基于A(yíng)tmel單片機的智能泊車(chē)方案設計

0 引 言

隨著(zhù)我國汽車(chē)數量逐年急劇增多，泊車(chē)位、停車(chē)場(chǎng)的數量卻跟不上其增長(cháng)的步伐，越來(lái)越多的人為如何泊車(chē)而發(fā)愁。日益擁擠的泊車(chē)環(huán)境要求人們對汽車(chē)的泊車(chē)技術(shù)更加地嫻熟，這就更加重了人們工作之外的緊張情緒，降低了人們的生活質(zhì)量。因此，如何解決泊車(chē)過(guò)程中的不便利，消除安全隱患，迅速、準確、安全地將汽車(chē)?？康胶线m的位置，逐漸引起了人們的關(guān)注。

1 系統的工作原理及功能

智能泊車(chē)系統可分為控制部分和信號檢測部分。
其中信號檢測部分包括障礙物檢測模塊，光源檢測模塊和速度檢測模塊；控制部分包括控制器模塊，電機控制模塊。智能泊車(chē)系統基本模塊方框圖如圖1所示。

圖1 智能泊車(chē)系統基本框圖

系統工作原理如下：在小車(chē)啟動(dòng)之后，通過(guò)霍爾傳感器A44E進(jìn)行小車(chē)的速度檢測，對小車(chē)進(jìn)行智能限速，小車(chē)行進(jìn)過(guò)程中通過(guò)紅外光電傳感器避障，車(chē)庫系統發(fā)送光源指示信號，光敏三極管接收車(chē)庫指示信息，使小車(chē)到達指定車(chē)庫后，停車(chē)。

1.1 單片機最小系統設計

AT89C52是51系列單片機的一種，是一個(gè)低功耗，高性能，CMOS 8位單片機，片內含8KB的可反復擦寫(xiě)的FLASH只讀程序存儲器和256B的隨機存取數據存儲器（RAM），由ATMEL公司采用高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和FLASH存儲單元，片內有ROM/EPROM,因此，這種芯片構成的最小系統簡(jiǎn)單可靠，只要將單片機接上時(shí)鐘電路和復位電路即可。

1.2 避障電路設計

紅外光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠、體積小、安裝輕便等諸多特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和智能小車(chē)中獲得廣泛應用。本設計中采用的光電避障傳感器是HS0038B.紅外光電接收電路工作原理為：當接收到載波頻率為38kHz的脈沖調制信號時(shí)，首先，HS0038B內的紅外敏感元件將脈沖調制紅外光信號轉換成電信號，再由前置放大器和自動(dòng)增益控制電路進(jìn)行放大處理，然后通過(guò)帶通濾波器進(jìn)行濾波，濾波后的信號由解調電路進(jìn)行解調，最后由輸出電路進(jìn)行反向放大并輸出低電平；未接收到載波信號時(shí)，電路則輸出高電平。紅外發(fā)射電路由555定時(shí)電路產(chǎn)生方波，對紅外發(fā)射管進(jìn)行調制。

1.3 A44E測速電路設計

霍爾傳感器A44E在測速系統中的主要作用是車(chē)輪轉速采集。車(chē)輪每轉一周，磁鐵經(jīng)過(guò)A44E一次，A44E的第3腳就輸出一個(gè)脈沖信號，脈沖信號的周期與電機的轉速有下列關(guān)系：

式中：n為電機轉速；P 為電機轉一圈的脈沖數；T 為輸出方波信號的周期。
脈沖信號作為單片機AT89C52的外中斷信號，從P3.2口輸入。

1.4 電機驅動(dòng)電路設計

動(dòng)作執行單元為驅動(dòng)小車(chē)左右輪的兩個(gè)減速直流電機，控制它們的轉速，就控制了小車(chē)的運動(dòng)狀態(tài)。但是由動(dòng)作控制單元發(fā)出的控制信號非常微弱，無(wú)法直接驅動(dòng)直流電機，須匹配設計合理的驅動(dòng)電路，常用的驅動(dòng)電路為H 橋。在設計過(guò)程中發(fā)現，由于三極管導通、關(guān)斷的時(shí)間不統一，導致用三極管搭建的H 橋在電機電流換向的時(shí)候經(jīng)常發(fā)生微短路，使得三極管發(fā)熱現象很?chē)乐?，整個(gè)電路電源波動(dòng)很大，非常耗電。因此，本設計最終采用了集成H 橋L298.除此之外，在設計過(guò)程中發(fā)現電機轉動(dòng)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢會(huì )嚴重影響傳感器的輸出狀態(tài)，將錯誤的路徑信息送給處理器，導致小車(chē)經(jīng)常產(chǎn)生錯誤動(dòng)作。因此，本設計采用了雙電源供電，即傳感器和芯片共用一組電源，電機專(zhuān)用一組電源，中間信號的傳輸采用了4N25光耦電路進(jìn)行電氣隔離。