智能停车系统设计毕业论文

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目录

第1章概述................................................... - 1 - 1.1智能停车的背景及意义. (1)

1.1.1 引言................................................... - 1 -

1.1.2 背景及意义............................................. - 1 - 1.2单片机发展综述. (3)

第2章方案选型设计............................................. - 6 - 2.1题目分析. (7)

2.2引导方案设计 (7)

2.2.1 引导小车传感器选择..................................... - 7 -

2.2.2 发现车库传感器选择..................................... - 8 - 2.3避障电路的选择 (10)

2.4车库停车电路的选择 (11)

2.5显示器的选择 (12)

2.6电机的选择 (13)

2.7驱动电机电路的选择 (14)

第3章智能停车系统设计........................................ - 15 - 3.1设计原理 (15)

3.2单片机最小系统 (17)

3.3红外寻迹电路 (18)

3.4红外避障电路 (20)

3.5光源检测电路 (23)

3.6显示电路 (24)

3.7电机驱动电路 (26)

第4章智能停车系统程序设计.................................... - 28 - 4.1程序. (28)

4.1.1 主程序流程图.......................................... - 28 - 4.2程序设计 (29)

4.2.1 检查光源程序.......................................... - 29 -

4.2.2 避障程序.............................................. - 30 -

4.2.3 入库程序.............................................. - 30 -

4.2.4 显示程序.............................................. - 30 - 总结.......................................................... - 32 - 致谢.......................................................... - 33 - 参考文献........................................................ - 34 - 附录1:智能停车场系统原理图 ..................................... - 36 - 附录2：停车场设计图 ............................................ - 37 -附录3：智能停车场系统程序清单 .................................. - 38 -

第1章概述

1.1 智能停车的背景及意义

1.1.1 引言

随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国大学生电子大赛和省电子大赛中几乎每次都有关于小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究，可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。设计的智能电动小车应该具有计时、智能寻迹、避障、停车等功能。

随着我国汽车数量逐年急剧增多，停车位、停车场的数量却跟不上其增长的步伐，越来越多的人为如何停车而发愁。日益拥挤的停车环境要求人们对汽车的停车技术更加地娴熟，这就更加重了人们工作之外的紧情绪，降低了人们的生活质量。因此，如何解决停车过程中的不便利，消除安全隐患，迅速、准确、安全地将汽车停靠到合适的位置，逐渐引起了人们的关注。

1.1.2 背景及意义

随着经济水平的发展和人民生活水平的不断提高，一方面汽车拥有量越来越多，公路、街道、停车场、居民小区等拥挤不堪，可利用的停车空间越来越少；另一方面，驾车新手逐年增多，由于不熟练导致的各种问题也很多。美国密歇根大学交通研究所的paulGreen的研究表呀，根据交通事故数据库统计资料和保险公司事故统计资料，停车导致的事故占到各类事故的44%，其中大约1/2到3/4的停车碰撞是倒车造成的，如表1-1、表1-2和表1-3所示。由此可见，倒车进行停车是驾驶员容易出问题而导致交通事故的一个重要原因。如何改善汽车的操控性，尤其是停车过程中的不便利，消除安全隐患，迅速、准确、安全地将汽车停靠到合适的位置，

逐渐引起了人们的关注。

表1-3 密歇根市停车相关事故统计资料

汽车在停车过程中的困难主要有三方面：一是驾驶员的视野有限，驾车者在驾

驶座上很难完全看清楚后方的情况，仅能通过后视镜来观察车尾部情况。然而由于位置、天气等因素，后视镜又往往难以起到良好的效果；二是对于经验较少的驾驶员，．通过后视镜来观察车尾情况，需要推理反向视角的变化，又需要常常扭头观察真实情况，同时还需要控制方向盘、油门和刹车等，容易造成操作失误；三是对于不熟悉的环境或者车位狭窄的情况下，驾车新手由于缺乏经验技巧，或者对车型部件的灵敏程度不熟悉，往往难以很好地控制汽车进行快速准确的停位。汽车作为一种重要的交通工具，一直在人们的经济文化生活中发挥着重要的作用。随着科技的进步，汽车电子更是发展迅速。汽车已经不仅仅作为一项机械产品，更承载了许多先进的电子设备，向着智能汽车的方向发展，即致力于改善人们的驾驶乐趣和汽车的安全性，把人们从简单枯燥的驾驶行为中解放出来。各大汽车厂商对于汽车电子都给予了很大关注，大力研究应用车载智能感应设备和半自动、自动电子控制设备。可以看到，研究自动停车技术的发展有着良好的应用前景和市场意义

1.2 单片机发展综述

单片机是属于微型计算机的一种，二者既有相同的地方，又有区别。单片机集成了微型计算机的很多功能部件，如具有数据处理的CPU、随机和只读存储器、输入\输出口和中断系统。但它们的具体结构和处理方式不同。

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。

单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），单片机芯片常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学

习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。

由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由芯片仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。

AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗、高性能CMOS 8位单片机，片含4Kb 的可供系统编程的只读存储器，这枚芯片集程序存储器基可在线编程也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器雨单片机芯片中，Atmel公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可以提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。

尽管AT89S51与89C51在外型管脚上完全相同，但AT89S52在性能方面比89C51要优越一些，它可以在线编程，这样在改写片程序时，不需要将芯片从工作环境中取下来，所使用更加方便；有了更高的工作频率，围大概为33MHz，根据有关资料得知89c51的极限工作频率只有24M，使得其计算速度得到了提高；稳定性更好，抗干扰能力更强；烧写次数更多；程序的性大大加强；兼容性方面：AT89S52向下完全兼容51全部系列产品。向8951也可以向下兼容，比如8051、89S51等早期MCS-51兼容产品。

AT89S51是一种低功耗高性能的8位单片机，片带有一个4KB的Flash在线可编擦除只读存储器，它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系统和51系列单片机兼容。片的存储器允许在线重新编程或用常规的非易失性存储器编程器来编程。同时已具有三级程序存储器的性能。在众多的51系列单片机中，要算ATMEL公司的AT89S51更实用，因为它不仅和MCU-51系列单片机指令、管脚完全兼容，而且它将通用CPU和在线可编程Flash集成在一个芯片上。这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。

AT89S51是一种低功耗高性能的8位单片机，片带有一个4KB的Flash在线可编擦除只读存储器，它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系统和51系列单片机兼容。片的存储器允许在线重新编程或用常规的非易失性存储器编程器来编程。同时已具有三级程序存储器的性能。在众多的51系列单片机中，要算ATMEL公司的AT89S51更实用，因为它不仅和MCU-51系列单片机指令、管脚完全兼容，而且它将通用CPU和在线可编程Flash集成在一个芯片上。这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。

AT89S51主要功能列举如下主要功能列举如下主要功能列举如下主要功能列举如下：1、为一般控制应用的8位单芯片；2、晶片部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至12MHz）；3、部程式存储器（ROM）为4KB ；4、部数据存储器（RAM）为128B；5、外部程序存储器可扩充至64KB；6、外部数据存储器可扩充至64KB；7、32条双向输入输出线，且每条均可以单独做I/O的控制；8、5个中断向量源；9、2组独立的16位定时器；10、1个全多工串行通信端口；11、8751及8752单芯片具有数据的功能；12、单芯片提供位逻辑运算指令。

VCC：AT89S51电源正端输入，接+5V。

VSS：电源地端。XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。

XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。

RESET： AT89S51的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得部特殊功能寄存器之容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。

EA/Vpp：存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其部无程序存储器空间。如果是使用 8751 部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V 的烧录高压。

ALE/PROG：地址锁存器启用信号。AT89S51可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器，将端口0的地址总线（A0～A7）锁进锁存器中，因为AT89S51是以多工的方式送出地址及数据。平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751程序代码时，此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。

PSEN：程序储存启用，当8051被设成为读取外部程序代码工作模式时（EA=0），会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。AT89S51可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址围。