圖5 超聲波測距顯示電路

　　2.4 溫度補償電路設計

　　本系統中，選擇使用溫度芯片DS18B20作為溫度傳感器。DS18B20支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為-55~125℃，在-10~85℃范圍內，精度為±0.5℃?，F場溫度直接以“一線總線”的數字方式傳輸，大大提高了系統的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現場溫度測量。DS18B20引腳說明如表2所示。

　　表2 DS18B20引腳說明

　　DS18B20是在一根I/O線上讀寫數據，因此，對讀寫的數據位有著嚴格的時序要求。DS18B20有嚴格的通信協議來保證各位數據傳輸的正確性和完整性。該協議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。

　　溫度補償電路的設計如圖6所示，數據輸入/輸出腳連接到單片機的P0.1腳，電源接口接入+5 V的電壓，外加5.6 kΩ的上拉電阻，因為DS18B20是單總線溫度傳感器，數據線是漏極開路，如果DS18B20沒接電源，則需要數據線強上拉，給DS18B20供電；如果DS18B20接有電源，則需要一個上拉即可穩(wěn)定的工作。由于DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內，檢測的溫度值在內部進行轉換，溫度測量結果直接以數字信號輸出，單片機對由DS18B20輸出的信號進行讀取，經過軟件對溫度數字值實現處理。

　　圖6 溫度補償電路
2.5 主電路原理圖

　　該系統主電路原理圖如圖7所示，單片機采用89C52系列，單片機使用外部時鐘源，外接6MHZ的晶振，由P0.0口直接輸出40 KHZ的驅動信號給放大電路。接收到回波后，經由CX20106的濾波，產生中斷信號，并由p3.2口輸出進行中斷。顯示電路采用簡單實用的3位數碼管，連接單片機AT89C52的P0口，而三極管連接P2口，作數碼管的位選。工作時，首先將系統初始化，啟動計時器。并由P0.0腳發(fā)出40KHZ的驅動信號，同時打開INT0中斷，并且開始等待接收到的回波和中斷信號，若接收到回波（單片機接收到中斷信號），計時器停止計時，保存時間信息，并且根據溫度補償計算出當前環(huán)境下的聲速，計算出當前待測距離后儲存，并調用顯示子程序。測出距離后結果將以十進制BCD碼方式傳送到LED顯示，然后再發(fā)超聲波脈沖重復測量過程。

　　圖7 超聲波測距主電路圖

　　3 結論

　　經過實測，本測距儀能夠迅速的測出250 m以內的短距離障礙物，在30-200 cm范圍內，誤差能控制在1 cm以內，本設計具有簡單實用，能耗低，成本低等特點。經過實際測試，發(fā)現系統的精度能滿足普通需求，若需要進一步提高精度，可采用精度更高但系統更加復雜的雙頻超聲波測距的方法。

三、基于單片機的智能泊車系統設計方案

　　摘 要：一個有效的智能泊車系統，不僅能幫助駕駛者快速、安全地完成泊車操作，從而減輕駕駛員負擔，減少交通事故，而且能夠有效提高汽車的智能化程度，增加汽車的附加值，從而帶來巨大的經濟效益。使用AT89C52單片機作為小車的主控制器，在該控制器基礎上，添加了光電避障電路、測速電路、光源引導電路和電機驅動電路，從而實現了智能泊車系統設計。該系統結構簡單、成本低，并在實驗室中取得了預期的效果，能夠使小車進入指定的停車位。

　　0 引 言

　　隨著我國汽車數量逐年急劇增多，泊車位、停車場的數量卻跟不上其增長的步伐，越來越多的人為如何泊車而發(fā)愁。日益擁擠的泊車環(huán)境要求人們對汽車的泊車技術更加地嫻熟，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量。因此，如何解決泊車過程中的不便利，消除安全隱患，迅速、準確、安全地將汽車?？康胶线m的位置，逐漸引起了人們的關注。

　　1 系統的工作原理及功能

　　智能泊車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。智能泊車系統基本模塊方框圖如圖1所示。

　　圖1 智能泊車系統基本框圖

　　系統工作原理如下：在小車啟動之后，通過霍爾傳感器A44E進行小車的速度檢測，對小車進行智能限速，小車行進過程中通過紅外光電傳感器避障，車庫系統發(fā)送光源指示信號，光敏三極管接收車庫指示信息，使小車到達指定車庫后，停車。

　　1.1 單片機最小系統設計

　　AT89C52是51系列單片機的一種，是一個低功耗，高性能，CMOS 8位單片機，片內含8KB的可反復擦寫的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、非易失性存儲技術生產，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單可靠，只要將單片機接上時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，因此在工業(yè)自動化裝置和智能小車中獲得廣泛應用。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，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增益控制電路進行放大處理，然后通過帶通濾波器進行濾波，濾波后的信號由解調電路進行解調，最后由輸出電路進行反向放大并輸出低電平；未接收到載波信號時，電路則輸出高電平。紅外發(fā)射電路由555定時電路產生方波，對紅外發(fā)射管進行調制。

　　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輪轉速采集。車輪每轉一周，磁鐵經過A44E一次，A44E的第3腳就輸出一個脈沖信號，脈沖信號的周期與電機的轉速有下列關系：

　　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 電機驅動電路設計

　　動作執(zhí)行單元為驅動小車左右輪的兩個減速直流電機，控制它們的轉速，就控制了小車的運動狀態(tài)。但是由動作控制單元發(fā)出的控制信號非常微弱，無法直接驅動直流電機，須匹配設計合理的驅動電路，常用的驅動電路為H 橋。在設計過程中發(fā)現，由于三極管導通、關斷的時間不統一，導致用三極管搭建的H 橋在電機電流換向的時候經常發(fā)生微短路，使得三極管發(fā)熱現象很嚴重，整個電路電源波動很大，非常耗電。因此，本設計最終采用了集成H 橋L298.除此之外，在設計過程中發(fā)現電機轉動產生的反向電動勢會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，導致小車經常產生錯誤動作。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，電機專用一組電源，中間信號的傳輸采用了4N25光耦電路進行電氣隔離。

　　1.5 光源引導電路設計

　　本設計采用光敏三極管作為光源檢測傳感器，因為其感光電壓變化明顯（電壓值變化在60~100mV 左右），價格便宜。光源引導模塊需要在小車前方安裝3個光敏三極管，通過車庫發(fā)出的光源信號來引導小車到指定車庫停車，使用LM324作為光源引導模塊的核心放大器件，將信號進行放大處理。

　　1.6 停車場系統設計

　　為了更好地完成小車避障、光源引導和入庫過程，停車場系統設計也是十分重要的。停車場系統設計圖如圖2所示。

　　圖2　停車場系統設計圖

　　2 軟件設計

　　系統軟件設計在Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境下進行。軟件主要包括系統主程序、避障子程序、光源引導子程序和測速限速子程序等。泊車系統整體流程如圖3所示，避障程序流程圖、光源引導程序流程圖分別如圖4，圖5所示。測速限速電路軟件設計思路是將每圈的時間換算成速度，再與設定的速度比較，如果所測速度大于設定值，則控制電機減速到設定值；如果所測速度小于設定值，則控制電機加速到設定值，完成小車的智能限速。