汽車(chē)入庫(kù)門(mén)控裝置設(shè)計(jì).doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)汽車(chē)入庫(kù)門(mén)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(shè)計(jì)的主要特色.4第2章 汽車(chē)入庫(kù)門(mén)控裝置的設(shè)計(jì)方案.52.1 總體設(shè)計(jì)方案選擇.52.2 各模塊方案的選擇與論證62.2.1電機(jī)模塊的選擇與論證.62.2.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(cè)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(jī)at89c51簡(jiǎn)介.93.2單片機(jī)at89c2051簡(jiǎn)介.11第四章 汽車(chē)入庫(kù)門(mén)控裝置的硬件設(shè)計(jì).1341系統(tǒng)硬件的基本組成部分.134.2 主要單元電路的設(shè)計(jì).144.2.1小車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路.144.2.2攔柵電機(jī)控制電路.154.2.3避障模塊164.2.4光源檢測(cè)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(chē)入庫(kù)門(mén)控裝置的軟件設(shè)計(jì).215.1 單片機(jī)的選擇.215.2 軟件設(shè)計(jì)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(gè)模塊電路調(diào)試及分析.226.2.2.1小車(chē)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(xiàn).24汽車(chē)入庫(kù)門(mén)控裝置摘要：設(shè)計(jì)利用at89c51控制為核心、利用紅外傳感器尋庫(kù)，光線(xiàn)為引導(dǎo)。其功能有自動(dòng)尋找車(chē)庫(kù)，避障，在汽車(chē)到達(dá)車(chē)庫(kù)門(mén)前時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)車(chē)庫(kù)門(mén)，報(bào)警等功能。汽車(chē)主要由兩個(gè)直流電機(jī)控制左右車(chē)輪，用pwm波分別控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和前進(jìn)。用各種傳感器采集信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)處理后，完成各種功能。其中利用光敏三極管對(duì)光源進(jìn)行檢測(cè)，引導(dǎo)汽車(chē)到達(dá)車(chē)庫(kù)門(mén)口；通過(guò)檢測(cè)障礙，發(fā)射開(kāi)門(mén)信號(hào)，啟動(dòng)電機(jī)開(kāi)啟車(chē)庫(kù)門(mén)，汽車(chē)停止運(yùn)動(dòng)，等待車(chē)庫(kù)門(mén)完全開(kāi)啟，再利用接近開(kāi)關(guān)判斷汽車(chē)是否到達(dá)庫(kù)。報(bào)警電路用蜂鳴器報(bào)警。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)對(duì)各信號(hào)進(jìn)行處理和控制，提高了汽車(chē)的智能化程度，但是如果用光電池檢測(cè)光源，效果可能會(huì)更好。關(guān)鍵字:單片機(jī) 紅外傳感器 光敏三極管 接近開(kāi)關(guān) 電機(jī)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 automobile 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 the 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 entrance; 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 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(chē)的發(fā)展日益復(fù)雜，汽車(chē)的發(fā)展周期的要求也越來(lái)越短，在新型汽車(chē)進(jìn)行批量生產(chǎn)前，可能時(shí)刻要更改設(shè)計(jì)方案，一味更改汽車(chē)部件已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足時(shí)代要求，可自由編程微處理器的引入使汽車(chē)發(fā)展具有更大的靈活性。汽車(chē)駕駛自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)據(jù)奔馳汽車(chē)研究所使用模擬系統(tǒng)進(jìn)行的調(diào)查結(jié)果，有85%的用戶(hù)希望轎車(chē)具有自動(dòng)巡航的功能，有80%的用戶(hù)希望轎車(chē)具有自動(dòng)道路跟蹤功能，有95%的用戶(hù)希望轎車(chē)具有自動(dòng)起步、自動(dòng)停車(chē)的功能，有80%的用戶(hù)希望轎車(chē)具有高速公路自動(dòng)駕駛的功能?？梢?jiàn)自動(dòng)停車(chē)占的比例最高。本設(shè)計(jì)就是利用了單片機(jī)at89s52作為控制核心、紅外傳感尋庫(kù)，光線(xiàn)引導(dǎo)，制作了一個(gè)汽車(chē)自動(dòng)尋找到車(chē)庫(kù)，在汽車(chē)到達(dá)車(chē)庫(kù)門(mén)前時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)車(chē)庫(kù)門(mén)，在準(zhǔn)確入庫(kù)后，利用裝在車(chē)上的接近開(kāi)關(guān)接收信號(hào)通過(guò)單片機(jī)處理后，使小車(chē)自動(dòng)停車(chē)。本系統(tǒng)可以應(yīng)用到家庭自備車(chē)上，自動(dòng)將汽車(chē)挺入車(chē)庫(kù)內(nèi)，既節(jié)省時(shí)間，又可以保障家用車(chē)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(chē)，對(duì)汽車(chē)電子技術(shù)的發(fā)展起到了里程碑的促進(jìn)作用,電子控制系統(tǒng)已經(jīng)由局部控制發(fā)展到了整車(chē)系統(tǒng)控制,以及信息化、智能化、交通控制網(wǎng)絡(luò)化、汽車(chē)信息化、智能化是當(dāng)今汽車(chē)研究的重點(diǎn),已經(jīng)成為衡量各國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。本設(shè)計(jì)的意義也是比較遠(yuǎn)大的，就安全而言，汽車(chē)自動(dòng)入庫(kù)一方面替代了汽車(chē)駕駛的大部分基本操作，使得駕駛員有更多的時(shí)間去思考、反應(yīng)甚至是修正其自身；另一方面，在自動(dòng)入庫(kù)系統(tǒng)控制下的車(chē)輛其運(yùn)行軌跡更加精確。1.3本設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)電源隔離，信號(hào)通過(guò)光電耦合器傳輸。（3）紅外檢測(cè)路面，軟件糾錯(cuò)，免受路面雜質(zhì)干擾。（4）優(yōu)化軟件算法，智能化的自動(dòng)控制，反應(yīng)迅速。第2章 汽車(chē)入庫(kù)門(mén)控裝置的設(shè)計(jì)方案2.1 總體設(shè)計(jì)方案選擇方案一：采用各類(lèi)數(shù)字電路來(lái)組成小車(chē)的控制系統(tǒng)，對(duì)外圍避障信號(hào)，黑帶檢測(cè)信號(hào)，鐵片檢測(cè)信號(hào)，各路趨光信號(hào)進(jìn)行處理。本方案電路復(fù)雜，靈活性不高，效率低，不利于小車(chē)智能化的擴(kuò)展，對(duì)各路信號(hào)處理比較困難。方案二：用繼電器來(lái)控制電機(jī)的停與轉(zhuǎn)，但是轉(zhuǎn)速不可調(diào)。用紅外傳感器實(shí)現(xiàn)尋軌運(yùn)動(dòng)，紅外傳感器發(fā)出了紅外光，經(jīng)反射后，接收到不同強(qiáng)度的光線(xiàn)，傳感器輸出的信號(hào)不同，將信號(hào)送入a/d轉(zhuǎn)換電路后送入單片機(jī)，控制小車(chē)的左傳、右轉(zhuǎn)。用接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)金屬，送單片機(jī)處理，判斷是否停止。所有采集的信息都是傳給單片機(jī)處理，再作出相應(yīng)的判斷，完成要求。本方案采用紅外避障檢測(cè)車(chē)庫(kù)的入口需要運(yùn)行到離車(chē)庫(kù)很近的地方時(shí)，才能檢測(cè)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(jī)at89s52控制2，直流電機(jī)控制汽車(chē)運(yùn)動(dòng)。利用光源檢測(cè)電路，檢測(cè)車(chē)庫(kù)所在地，并對(duì)其不斷檢測(cè)，引導(dǎo)汽車(chē)到達(dá)車(chē)庫(kù)門(mén)口，用紅外對(duì)管檢測(cè)是否到達(dá)車(chē)庫(kù)門(mén)口，用步進(jìn)電機(jī)控制卷閘門(mén)，汽車(chē)進(jìn)入車(chē)庫(kù)后，通過(guò)裝在車(chē)上的接近開(kāi)關(guān)接收裝在車(chē)庫(kù)中的磁性物質(zhì)經(jīng)單片機(jī)處理后將小車(chē)自動(dòng)停車(chē)。這種方案應(yīng)用面更廣，也更接近實(shí)用化，智能化。重要的是單片機(jī)可以通過(guò)對(duì)感應(yīng)器信號(hào)的檢測(cè)來(lái)控制電機(jī)運(yùn)作，從而大大提高了運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)性，準(zhǔn)確性、使得電動(dòng)車(chē)能夠輕松的完成整個(gè)過(guò)程。綜合上述三個(gè)方案，比較以上三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案三的系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來(lái)解決復(fù)雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)潔化，各類(lèi)功能易于實(shí)現(xiàn)，能很好地滿(mǎn)足題目的要求。所以本次設(shè)計(jì)采用方案三。2. 2各模塊方案的選擇與論證22.1電機(jī)模塊的選擇與論證方案一：采用直流電機(jī)16控制汽車(chē)運(yùn)動(dòng)和卷閘門(mén)運(yùn)動(dòng)，在控制卷閘門(mén)運(yùn)動(dòng)時(shí)，直流電動(dòng)機(jī)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(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)數(shù)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。但由于存在機(jī)械觸點(diǎn)，直流電機(jī)容易產(chǎn)生燥聲，而且單獨(dú)使用時(shí)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(jī)控制汽車(chē)運(yùn)動(dòng)和步進(jìn)電機(jī)控制卷閘門(mén)運(yùn)動(dòng)，在控制汽車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，直流電機(jī)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(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；能滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊運(yùn)行要求。在控制卷閘門(mén)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)不需通過(guò)傳感器就可以直接進(jìn)行精確定位，且可以通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖周期，能夠以任何速度轉(zhuǎn)動(dòng)，定矩運(yùn)動(dòng)較精確，而且運(yùn)轉(zhuǎn)速度教慢，剛好達(dá)到了預(yù)期的要求。因此綜合上面兩個(gè)方案，本設(shè)計(jì)選擇方案二。2.2.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊方案的選擇與論證方案一：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)或關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)開(kāi)關(guān)的切換對(duì)小車(chē)的速度進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)速度慢，機(jī)械結(jié)構(gòu)易損壞，壽命短，可靠性差。方案二：小車(chē)行走電路采用兩對(duì)互補(bǔ)型晶體管8550（pnp）型和8050型（npn）接成橋式電路。用at89c51軟件編程來(lái)控制各晶體管導(dǎo)通，分別對(duì)應(yīng)電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，同時(shí)為了達(dá)到效果我們將控制電路電源和電動(dòng)機(jī)電源隔離開(kāi)來(lái)，在橋式電路之前加了光電耦合器（u5b tp521-2），該電路的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，通過(guò)單片機(jī)的軟件控制互補(bǔ)型晶體管的導(dǎo)通與截止，方便的調(diào)整電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。缺點(diǎn)是當(dāng)兩個(gè)輸入端都為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路的三極管同時(shí)導(dǎo)通，容易燒壞晶體管。方案三：（1）車(chē)庫(kù)攔柵控制部分采用集成電路l298n和二極管in5408組成的電路來(lái)作為驅(qū)動(dòng)，其原理如同方案二，同樣利用晶體管的導(dǎo)通與截止來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。l298n內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。是一種二相和四相電機(jī)的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè)h橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)ttl邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46v、2a以下的電機(jī)。1腳和15腳可單獨(dú)引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信，因此對(duì)步進(jìn)機(jī)來(lái)說(shuō)，可以非常好的對(duì)其驅(qū)動(dòng)。（2）采用驅(qū)動(dòng)步進(jìn)機(jī)專(zhuān)用芯片uln2003a，該芯片電路簡(jiǎn)單，容易控制，但驅(qū)動(dòng)力比較大。在本次設(shè)計(jì)中的小車(chē)行走電路，由于繼電器對(duì)設(shè)計(jì)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(duì)車(chē)庫(kù)攔柵控制部分，由于電機(jī)能夠自如提起放下攔柵（重量比較重），又由于沒(méi)能找到達(dá)林頓管uln2003a，因此我們采用驅(qū)動(dòng)力比較大的l298n來(lái)驅(qū)動(dòng)，因此采用方案三（1）。2.2.3避障模塊方案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(fù)雜，而且地面對(duì)超聲波的反射，會(huì)影響系統(tǒng)對(duì)障礙物的判斷。 方案二：采用紅外線(xiàn)避障，電路中帶有集成鎖相環(huán)路解碼器lm567或使用lm393 。當(dāng)紅外發(fā)射管檢測(cè)到障礙物時(shí)，lm567輸出端輸出低電平，否則輸出高電平，并將信號(hào)傳給單片機(jī)來(lái)控制小車(chē)避障和前行的動(dòng)作。利用單片機(jī)來(lái)產(chǎn)生的信號(hào)對(duì)紅外線(xiàn)發(fā)射管進(jìn)行調(diào)制發(fā)射，發(fā)射出去的紅外線(xiàn)遇到避障物的時(shí)候反射回來(lái)，紅外線(xiàn)接收管對(duì)反射回來(lái)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，輸出ttl電平。外界對(duì)紅外信號(hào)的干擾比較小，且易于實(shí)現(xiàn)，價(jià)格也比較便宜。紅外線(xiàn)發(fā)射接受電路原理圖如下圖2-2所示。2-2 紅外線(xiàn)發(fā)射接受電路原理圖外界對(duì)紅外信號(hào)的干擾比較小，性?xún)r(jià)比高。調(diào)試時(shí)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(jī)程序解決。發(fā)射信號(hào)強(qiáng)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(duì)管電路比較合理。2.2.4光源檢測(cè)方案的選擇與論證方案一：利用光敏電阻組成的電路。當(dāng)光敏電阻檢測(cè)到光源時(shí)，光敏電阻對(duì)是否接受到光源時(shí)會(huì)產(chǎn)生高低不同的信號(hào)脈沖，這樣將信號(hào)傳給單片機(jī)從而控制小車(chē)向光源行使到達(dá)車(chē)庫(kù)。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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但是，電路復(fù)雜、調(diào)試難度大。另外，電動(dòng)車(chē)進(jìn)入車(chē)庫(kù)后，要求小汽車(chē)能夠立即停車(chē)，通過(guò)紅外發(fā)射、接收器檢測(cè)車(chē)庫(kù)障礙物，然后通過(guò)單片機(jī)動(dòng)作使電動(dòng)車(chē)立即剎車(chē)。但容易車(chē)身壓線(xiàn)，不符合題目要求。因此，不采用此方案。基于上述理論分析，我們選擇方案一。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(gè)電源分別給控制系統(tǒng)和電機(jī)系統(tǒng)供電，將兩個(gè)系統(tǒng)完全隔離，利用光電耦合器傳輸信號(hào)，將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)系統(tǒng)供電，但是控制系統(tǒng)對(duì)電流需求量大，因?yàn)殡姍C(jī)啟動(dòng)瞬間電流會(huì)很大，會(huì)造成控制系統(tǒng)電壓不穩(wěn)，干擾較大，嚴(yán)重時(shí)可能造成單片機(jī)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(jī)系統(tǒng)供電，用1節(jié)9v的干電磁與7805組成輸出恒為5v的電源給控制系統(tǒng)供電。第3章 相關(guān)硬件資料介紹3.1單片機(jī)at89c51簡(jiǎn)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(biāo)準(zhǔn)特征：8k字節(jié)的閃速存儲(chǔ)器，56字節(jié)的ram,32條i/o線(xiàn),3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器, 一個(gè)六中斷源兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)雙工的串行口, 片上震蕩器和時(shí)鐘電路。引腳說(shuō)明：vcc：電源電壓gnd:地p0口：p0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向i/o口，作為輸出口用時(shí)，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯門(mén)電路。當(dāng)對(duì)0端口寫(xiě)入1時(shí)，可以作為高阻抗輸入端使用。當(dāng)p0口訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它還可設(shè)定成地址數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)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(shí)，p0口接收指令字節(jié)，同時(shí)輸出指令字節(jié)在程序校驗(yàn)時(shí)。程序校驗(yàn)時(shí)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(gè)ttl邏輯門(mén)電路。當(dāng)對(duì)p1口寫(xiě)1時(shí)，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉升為高電平，此時(shí)可以作為輸入端使用。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)，p1口因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（iil）。另外，p1.0和p1.1還可以作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（p1.0/t2）和觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex）,如表1所示。p1口在程序編寫(xiě)和校驗(yàn)期間同時(shí)接收低8位地址。表3-1端口號(hào)功能特性p1.0t2（外部計(jì)數(shù)器輸入到定時(shí)/計(jì)數(shù)器2）時(shí)鐘輸出p1.1t2ex(定時(shí)/計(jì)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(dòng)4個(gè)ttl邏輯門(mén)電路。當(dāng)向p2口寫(xiě)1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（iil）。p2口在訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如movx dptr）時(shí)，p2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在這種情況下，p2口使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉電阻功能當(dāng)輸出1時(shí)。當(dāng)利用8位地址線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)（例movx r1）,p2口輸出特殊功能寄存器的內(nèi)容。當(dāng)flash編程或校驗(yàn)時(shí)，p2口同時(shí)接收高8位地址和一些控制信號(hào)。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(dòng)4個(gè)ttl邏輯門(mén)電路。當(dāng)向p3口寫(xiě)1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可以用作輸入口。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（iil）。p3口同時(shí)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(yàn)的控制信號(hào)。表3-2 p3口的第二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(shí)器0）p3.5t1（定時(shí)器1）p3.6（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）p3.7（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都選通）rst:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，rst引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ale/:當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(dāng)在flash編程時(shí)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(shí)鐘或定時(shí)目的。但也要注意，每當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。如有必要，通過(guò)向sfr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(shí)，如果單片機(jī)在執(zhí)行外部程序模式時(shí)，應(yīng)設(shè)置ale無(wú)效位不起作用。/vpp:外部訪(fǎng)問(wèn)允許。為了使單片機(jī)能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(fù)位時(shí)ea端會(huì)自動(dòng)內(nèi)部鎖存。當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部編程指令時(shí)，應(yīng)該接到vcc端。當(dāng)處于flash編程時(shí)，該引腳接12v的編程允許電壓vpp,當(dāng)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(shí)鐘電路的輸入端。xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。at89c2051是一個(gè)低電壓，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀flash程序存儲(chǔ)器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大at89c2051單片機(jī)可為您提供許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合。3.2單片機(jī)at89c2051簡(jiǎn)介at89c2051是一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，但它只有20個(gè)引腳，15個(gè)雙向輸入/輸出（i/o）端口，其中p1是一個(gè)完整的8位雙向i/o口，兩個(gè)外中斷口，兩個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,兩個(gè)全雙向串行通信口，一個(gè)模擬比較放大器。同時(shí)at89c2051的時(shí)鐘頻率可以為零，即具備可用軟件設(shè)置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有ram、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進(jìn)入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內(nèi)ram將被凍結(jié)，時(shí)鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復(fù)位方可繼續(xù)運(yùn)行。主要功能特性： 兼容mcs51指令系統(tǒng) 2k可反復(fù)擦寫(xiě)(1000次)flash rom 15個(gè)雙向i/o口 6個(gè)中斷源 兩個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 2.7-6.v的寬工作電壓范圍 時(shí)鐘頻率0-24mhz 128x8bit內(nèi)部ram 兩個(gè)外部中斷源 兩個(gè)串行中斷 可直接驅(qū)動(dòng)led 兩級(jí)加密位 低功耗睡眠功能 內(nèi)置一個(gè)模擬比較放大器 可編程uarl通道 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能第四章 汽車(chē)入庫(kù)門(mén)控裝置的硬件設(shè)計(jì)41系統(tǒng)硬件的基本組成部分本系統(tǒng)由單片機(jī)作為小車(chē)的控制核心，利用紅外傳感器檢測(cè)障礙物信號(hào)、光電二極管檢測(cè)到的車(chē)庫(kù)光信號(hào)將其轉(zhuǎn)換為可被控制器辨認(rèn)的電信號(hào)，控制器根據(jù)這些電信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)小車(chē)自動(dòng)尋找車(chē)庫(kù)以及自動(dòng)入庫(kù)停車(chē)。主要分為汽車(chē)入庫(kù)系統(tǒng)與門(mén)控裝置系統(tǒng)。有如下幾個(gè)部分電路組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路，小車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，障礙物檢測(cè)電路，電源部分, 單片機(jī)最小系統(tǒng)，攔柵電機(jī)控制，等幾個(gè)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(chē)入庫(kù)系統(tǒng)框圖其中傳感器流程圖如圖4-1-1圖4-1-1 傳感器流程圖4-2 門(mén)控裝置系統(tǒng)框圖42主要單元電路的設(shè)計(jì)4.2.1小車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路此部分是整個(gè)小車(chē)的大腦，是整個(gè)小車(chē)運(yùn)行的核心部件，起著控制小車(chē)所有運(yùn)行狀態(tài)的作用。通常選用單片機(jī)作為小車(chē)的核心控制單元，小車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般利用現(xiàn)成的玩具小車(chē)上的配套直流電機(jī)?？紤]到小車(chē)必須能夠前進(jìn)、倒退、停止，并能靈活轉(zhuǎn)向，在左右兩輪各裝一個(gè)電機(jī)分別進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。當(dāng)左輪電機(jī)轉(zhuǎn)速高于右輪電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)小車(chē)向右轉(zhuǎn)，反之則向左轉(zhuǎn)。為了能控制車(chē)輪的轉(zhuǎn)速，所以采取pwm調(diào)速法，即由單片機(jī)輸出一系列頻率固定的方波來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在單片機(jī)中編程改變輸出方波的占空比就可以改變加到電機(jī)上的平均電壓，從而可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。左右輪兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速的配合就可以實(shí)現(xiàn)小車(chē)的前進(jìn)、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(dòng)控制電路。如下圖4-3：4-3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖該電路的工作原理如下所示：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)由單片機(jī)兩路輸入，可分為四種情況討論：（1）當(dāng)a端輸入為低電平、b端輸入為高電平時(shí)，使q1、q4管截止，q2、q3管導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。 （2）當(dāng)a端、b端輸入都為高電平時(shí)，經(jīng)過(guò)光電傳輸，使q1、q2、q3、q4管都截止，電動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)。 （3）當(dāng)a端輸入為高電平、b端輸入為低電平時(shí)，使q1、q4管導(dǎo)通、q2、q3管截止，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。（4）當(dāng)a端、b端輸入都為低電平，經(jīng)過(guò)光電傳輸，使q1、q2、q3、q4管都導(dǎo)通，這在電路中是不允許出現(xiàn)的現(xiàn)象.考慮到電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)電流很大，而且電動(dòng)機(jī)波動(dòng)較大，容易造成電壓不穩(wěn)、等干擾，我們運(yùn)用了p521光耦集成塊，將控制部分與電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路隔離開(kāi)來(lái)，確保安全。4.2.2攔柵電機(jī)控制電路電路主要是步進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，由于攔柵有一定的重量，所以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力就必須大，因此采用驅(qū)動(dòng)力大的專(zhuān)用芯片l298n（管腳圖如4-4-1所示）來(lái)驅(qū)動(dòng)。其原理圖如圖4-4所示。4-4 攔柵電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(duì)管和集成電路lm393，通過(guò)紅外發(fā)射管是否檢測(cè)到障礙物情況，經(jīng)過(guò)lm393輸出端輸出電平的高低，將此信號(hào)送給單片機(jī)，使之執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，其電路原理圖如圖4-5所示。圖4-5 避障檢測(cè)的電路原理圖lm393是由兩個(gè)獨(dú)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(dāng)有雙電源供電時(shí)，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(hào)符號(hào)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(cè)模塊設(shè)計(jì)中，我們?cè)谲?chē)頭安裝了兩個(gè)光敏電阻，把電動(dòng)車(chē)引到有光源的車(chē)庫(kù)，原理是這樣的：當(dāng)左邊的光敏電阻檢測(cè)到光源時(shí)，小車(chē)會(huì)往左轉(zhuǎn)，當(dāng)左邊的光敏電阻檢測(cè)到光源時(shí)，小車(chē)會(huì)往左轉(zhuǎn)。加上其他傳感器的信息采集，從而讓小車(chē)準(zhǔn)確如庫(kù)，其電路原理圖如圖4-6所示。圖4-6 光源檢測(cè)電路原理圖4.2.5電源供電模塊本設(shè)計(jì)考慮到小車(chē)所能承受的壓力有限，所以采用比較簡(jiǎn)單的由7805組成的電源對(duì)小車(chē)系統(tǒng)進(jìn)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(jī)系統(tǒng)是整個(gè)智能系統(tǒng)的核心部分，它對(duì)各路傳感信號(hào)的采集、處理、分析及對(duì)各部分整體調(diào)整。主要是組成是：小車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)at89c51（圖4-8所示）、攔柵電機(jī)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)at89c2051（圖4-9所示）,小車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)芯片l298及各路的傳感器件。圖4-8 小車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)at89c51最小系統(tǒng)原理圖圖4-9 攔柵電機(jī)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)at89c51最小系統(tǒng)原理圖第五章 汽車(chē)入庫(kù)門(mén)控裝置的軟件設(shè)計(jì)5.1 單片機(jī)的選擇方案一：采用一片單片機(jī)。整體由一片單片機(jī)控制，驅(qū)動(dòng)卷閘門(mén)的電機(jī)由光控電路自行控制。用一片單片機(jī)控制，使軟件編程簡(jiǎn)單化，但是卷閘門(mén)控制電路不能精確輸送控制信號(hào)，且報(bào)警功能也不好實(shí)現(xiàn)。方案二：采用兩片單片機(jī)。小車(chē)運(yùn)動(dòng)及其一系列功能實(shí)現(xiàn)由at89s52控制，卷閘門(mén)及報(bào)警功能則由at89c2051實(shí)現(xiàn)，這樣就可以將兩者分開(kāi)編程和控制，雖然軟件編程復(fù)雜化，但是對(duì)單片而言，程序仍不復(fù)雜，且信號(hào)更好控制。 綜合以上所述，本設(shè)計(jì)選擇方案二。5.2 軟件設(shè)計(jì)流程框圖根據(jù)設(shè)計(jì)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?yàn)榭刂菩≤?chē)比較模塊化，所以使用匯編語(yǔ)言進(jìn)行軟件編寫(xiě). 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(jī)mps-3003l-3直流穩(wěn)壓電源 用于提供電路穩(wěn)定的電源萬(wàn)用表dt-830l 用于檢查電路的接線(xiàn)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(jī)焊接完畢，首先對(duì)硬件進(jìn)行檢查聯(lián)線(xiàn)有無(wú)錯(cuò)誤，再逐步對(duì)各模塊進(jìn)行調(diào)試。首先寫(xiě)入電機(jī)控制小程序，控制其正反轉(zhuǎn)，停機(jī)均正常。首先進(jìn)入尋光子程序發(fā)現(xiàn)光敏電阻對(duì)光的零敏度很高，小車(chē)速度太快，后來(lái)利用變位器調(diào)節(jié)尋光電路，調(diào)整兩個(gè)光敏電阻的角度同時(shí)測(cè)試軟件，以最佳效果完成趨光功能才達(dá)到比較理想的效果。進(jìn)入避障子程序，避障我們用紅外線(xiàn)收發(fā)對(duì)管，效果時(shí)好時(shí)壞，經(jīng)判斷是因?yàn)榧t外線(xiàn)收發(fā)對(duì)管靈敏度不高，調(diào)整靈敏度后仍然達(dá)不到滿(mǎn)意效果，疑是受環(huán)境影響，利用塑料套包圍紅外線(xiàn)收發(fā)后問(wèn)題基本解決。小車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，調(diào)整靈敏度達(dá)最佳效果。攔柵控制效果非常好，能夠自如上升與下降。整機(jī)綜合調(diào)試，上電后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，接著控制電機(jī)使小車(chē)向前行駛。在調(diào)試開(kāi)始時(shí)，就遇到了當(dāng)把單片機(jī)芯片燒制好接入電路中，同時(shí)接上電源時(shí)，小車(chē)卻不會(huì)動(dòng)，重復(fù)多次測(cè)試，結(jié)果是電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力不夠。后來(lái)經(jīng)改進(jìn)電路，問(wèn)題得到解決，同時(shí)應(yīng)采用雙電源供電，即電機(jī)和電路應(yīng)分開(kāi)供電，p521與單片機(jī)之間采用隔離信號(hào)控制。這樣就不會(huì)出現(xiàn)小車(chē)啟動(dòng)時(shí)程序出錯(cuò)和lcd顯示閃爍的問(wèn)題。在計(jì)程精度上，運(yùn)用紅外線(xiàn)原理獲得較高精度。6.2.2各個(gè)模塊電路調(diào)試及分析6.2.2.1小車(chē)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：調(diào)試時(shí)碰到驅(qū)動(dòng)力不夠，導(dǎo)致小車(chē)無(wú)法運(yùn)行，后來(lái)經(jīng)過(guò)改善驅(qū)動(dòng)電路來(lái)增大驅(qū)動(dòng)能力，問(wèn)題得到了很好的解決。此電路設(shè)計(jì)注意應(yīng)采用雙電源供電，即電機(jī)和電路應(yīng)分開(kāi)供電，p521與單片機(jī)之間采用隔離信號(hào)控制。這樣防止電機(jī)對(duì)單片機(jī)的影響。門(mén)庫(kù)攔柵步進(jìn)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：調(diào)試沒(méi)有什么大問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)效果能滿(mǎn)足步進(jìn)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)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(shí)容易導(dǎo)致引腳碰撞而燒壞芯片。后來(lái)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(shè)計(jì)中采用了光敏電阻，所以對(duì)光的要求比較高，可在調(diào)試時(shí)由于紅外對(duì)管也對(duì)光非常敏感，所以設(shè)計(jì)中有用到紅外傳感的電路，都得不到理想效果，也就是設(shè)計(jì)失敗，遇到這個(gè)問(wèn)題后，我們又設(shè)計(jì)了其他電路，以避免光對(duì)紅外傳感的影響。后經(jīng)改造電路，其基本達(dá)到了小車(chē)能安全到達(dá)車(chē)庫(kù)。6.2.2.3攔柵控制模塊 這部分調(diào)試主要集中在開(kāi)啟時(shí)間與關(guān)門(mén)時(shí)間上的控制，如果選擇時(shí)間上與小車(chē)行使過(guò)程不能協(xié)調(diào)一致，那么就無(wú)法完成小車(chē)入庫(kù)。在經(jīng)過(guò)與小車(chē)相互的調(diào)試中我們才將攔柵的開(kāi)啟與關(guān)閉控制在一定的時(shí)間內(nèi)，而在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，小車(chē)又完成入庫(kù)操作。根據(jù)小車(chē)的行使速度，可以預(yù)測(cè)攔柵控制時(shí)間，時(shí)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(yīng)用于汽車(chē),極大地提高的汽車(chē)的各項(xiàng)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(luò)化,這是信息社會(huì)發(fā)展的必然,是信息社會(huì)快節(jié)奏生活方式的必需.