this automatic car parking garage system, the smart car is designed to drive to the assigned garage automatically from the entrance and to park in the storage accurately, though identifying information of roads, traffic lights and garages. Firstly, the system is used to deal with the information searched by CCD camera, then to find the deviation between the position of the car and the central black line, and correct the car through a steering gear. In addition, the infrared tubes can be installed in front of the car to determine the locations of the empty parking spaces and the signal lights. Similarly, the directions of signal lights can be detected by CCD camera as well to make the car drive in the garage correctly.Key words: Automatic parking garage。在小車自動停車入庫系統(tǒng)中，小車通過采集道路信息、交通燈信息以及車庫信息，自動從車場入口行駛至指定空車位，并準確停車入庫。內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）題 目：小車自動停車入庫系統(tǒng)設計學生姓名：學 號：0967112218專 業(yè)：測控技術與儀器班 級：測控20092班指導教師：趙建敏 講師摘要本設計在信息工程學院智能停車場實驗平臺上,以飛思卡爾智能車為模型設計并實現(xiàn)了小車自動停車入庫系統(tǒng)。該系統(tǒng)將Freescale16位單片機MC9S12XS128作為系統(tǒng)微控制器，設計了單片機最小系統(tǒng)、電源管理模塊、電機驅(qū)動電路、舵機驅(qū)動電路、路徑識別電路及對管定位電路，并介紹了電路相關參數(shù)的計算方法。通過CCD攝像頭采集道路信息并對其處理，提取出路中央黑線與小車位置的偏差，從而控制舵機動作來矯正行駛中小車的狀態(tài)；通過安裝在車頭的紅外線對管來確定空車位及信號燈的位置；同樣采用CCD攝像頭來提取信號燈的指向，進而指引小車正確駛向車庫。 Intelligent vehicle system。 Freescale16bit singlechip 51目錄摘要 IAbstract II第一章 引言 1 設計背景及意義 1 設計目標 2第二章 總體設計 3 系統(tǒng)硬件結構 3 設計方案分析 3 道路識別方案分析 4 交通燈識別方案分析 5 小車自動入庫方案分析 5 系統(tǒng)硬件安裝 6 智能車系統(tǒng)硬件安裝 6 車場硬件安裝 7第三章 硬件設計 8 單片機最小系統(tǒng)電路 8 單片機MC9S12XS128簡介 8 單片機時鐘電路設計 9 復位電路設計 9 BDM接口電路設計 10 電源電路設計 11 5V電源電路設計 11 6V電源電路設計 12 12V電源電路設計 12 直流電機及電機驅(qū)動電路 14 電機RS380簡介 14 電機驅(qū)動電路 14 視頻采集電路 16 CCD攝像頭的工作原理 16 視頻分離電路 17 舵機及舵機驅(qū)動電路 18 紅外對管電路 1