【正文】 用 L298 這款芯片，主要的特點(diǎn)是功率強(qiáng)大，可以加載高達(dá) 46V 的電壓，并且提供兩組 IN 口便于對(duì)兩個(gè)輪子進(jìn)行 PMW 速度調(diào)制控制。 采用四節(jié)干電池串聯(lián)做電源，功率上達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并且是很好的穩(wěn)定的直流電源，避免的電網(wǎng)電源轉(zhuǎn)化時(shí)出現(xiàn)的電流不穩(wěn)定現(xiàn)象，一定程度上降低了電路的復(fù)雜程度。 總體設(shè)計(jì)框圖 如 圖 圖 汽車倒車防撞系統(tǒng) 第 3 章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 主控單元設(shè)計(jì) 主控芯片的介紹 汽車倒車防撞系統(tǒng) 8 引腳功能 本次的設(shè)計(jì)采用的是 STC89C52單片機(jī) ，它 有 44個(gè)引腳 PLCC和 TQFP方形封裝形式，40個(gè)引腳的雙列直插式封裝形式，最常用的 是 40個(gè)引腳 的雙列直插式 封裝形式 ， 各個(gè)引腳功能說明如 圖 圖 AT89S52單片機(jī)的引腳 VCC：電源，接 +5V GND：接地 P0口： P0口是一個(gè) 8位漏極開路的雙向 I/O口。對(duì) P0端口寫“ 1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。在這種模式下， P0具有內(nèi)部上拉電阻。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。對(duì) P1 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。此 外， /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ），具體如表 31所示。 表 31 AT89S52單片機(jī) P1口第二功能 引腳號(hào) 第二功能 汽車倒車防撞系統(tǒng) 9 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用 ） P2口： P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯電平。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P2口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。對(duì) P3 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。P3口亦作為 STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如表 32所示。 表 32 89S52單片機(jī) P3口第二功能 引腳號(hào) 第二功能 RXD（串行輸入線） TXD（串行輸出線） 0INT (外部中斷 0輸入線 ) 汽車倒車防撞系統(tǒng) 10 1INT (外部中斷 0輸入線 ) T0（定時(shí)器 0外部計(jì)數(shù)脈沖輸入） T1（定時(shí)器 1外部計(jì)數(shù)脈沖輸入） WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出 ) RST：復(fù)位 輸入?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96個(gè)晶振周期的高電平。 DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。在 flash編程時(shí)，此引腳（ PROG ）也用作編程輸入脈沖。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE脈沖將會(huì)跳過。這一位置 “ 1”， ALE僅在執(zhí)行 MOVX或 MOVC指令時(shí)有效。這個(gè) ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH的 SFR的第 0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)， PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， PSEN 將不被激活。為使能從 0000H 到 FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令， EA 必須接 GND。在 flash編程期間， EA 也接收 12伏 VPP電壓。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可以 64KB尋址。對(duì)于 STC89C52，如果 EA 接 VCC，讀寫程序先從內(nèi)部存儲(chǔ)器（地址為 0000H～ 1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為： 2021H～ FFFFH。高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。當(dāng)一條指令訪問高于 7FH 的地址時(shí)，尋址方式?jīng)Q定 CPU 訪問高 128 字節(jié) RAM 還是特殊功能寄存器空間。 例如，下面的直接尋址指令訪問 0A0H（ P2口）存儲(chǔ)單元 MOV 0A0H, data 使用間接尋址方式訪問高 128 字節(jié) RAM。 MOV R0, data 堆棧操作也是間接尋址方式。 定時(shí)器 1． MCS51系列中 51子系列有兩個(gè) 16位的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器：定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0和定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1， 52子系列有三個(gè)，還有一個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T2。 3．每個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器都有 多種工作方式，其中 T0有四種工作方式； T1有三種工作方式， T2有三種工作方式。 表 33 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的方式寄存器 TMOD GATE C/T M1 M2 GATE C/T M1 M2 門 控 開 /關(guān) 計(jì)數(shù) /定時(shí) 方式選擇 門 控 開 /關(guān) 計(jì)數(shù) /定時(shí) 方式選擇 汽車倒車防撞系統(tǒng) 12 T1 T0 GATE：門控信號(hào)。即是 INTx 引腳加高電平啟動(dòng)，是一種外啟動(dòng)方式。 M M0：為工作方式選擇位，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的四種工作方式由 M1M0設(shè)定，設(shè)定情況見表 34。 表 35 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的控制寄存器 TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 T1請(qǐng)求 有 /無 T1工作啟 /停 T0請(qǐng)求有/無 T0工作啟/停 INT1請(qǐng)求有 /無 INT1方式下沿 /低電平 INT0請(qǐng)求有 /無 INT0方式下沿/低電平 其中 : TF1：定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1的溢出標(biāo)志位，當(dāng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1計(jì)滿時(shí)，由硬件使它置位，如中斷允許則觸發(fā) T1中斷。 TR1：定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1的啟動(dòng)位，可由軟件置位或清零，當(dāng) TR1=1時(shí)啟動(dòng)； TR1=0M1 M0 工作方式 方式說明 0 0 0 13位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 1 1 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 0 2 8位自動(dòng)重置定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 1 3 T0為兩個(gè) 8位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 汽車倒車防撞系統(tǒng) 13 時(shí)停止。進(jìn) 入中斷處理后由內(nèi)部硬件電路自動(dòng)清除。 中斷 STC89C52有 6個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷（ 0INT 和 1INT ），三個(gè)定時(shí)中斷（定時(shí)器 0、 2）和一個(gè)串行中斷。 IE還包括一個(gè)中斷允許總控制位EA，它能一次禁止所有中斷。它們?yōu)?AT89系列新產(chǎn)品預(yù)留。程序進(jìn)入中斷服務(wù)后，這些標(biāo)志位都可以由硬件清 0。定時(shí)器 0和定時(shí)器 1標(biāo)志位 TF0 和 TF1在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的 S5P2被置位。然而，定時(shí)器 2的標(biāo)志位 TF2在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的 S2P2被置位，在同一個(gè)周期被電路捕捉下來。 EA=0，屏蔽所有的中斷請(qǐng)求； EA=1，開放中斷。 ET1：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 的溢出中斷允許位。 ET0：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 的溢出中斷允許位。 汽車倒車防撞系統(tǒng) 14 最小系統(tǒng) 復(fù)位電路 為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。5% ，即 ～。 圖 復(fù)位電路 震蕩電路 晶振是晶體 振蕩器的簡(jiǎn)稱，在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低 的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就波振蕩電路，由于晶振等效為電感頻率范圍很窄所以即使其它參數(shù)元件很大，這個(gè)震蕩器的頻率也不會(huì)有很大變化。 一般的晶振振蕩電路都是在一個(gè)反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個(gè)電容分別接到晶振的兩端，每個(gè)電容的另一端再接到地，這兩個(gè)電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負(fù)載電容，請(qǐng)注意一般 IC 的引腳都有等效 輸入電容，汽車倒車防撞系統(tǒng) 15 這個(gè)不能忽略。近年來，傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源正逐步被高有效率的開關(guān)電源所取代，特別是單片開關(guān)電源的迅速推廣應(yīng)用，為設(shè)計(jì)新型、高效、節(jié)能電源創(chuàng)造了良好的條件 [13]。 圖 5V穩(wěn)壓電源 測(cè)距單元 的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 本次設(shè)計(jì) 的測(cè)距單元 主要采用 超聲波傳感器模塊 GH311，達(dá)到 基本的測(cè)距功能。 超聲波具有直線傳播特性 ， 頻率越高 ， 反射能力越強(qiáng) ， 而繞射能力越弱 ， 表現(xiàn)出更強(qiáng)的方向性 。 其工作原理是 ： 聲波發(fā)射探頭向介質(zhì)發(fā)射超聲波 ， 聲波遇到目標(biāo)后有反射回波作用到接收探頭 ， 測(cè)量發(fā)射時(shí)刻與接收時(shí)刻的時(shí)間差 t， 然后根據(jù)以下公式計(jì)算距離 s： s=ct/2 （ 31） 其中 c 為超聲波在介質(zhì)中的傳播速度 (m/s)。 如果環(huán)境溫度變化顯著 ， 必須考慮溫度補(bǔ)償?shù)膯栴} 。 C)的關(guān)系可以表示為 ： c≈ + （ 32） 硬件 系統(tǒng)的 電路設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)主要有 ATMEL 公司生產(chǎn)的 STC89C52單片機(jī) 、 升壓電路 、 功率放大電路 、超聲波發(fā)射探頭 、 接收探頭 、 接收信號(hào)放大電路 、 比較電路等組成 。 200KHz 信號(hào)經(jīng)三極管放大后 ， 驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射探頭 ； 每次發(fā)射 10 個(gè)脈沖 ， 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖發(fā)射前 ， 啟動(dòng)定時(shí)器開始計(jì)時(shí) ； 回波信號(hào)經(jīng)放大電路 、 比較電路送入單片機(jī) ， 單片機(jī)停止計(jì)時(shí) ， 隨后通過溫度傳感器采集溫度 ， 利用式 (31)進(jìn)行距離計(jì)算 ；最后通過 4 位數(shù)碼管顯示 。 驅(qū)動(dòng)電路采用通用的升壓芯 mc34063 將5V 電壓升壓到 40V， 然后作為驅(qū)動(dòng)三極管的電源電壓 。 發(fā)射電路如圖 。 集成電路 CX20216A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。實(shí)驗(yàn)證明用 CX20216A接收超聲波 (無信號(hào)時(shí)輸出高電平 )，具有很好的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。 圖 超聲波接收電路 小車電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 本次設(shè)計(jì)主要采用 L298 芯片驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，達(dá)到勻速行進(jìn)，轉(zhuǎn)彎，停止等設(shè)定動(dòng)作，已完成過彎的目標(biāo)。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。 引腳排列及功能 L298采用 15腳 Multiwatt塑料封裝 ，通過散熱片可用螺釘固定在散熱器上。引腳排列如圖 。 L298主要特性如表 37所示。低頻的耦合電容 5 7 IN 1 IN 2 輸入標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯電平 信號(hào)，控制全橋式驅(qū)動(dòng)器 A的開與關(guān) 6 11 ENABLE A ENABLE B 使能控制端，輸入標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯電平信號(hào)，分別控制全橋式驅(qū)動(dòng)器 A與 B的工作狀態(tài)，低電平時(shí)驅(qū)動(dòng)器禁止工作 8 GND 接地，芯片本身的散熱片與 8腳相連 9 VSS 邏輯控制部分的電源輸入端 10 12 IN 3 IN 4 輸入標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯電平信號(hào)，控制全橋式驅(qū)動(dòng)器 B的開與關(guān) 13 14 OUT 3 OUT 4 全橋式驅(qū)動(dòng)器 B的輸出端，用來接負(fù)載 驅(qū)動(dòng)電路 的設(shè)計(jì) 小車驅(qū)動(dòng)電路是由 L298芯片和 74HC04反 相器組成， L298的 IN1和 IN2口分別接反相器的正反相得引