汽車入庫門控裝置設計

1、畢業(yè)設計(論文)汽車入庫門控裝置目 錄摘要3英文摘要3第1章 引言.41.1選題背景.41.2研究意義.41.3本設計的主要特色.4第2章 汽車入庫門控裝置的設計方案.52.1 總體設計方案選擇.52.2 各模塊方案的選擇與論證62.2.1電機模塊的選擇與論證.62.2.2電機驅(qū)動模塊方案的選擇與論證.62.2.3避障模塊方案的選擇與論證72.2.4光源檢測方案的選擇與論證72.2.5.電源模塊方案的選擇與論證：.8第3章 相關(guān)硬件資料介紹.93.1單片機at89c51簡介.93.2單片機at89c2051簡介.11第四章 汽車入庫門控裝置的硬件設計.1341系統(tǒng)硬件的基本組成部分.134.2

2、 主要單元電路的設計.144.2.1小車電機驅(qū)動電路.144.2.2攔柵電機控制電路.154.2.3避障模塊164.2.4光源檢測模塊184.2.5電源供電模塊184.2.6最小系統(tǒng).19第五章 汽車入庫門控裝置的軟件設計.215.1 單片機的選擇.215.2 軟件設計流程框圖.21第六章 系統(tǒng)調(diào)試與分析.226.1 使用的儀器儀表 .226.2系統(tǒng)調(diào)試.226.2.1 系統(tǒng)總體調(diào)試及分析.226.2.2各個模塊電路調(diào)試及分析.226.2.2.1小車直流電機驅(qū)動模塊：226.2.2.2趨光模塊.236.2.2.3攔柵控制模塊23第七章 總結(jié)24參考文獻.24汽車入庫門控裝置摘要：設計利用at8

3、9c51控制為核心、利用紅外傳感器尋庫，光線為引導。其功能有自動尋找車庫，避障，在汽車到達車庫門前時，自動打開車庫門，報警等功能。汽車主要由兩個直流電機控制左右車輪，用pwm波分別控制電機轉(zhuǎn)動速度，實現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和前進。用各種傳感器采集信號，經(jīng)單片機處理后，完成各種功能。其中利用光敏三極管對光源進行檢測，引導汽車到達車庫門口；通過檢測障礙，發(fā)射開門信號，啟動電機開啟車庫門，汽車停止運動，等待車庫門完全開啟，再利用接近開關(guān)判斷汽車是否到達庫。報警電路用蜂鳴器報警。本設計采用單片機對各信號進行處理和控制，提高了汽車的智能化程度，但是如果用光電池檢測光源，效果可能會更好。關(guān)鍵字:單片機 紅外傳感器

4、光敏三極管 接近開關(guān) 電機the automobile goes into the storage & gated device abstract: in this design, the controller center of this dolly is based on at89c51.it uses the infrared sensor to seek the storehouse and the light guidance. its function has the automatically seek the garage, evades bonds, when the aut

5、omobile arrived the garage, the garage gate will automatically open and report to the police. so on these function. the automobile mainly controls the wheel by two direct current machines. separately controls the electrical machinery rotation speed with the pwm wave, and realization the counter of t

6、he automobile turn left, turn right and advance. it used each kind of sensor gathering signal, after monolithic integrated circuit processing, completes each kind of function. it used photosensitive triode carries on the examination to the photo source, guides the automobile to arrive the garage ent

7、rance; through the examination barrier, launches the gate signal, starts theel ectrical machinery to open the garage gate, the automobile stops the movement, waited for the garage gate completely opens, again uses the approaching switch judgement automobile whether arrives the storehouse. the alarm

8、circuit reports to the police with the buzzer. keywords: mcu infrared sensor photosensitive triode approach switch capacity control motor第一章 引言1.1 選題背景汽車的發(fā)展日益復雜，汽車的發(fā)展周期的要求也越來越短，在新型汽車進行批量生產(chǎn)前，可能時刻要更改設計方案，一味更改汽車部件已經(jīng)不能夠滿足時代要求，可自由編程微處理器的引入使汽車發(fā)展具有更大的靈活性。汽車駕駛自動化的發(fā)展趨勢據(jù)奔馳汽車研究所使用模擬系統(tǒng)進行的調(diào)查結(jié)果，有85%的用戶希望轎車具有自動巡航的

9、功能，有80%的用戶希望轎車具有自動道路跟蹤功能，有95%的用戶希望轎車具有自動起步、自動停車的功能，有80%的用戶希望轎車具有高速公路自動駕駛的功能?？梢娮詣油＼囌嫉谋壤罡?。本設計就是利用了單片機at89s52作為控制核心、紅外傳感尋庫，光線引導，制作了一個汽車自動尋找到車庫，在汽車到達車庫門前時，自動打開車庫門，在準確入庫后，利用裝在車上的接近開關(guān)接收信號通過單片機處理后，使小車自動停車。本系統(tǒng)可以應用到家庭自備車上，自動將汽車挺入車庫內(nèi)，既節(jié)省時間，又可以保障家用車的安全。1.2研究意義電子控制技術(shù)與信息技術(shù)引入汽車，對汽車電子技術(shù)的發(fā)展起到了里程碑的促進作用,電子控制系統(tǒng)已經(jīng)由局部控

10、制發(fā)展到了整車系統(tǒng)控制,以及信息化、智能化、交通控制網(wǎng)絡化、汽車信息化、智能化是當今汽車研究的重點,已經(jīng)成為衡量各國汽車工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。本設計的意義也是比較遠大的，就安全而言，汽車自動入庫一方面替代了汽車駕駛的大部分基本操作，使得駕駛員有更多的時間去思考、反應甚至是修正其自身；另一方面，在自動入庫系統(tǒng)控制下的車輛其運行軌跡更加精確。1.3本設計的主要特色：（1）高效的h型pwm電路，提高電源的利用率。（2）控制電路電源和電動機電源隔離，信號通過光電耦合器傳輸。（3）紅外檢測路面，軟件糾錯，免受路面雜質(zhì)干擾。（4）優(yōu)化軟件算法，智能化的自動控制，反應迅速。第2章 汽車入庫門控裝置的設計方

11、案2.1 總體設計方案選擇方案一：采用各類數(shù)字電路來組成小車的控制系統(tǒng)，對外圍避障信號，黑帶檢測信號，鐵片檢測信號，各路趨光信號進行處理。本方案電路復雜，靈活性不高，效率低，不利于小車智能化的擴展，對各路信號處理比較困難。方案二：用繼電器來控制電機的停與轉(zhuǎn)，但是轉(zhuǎn)速不可調(diào)。用紅外傳感器實現(xiàn)尋軌運動，紅外傳感器發(fā)出了紅外光，經(jīng)反射后，接收到不同強度的光線，傳感器輸出的信號不同，將信號送入a/d轉(zhuǎn)換電路后送入單片機，控制小車的左傳、右轉(zhuǎn)。用接近開關(guān)檢測金屬，送單片機處理，判斷是否停止。所有采集的信息都是傳給單片機處理，再作出相應的判斷，完成要求。本方案采用紅外避障檢測車庫的入口需要運行到離車庫很近

12、的地方時，才能檢測到障礙，降低了智能化程度。圖2-1 方案二原理框圖方案三：采用單片機at89s52控制2，直流電機控制汽車運動。利用光源檢測電路，檢測車庫所在地，并對其不斷檢測，引導汽車到達車庫門口，用紅外對管檢測是否到達車庫門口，用步進電機控制卷閘門，汽車進入車庫后，通過裝在車上的接近開關(guān)接收裝在車庫中的磁性物質(zhì)經(jīng)單片機處理后將小車自動停車。這種方案應用面更廣，也更接近實用化，智能化。重要的是單片機可以通過對感應器信號的檢測來控制電機運作，從而大大提高了運行過程中的實時性，準確性、使得電動車能夠輕松的完成整個過程。綜合上述三個方案，比較以上三種方案的優(yōu)缺點，方案三的系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方

13、法來解決復雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡潔化，各類功能易于實現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求。所以本次設計采用方案三。2. 2各模塊方案的選擇與論證22.1電機模塊的選擇與論證方案一：采用直流電機16控制汽車運動和卷閘門運動，在控制卷閘門運動時，直流電動機具有優(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)頻繁的無數(shù)快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)。但由于存在機械觸點，直流電機容易產(chǎn)生燥聲，而且單獨使用時不能完成位置控制，需要配以傳感器才能控制定位。方案二：采用直流電機控制汽車運動和步進電機控制卷閘門運動，在控制汽車運動時，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

14、廣；過載能力強，能承受頻繁的沖擊負載，可實現(xiàn)頻繁的無級快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)；能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求。在控制卷閘門時，步進電機不需通過傳感器就可以直接進行精確定位，且可以通過調(diào)節(jié)脈沖周期，能夠以任何速度轉(zhuǎn)動，定矩運動較精確，而且運轉(zhuǎn)速度教慢，剛好達到了預期的要求。因此綜合上面兩個方案，本設計選擇方案二。2.2.2電機驅(qū)動模塊方案的選擇與論證方案一：采用繼電器對電動機的開或關(guān)進行控制，通過開關(guān)的切換對小車的速度進行調(diào)整。這個方案的優(yōu)點是電路較為簡單，缺點是繼電器的響應速度慢，機械結(jié)構(gòu)易損壞，壽命短，可靠性差。方案二：小車行走電路采用兩對互補型晶體管8550（pnp）型和80

15、50型（npn）接成橋式電路。用at89c51軟件編程來控制各晶體管導通，分別對應電機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，同時為了達到效果我們將控制電路電源和電動機電源隔離開來，在橋式電路之前加了光電耦合器（u5b tp521-2），該電路的優(yōu)點是電路簡單，通過單片機的軟件控制互補型晶體管的導通與截止，方便的調(diào)整電動機的運動狀態(tài)。缺點是當兩個輸入端都為高電平時，驅(qū)動電路的三極管同時導通，容易燒壞晶體管。方案三：（1）車庫攔柵控制部分采用集成電路l298n和二極管in5408組成的電路來作為驅(qū)動，其原理如同方案二，同樣利用晶體管的導通與截止來驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動。l298n內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路。是一種二相和四相電機的

16、專用驅(qū)動器，即內(nèi)含二個h橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標準ttl邏輯電平信號，可驅(qū)動46v、2a以下的電機。1腳和15腳可單獨引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信，因此對步進機來說，可以非常好的對其驅(qū)動。（2）采用驅(qū)動步進機專用芯片uln2003a，該芯片電路簡單，容易控制，但驅(qū)動力比較大。在本次設計中的小車行走電路，由于繼電器對設計中的種種限制，所以采用方案二中的8050和8550組成的橋電路。對車庫攔柵控制部分，由于電機能夠自如提起放下攔柵（重量比較重），又由于沒能找到達林頓管uln2003a，因此我們采用驅(qū)動力比較大的l298n來驅(qū)動，因此采用方案三（1）。2.2.3避障模塊方案

17、的選擇與論證方案一：采用超聲波避障，超聲波受環(huán)境影響較大，電路復雜，而且地面對超聲波的反射，會影響系統(tǒng)對障礙物的判斷。 方案二：采用紅外線避障，電路中帶有集成鎖相環(huán)路解碼器lm567或使用lm393 。當紅外發(fā)射管檢測到障礙物時，lm567輸出端輸出低電平，否則輸出高電平，并將信號傳給單片機來控制小車避障和前行的動作。利用單片機來產(chǎn)生的信號對紅外線發(fā)射管進行調(diào)制發(fā)射，發(fā)射出去的紅外線遇到避障物的時候反射回來，紅外線接收管對反射回來信號進行解調(diào)，輸出ttl電平。外界對紅外信號的干擾比較小，且易于實現(xiàn)，價格也比較便宜。紅外線發(fā)射接受電路原理圖如下圖2-2所示。2-2 紅外線發(fā)射接受電路原理圖外界對

18、紅外信號的干擾比較小，性價比高。調(diào)試時主要是調(diào)制發(fā)射頻率為接收頭能接收的頻率，采用單片機程序解決。發(fā)射信號強弱的調(diào)節(jié)，由可調(diào)精密電阻調(diào)節(jié)。因此選擇方案二中紅外對管電路比較合理。2.2.4光源檢測方案的選擇與論證方案一：利用光敏電阻組成的電路。當光敏電阻檢測到光源時，光敏電阻對是否接受到光源時會產(chǎn)生高低不同的信號脈沖，這樣將信號傳給單片機從而控制小車向光源行使到達車庫。方案二：利用紅外發(fā)射、接收器組成的電路，具有可大幅度減少外界干擾，靈敏度高，信噪比強等優(yōu)點,但是，電路復雜、調(diào)試難度大。另外，電動車進入車庫后，要求小汽車能夠立即停車，通過紅外發(fā)射、接收器檢測車庫障礙物，然后通過單片機動作使電動車

19、立即剎車。但容易車身壓線，不符合題目要求。因此，不采用此方案?；谏鲜隼碚摲治觯覀冞x擇方案一。2.2.5.電源模塊方案的選擇與論證：方案一：采用雙電源供電。用兩個電源分別給控制系統(tǒng)和電機系統(tǒng)供電，將兩個系統(tǒng)完全隔離，利用光電耦合器傳輸信號，將電動機驅(qū)動所造成的干擾徹底消除，這樣就提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。方案二：用單電源給電機系統(tǒng)供電，但是控制系統(tǒng)對電流需求量大，因為電機啟動瞬間電流會很大，會造成控制系統(tǒng)電壓不穩(wěn)，干擾較大，嚴重時可能造成單片機系統(tǒng)掉電。綜上所述，我們采用方案一且用5節(jié)1.5v的干電磁組成7.5v的電源或使用蓄電池給電機系統(tǒng)供電，用1節(jié)9v的干電磁與7805組成輸出恒為5v的電源給

20、控制系統(tǒng)供電。第3章 相關(guān)硬件資料介紹3.1單片機at89c51簡介at89c51是一種高性能低功耗的采用cmos工藝制造的8位微控制器，擁有8kb的可編程的閃存（flash programmable and erasable read only memory）。它提供下列標準特征：8k字節(jié)的閃速存儲器，56字節(jié)的ram,32條i/o線,3個16位定時器/計數(shù)器, 一個六中斷源兩個優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu)，一個雙工的串行口, 片上震蕩器和時鐘電路。引腳說明：vcc：電源電壓gnd:地p0口：p0口是一組8位漏極開路型雙向i/o口，作為輸出口用時，每個引腳能驅(qū)動8個ttl邏輯門電路。當對0端口寫入1時，

21、可以作為高阻抗輸入端使用。當p0口訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，它還可設定成地址數(shù)據(jù)總線復用的形式。在這種模式下，p0口具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，p0口接收指令字節(jié)，同時輸出指令字節(jié)在程序校驗時。程序校驗時需要外接上拉電阻。p1口：p1口是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口。p1口的輸出緩沖能接受或輸出4個ttl邏輯門電路。當對p1口寫1時，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉升為高電平，此時可以作為輸入端使用。當作為輸入端使用時，p1口因為內(nèi)部存在上拉電阻，所以當外部被拉低時會輸出一個低電流（iil）。另外，p1.0和p1.1還可以作為定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（p1.0/t2）和觸發(fā)

22、輸入（p1.1/t2ex）,如表1所示。p1口在程序編寫和校驗期間同時接收低8位地址。表3-1端口號功能特性p1.0t2（外部計數(shù)器輸入到定時/計數(shù)器2）時鐘輸出p1.1t2ex(定時/計數(shù)器2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制)p2口：p2是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的i/o端口。p2口的輸出緩沖能驅(qū)動4個ttl邏輯門電路。當向p2口寫1時，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時可以用作輸入口。作為輸入口，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出電流（iil）。p2口在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如movx dptr）時，p2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在這種情況下，p

23、2口使用強大的內(nèi)部上拉電阻功能當輸出1時。當利用8位地址線訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時（例movx r1）,p2口輸出特殊功能寄存器的內(nèi)容。當flash編程或校驗時，p2口同時接收高8位地址和一些控制信號。p3口：p3是一帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向的i/o端口。p3口的輸出緩沖能驅(qū)動4個ttl邏輯門電路。當向p3口寫1時，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時可以用作輸入口。作為輸入口，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出電流（iil）。p3口同時具有at89c51的多種特殊功能，具體如下表2所示。此外，p3口還用于接收一些用于控制flash編程和校驗的控制信號。表3-2 p3口的第二

24、功能端口引腳第二功能p3.0rxd (串行輸入口)p3.1txd（串行輸出口）p3.2 (外部中斷0)p3.3（外部中斷1）p3.4t0（定時器0）p3.5t1（定時器1）p3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器都選通）rst:復位輸入。當振蕩器工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復位。ale/:當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許是一輸出脈沖，用以鎖存地址的低8位字節(jié)。當在flash編程時還可以作為編程脈沖輸出（）。一般情況下，ale是以晶振頻率的1/6輸出，可以用作外部時鐘或定時目的。但也要注意，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ale脈沖。如有必要，通過向sf

25、r的8eh單元輸入0能使ale停止工作。該位置位后只有在movx和movc指令下ale才能工作。此外，在該引腳被微弱拉高時，如果單片機在執(zhí)行外部程序模式時，應設置ale無效位不起作用。/vpp:外部訪問允許。為了使單片機能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲器從0000h到fffh單元的指令，必須同gnd相連接。需要主要的是，如果加密位1被編程，復位時ea端會自動內(nèi)部鎖存。當執(zhí)行內(nèi)部編程指令時，應該接到vcc端。當處于flash編程時，該引腳接12v的編程允許電壓vpp,當12v的編程電壓是允許的情況下。xtal1：振蕩器反相放大器以及內(nèi)部時鐘電路的輸入端。xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。at89c

26、2051是一個低電壓，高性能cmos 8位單片機，片內(nèi)含2k bytes的可反復擦寫的只讀flash程序存儲器和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和flash存儲單元，功能強大at89c2051單片機可為您提供許多高性價比的應用場合。3.2單片機at89c2051簡介at89c2051是一個功能強大的單片機，但它只有20個引腳，15個雙向輸入/輸出（i/o）端口，其中p1是一個完整的8位雙向i/o口，兩個外中斷口，兩個16位可編程定時計數(shù)器,兩個全雙向串行通信口，一個模擬

27、比較放大器。同時at89c2051的時鐘頻率可以為零，即具備可用軟件設置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有ram、定時/計數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內(nèi)ram將被凍結(jié)，時鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復位方可繼續(xù)運行。主要功能特性： 兼容mcs51指令系統(tǒng) 2k可反復擦寫(1000次)flash rom 15個雙向i/o口 6個中斷源 兩個16位可編程定時/計數(shù)器 2.7-6.v的寬工作電壓范圍 時鐘頻率0-24mhz 128x8bit內(nèi)部ram 兩個外部中斷源 兩個串行中斷 可直接驅(qū)動led 兩級加密位 低功耗睡眠功能 內(nèi)置一個模擬比較放大

28、器 可編程uarl通道 軟件設置睡眠和喚醒功能第四章 汽車入庫門控裝置的硬件設計41系統(tǒng)硬件的基本組成部分本系統(tǒng)由單片機作為小車的控制核心，利用紅外傳感器檢測障礙物信號、光電二極管檢測到的車庫光信號將其轉(zhuǎn)換為可被控制器辨認的電信號，控制器根據(jù)這些電信號進行邏輯判斷，控制電機轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)小車自動尋找車庫以及自動入庫停車。主要分為汽車入庫系統(tǒng)與門控裝置系統(tǒng)。有如下幾個部分電路組成：單片機控制電路，小車電機驅(qū)動電路，障礙物檢測電路，電源部分, 單片機最小系統(tǒng)，攔柵電機控制，等幾個部分?？傮w系統(tǒng)原理框圖如下圖4-1，4-2所示。圖4-1 汽車入庫系統(tǒng)框圖其中傳感器流程圖如圖4-1-1圖4-1-1 傳感器

29、流程圖4-2 門控裝置系統(tǒng)框圖42主要單元電路的設計4.2.1小車電機驅(qū)動電路此部分是整個小車的大腦，是整個小車運行的核心部件，起著控制小車所有運行狀態(tài)的作用。通常選用單片機作為小車的核心控制單元，小車驅(qū)動電機一般利用現(xiàn)成的玩具小車上的配套直流電機?？紤]到小車必須能夠前進、倒退、停止，并能靈活轉(zhuǎn)向，在左右兩輪各裝一個電機分別進行驅(qū)動。當左輪電機轉(zhuǎn)速高于右輪電機轉(zhuǎn)速時小車向右轉(zhuǎn)，反之則向左轉(zhuǎn)。為了能控制車輪的轉(zhuǎn)速，所以采取pwm調(diào)速法，即由單片機輸出一系列頻率固定的方波來驅(qū)動電機，在單片機中編程改變輸出方波的占空比就可以改變加到電機上的平均電壓，從而可以改變電機的轉(zhuǎn)速。左右輪兩個電機轉(zhuǎn)速的配合就

30、可以實現(xiàn)小車的前進、倒退、轉(zhuǎn)彎等功能。本電路采用的是基于pwm原理的h型驅(qū)動控制電路。如下圖4-3：4-3 電機驅(qū)動原理圖該電路的工作原理如下所示：電動機驅(qū)動由單片機兩路輸入，可分為四種情況討論：（1）當a端輸入為低電平、b端輸入為高電平時，使q1、q4管截止，q2、q3管導通，電動機正轉(zhuǎn)。 （2）當a端、b端輸入都為高電平時，經(jīng)過光電傳輸，使q1、q2、q3、q4管都截止，電動機不運轉(zhuǎn)。 （3）當a端輸入為高電平、b端輸入為低電平時，使q1、q4管導通、q2、q3管截止，電動機反轉(zhuǎn)。（4）當a端、b端輸入都為低電平，經(jīng)過光電傳輸，使q1、q2、q3、q4管都導通，這在電路中是不允許出現(xiàn)的現(xiàn)象

31、.考慮到電動機的啟動時電流很大，而且電動機波動較大，容易造成電壓不穩(wěn)、等干擾，我們運用了p521光耦集成塊，將控制部分與電動機的驅(qū)動電路隔離開來，確保安全。4.2.2攔柵電機控制電路電路主要是步進機驅(qū)動電路，由于攔柵有一定的重量，所以驅(qū)動電動機的驅(qū)動力就必須大，因此采用驅(qū)動力大的專用芯片l298n（管腳圖如4-4-1所示）來驅(qū)動。其原理圖如圖4-4所示。4-4 攔柵電機驅(qū)動原理圖圖4-4-1 l298管腳圖4.2.3避障模塊在此模塊中是使用紅外對管和集成電路lm393，通過紅外發(fā)射管是否檢測到障礙物情況，經(jīng)過lm393輸出端輸出電平的高低，將此信號送給單片機，使之執(zhí)行相應的動作，其電路原理圖如

32、圖4-5所示。圖4-5 避障檢測的電路原理圖lm393是由兩個獨立的、高精度電壓比較器組成的集成電路，失調(diào)電壓低，最大為2.0mv，可以單電源供電，輸入共模電壓范圍接近地電平，當有雙電源供電時，能兼容mos邏輯電路。其管腳圖與管腳功能如下4-5-1，表4-1所示：圖4-5-1 lm393管腳圖表4-1 管腳功能表引出端序號符號功能1outa輸出a2ina-反相輸入a3ina+同相輸入a4gnd接地端5inb+同相輸入b6inb-反相輸入b7outb輸出b8vcc電源電壓4.2.4光源檢測模塊設計中，我們在車頭安裝了兩個光敏電阻，把電動車引到有光源的車庫，原理是這樣的：當左邊的光敏電阻檢測到光源

33、時，小車會往左轉(zhuǎn)，當左邊的光敏電阻檢測到光源時，小車會往左轉(zhuǎn)。加上其他傳感器的信息采集，從而讓小車準確如庫，其電路原理圖如圖4-6所示。圖4-6 光源檢測電路原理圖4.2.5電源供電模塊本設計考慮到小車所能承受的壓力有限，所以采用比較簡單的由7805組成的電源對小車系統(tǒng)進行供電。其電路圖如圖4-7所示：圖4-7 電源供電模塊pcb圖4.2.6最小系統(tǒng)單片機系統(tǒng)是整個智能系統(tǒng)的核心部分，它對各路傳感信號的采集、處理、分析及對各部分整體調(diào)整。主要是組成是：小車電機驅(qū)動單片機at89c51（圖4-8所示）、攔柵電機驅(qū)動單片機at89c2051（圖4-9所示）,小車驅(qū)動系統(tǒng)芯片l298及各路的傳感器件

34、。圖4-8 小車電機驅(qū)動單片機at89c51最小系統(tǒng)原理圖圖4-9 攔柵電機驅(qū)動單片機at89c51最小系統(tǒng)原理圖第五章 汽車入庫門控裝置的軟件設計5.1 單片機的選擇方案一：采用一片單片機。整體由一片單片機控制，驅(qū)動卷閘門的電機由光控電路自行控制。用一片單片機控制，使軟件編程簡單化，但是卷閘門控制電路不能精確輸送控制信號，且報警功能也不好實現(xiàn)。方案二：采用兩片單片機。小車運動及其一系列功能實現(xiàn)由at89s52控制，卷閘門及報警功能則由at89c2051實現(xiàn)，這樣就可以將兩者分開編程和控制，雖然軟件編程復雜化，但是對單片而言，程序仍不復雜，且信號更好控制。 綜合以上所述，本設計選擇方案二。5.

35、2 軟件設計流程框圖根據(jù)設計要求，可得本系統(tǒng)的程序流程圖如圖2-3-1所示：本系統(tǒng)的控制器采用常用的at89c51，因為控制小車比較模塊化，所以使用匯編語言進行軟件編寫. 圖2-2-1 程序流程圖第六章 系統(tǒng)調(diào)試與分析6.1 使用的儀器儀表 儀器用途偉福e6000/l仿真器用于程序編程、調(diào)試 gf-2100編程器用于程序燒制，將程序燒入單片機mps-3003l-3直流穩(wěn)壓電源 用于提供電路穩(wěn)定的電源萬用表dt-830l 用于檢查電路的接線正確與否6.2系統(tǒng)調(diào)試6.2.1 系統(tǒng)總體調(diào)試及分析整機焊接完畢，首先對硬件進行檢查聯(lián)線有無錯誤，再逐步對各模塊進行調(diào)試。首先寫入電機控制小程序，控制其正反轉(zhuǎn)

36、，停機均正常。首先進入尋光子程序發(fā)現(xiàn)光敏電阻對光的零敏度很高，小車速度太快，后來利用變位器調(diào)節(jié)尋光電路，調(diào)整兩個光敏電阻的角度同時測試軟件，以最佳效果完成趨光功能才達到比較理想的效果。進入避障子程序，避障我們用紅外線收發(fā)對管，效果時好時壞，經(jīng)判斷是因為紅外線收發(fā)對管靈敏度不高，調(diào)整靈敏度后仍然達不到滿意效果，疑是受環(huán)境影響，利用塑料套包圍紅外線收發(fā)后問題基本解決。小車運轉(zhuǎn)正常，調(diào)整靈敏度達最佳效果。攔柵控制效果非常好，能夠自如上升與下降。整機綜合調(diào)試，上電后對系統(tǒng)進行初始化，接著控制電機使小車向前行駛。在調(diào)試開始時，就遇到了當把單片機芯片燒制好接入電路中，同時接上電源時，小車卻不會動，重復多次

37、測試，結(jié)果是電機的驅(qū)動力不夠。后來經(jīng)改進電路，問題得到解決，同時應采用雙電源供電，即電機和電路應分開供電，p521與單片機之間采用隔離信號控制。這樣就不會出現(xiàn)小車啟動時程序出錯和lcd顯示閃爍的問題。在計程精度上，運用紅外線原理獲得較高精度。6.2.2各個模塊電路調(diào)試及分析6.2.2.1小車直流電機驅(qū)動模塊：調(diào)試時碰到驅(qū)動力不夠，導致小車無法運行，后來經(jīng)過改善驅(qū)動電路來增大驅(qū)動能力，問題得到了很好的解決。此電路設計注意應采用雙電源供電，即電機和電路應分開供電，p521與單片機之間采用隔離信號控制。這樣防止電機對單片機的影響。門庫攔柵步進機驅(qū)動模塊：調(diào)試沒有什么大問題，驅(qū)動效果能滿足步進機的正反

38、轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)上升與下降自如，唯一缺陷就是l298n這塊芯片的引腳排比很密，所以在調(diào)試電路時容易導致引腳碰撞而燒壞芯片。后來經(jīng)改裝，優(yōu)化了電路，克服了這一缺陷。6.2.2.2趨光模塊由于設計中采用了光敏電阻，所以對光的要求比較高，可在調(diào)試時由于紅外對管也對光非常敏感，所以設計中有用到紅外傳感的電路，都得不到理想效果，也就是設計失敗，遇到這個問題后，我們又設計了其他電路，以避免光對紅外傳感的影響。后經(jīng)改造電路，其基本達到了小車能安全到達車庫。6.2.2.3攔柵控制模塊 這部分調(diào)試主要集中在開啟時間與關(guān)門時間上的控制，如果選擇時間上與小車行使過程不能協(xié)調(diào)一致，那么就無法完成小車入庫。在經(jīng)過與小車相互的調(diào)試中我們才將攔柵的開啟與關(guān)閉控制在一定的時間內(nèi)，而在這個時間內(nèi)，小車又完成入庫操作。根據(jù)小車的行使速度，可以預測攔柵控制時間，時間大概為4s。第七章 總結(jié)電子控制技術(shù)與信息技術(shù)應用于汽車,極大地提高的汽車的各項性能、駕駛的安全性、乘坐的舒適性,使其信息化、智能化、網(wǎng)絡化,這是信息社會發(fā)展的必然