《《基于MC9S12XS128单片机的小车自动停车入库系统设计》-公开DOC·毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《基于MC9S12XS128单片机的小车自动停车入库系统设计》-公开DOC·毕业论文（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：小车自动停车入库系统设计学生姓名：学 号：0967112218专 业：测控技术与仪器班 级：测控2009-2班指导教师： 讲师l摘要本设计在信息工程学院智能停车场实验平台上,以飞思卡尔智能车为模型设计并实现了小车自动停车入库系统。该系统将Freescale16位单片机MC9S12XS128作为系统微控制器，设计了单片机最小系统、电源管理模块、电机驱动电路、舵机驱动电路、路径识别电路及对管定位电路，并介绍了电路相关参数的计算方法。在小车自动停车入库系统中，小车通过采集道路信息、交通灯信息以及车库信息，自动从车场入口行驶至指定空车位，并准确停
2、车入库。通过CCD摄像头采集道路信息并对其处理，提取出路中央黑线与小车位置的偏差，从而控制舵机动作来矫正行驶中小车的状态；通过安装在车头的红外线对管来确定空车位及信号灯的位置；同样采用CCD摄像头来提取信号灯的指向，进而指引小车正确驶向车库。 关键词：自动入库；智能车系统；图像采样；Freescale16位单片机AbstractOn the experimental platform of the smart parking garage in School of Information Engineering, the automatic car parking storage system
3、 is designed on the basis of the Freescale intelligent car. Including the minimum system circuit, power management part, motor drive circuit, servo drive circuit, path recognition circuit and the geminate transistors circuit, the system takes the MC9S12XS128 SCM as its microcontroller. Besides, rela
4、tive calculations of parameters are also given.In this automatic car parking garage system, the smart car is designed to drive to the assigned garage automatically from the entrance and to park in the storage accurately, though identifying information of roads, traffic lights and garages. Firstly, t
5、he system is used to deal with the information searched by CCD camera, then to find the deviation between the position of the car and the central black line, and correct the car through a steering gear. In addition, the infrared tubes can be installed in front of the car to determine the locations o
6、f the empty parking spaces and the signal lights. Similarly, the directions of signal lights can be detected by CCD camera as well to make the car drive in the garage correctly.Key words: Automatic parking garage; Intelligent vehicle system; Image sampling; Freescale16-bit single-chip l目录摘要IAbstract
7、II第一章 引言11.1 设计背景及意义11.2 设计目标2第二章 总体设计32.1 系统硬件结构32.2 设计方案分析32.2.1 道路识别方案分析42.2.2 交通灯识别方案分析52.2.3 小车自动入库方案分析52.3 系统硬件安装62.3.1 智能车系统硬件安装62.3.2 车场硬件安装7第三章 硬件设计83.1 单片机最小系统电路83.1.1 单片机MC9S12XS128简介83.1.2 单片机时钟电路设计93.1.3 复位电路设计93.1.4 BDM接口电路设计103.2 电源电路设计113.2.1 5V电源电路设计113.2.2 6V电源电路设计123.2.3 12V电源电路设计
8、123.3 直流电机及电机驱动电路143.3.1 电机RS-380简介143.3.2 电机驱动电路143.4 视频采集电路163.4.1 CCD摄像头的工作原理163.4.2 视频分离电路173.5 舵机及舵机驱动电路183.6 红外对管电路19第四章 软件设计214.1 主函数214.2 初始化程序设计224.2.1 锁相环初始化设计224.2.2 TIM模块初始化设计224.2.3 PIT模块初始化设计234.2.4 PWM模块初始化设计244.2.5 A-D转换初始化设计244.3 道路模块程序设计254.3.1 道路信息采集程序设计254.3.2 引导线提取程序设计274.4 交通灯模
9、块程序设计284.5 小车自动入库程序设计29第五章 总结31参考文献32附录A：系统硬件仿真原理图34附录B1：最小系统PCB原理图35附录B2：电机驱动PCB原理图35附录B3：电源模块PCB原理图36附录C：系统C语言源程序37第一章 引言1.1 设计背景及意义智能停车场实验室是我校信息工程学院为本科研究生实践训练和课程研究搭建的模拟平台，该实验室可以为自动化和测控专业在数字电路实验、模拟电路实验和嵌入式实验等方向上提供支持，为我院学生的学习生活又增添了一种新的方式。在此平台上能够实现自动停车和车库设计两方面的功能，其中自动停车方面可以研究自动循迹、信号灯识别、图像识别以及PWM控制等，
10、车库设计方面可以研究空位查询、各种安全报警以及停车信息系统管理等。测控技术与仪器专业是一个理论与实践并重的专业，理论性与应用性都极强。除了要学习测控的理论知识外，还要进行相关实践的训练，以提高解决实际问题的能力，加深对知识的理解。为了培养学生的创新能力和开发能力，我校信息与工程学院先后创办了创新基地与秋实工作室，智能停车场课题也是在此基础上提出的。学院计划设立智能停车场实验室，用于研究其相关系统，同时用于单片机嵌入式课程的教学。该项目为我们提供了一个学习的平台，让有兴趣的同学参与开发研究，可以开阔大家的视野，激发学习基础理论的热情。对于大四的学生，可以将其作为毕业设计深入研究，更好的了解现在社
11、会上嵌入式发展的形势。此外，通过这个实验室还可以增进与其他院校的交流，以达到相互学习共同进步的目的。本设计是在智能停车场的基础上，对车辆自动进入车库系统进行设计的，以便提高车库的自动化程度。如果这项技术成熟并投入使用，不但可以改变现在车场管理效率低下的现状，而且可以实现车场无人化管理，节省人力物力。因为车辆入库是按照空余车位指定的路线自动行驶停放的，从而解决了车库排队拥挤和停车安全的问题，减少了车主停车的时间。此外，如果停车场内有对外开放的临时车位，自动停车系统更加有利于对这些车位的管理。随着我国城市化进程的加速和人们经济生活水平的提高，拥有私家车的家庭越来越多，城市机动车辆迅速增加。车辆的高
12、速增长导致城市交通拥堵，与此同时，停车入库排队时间长和寻找车位困难已经成为十分严重的社会问题。城市交通需求量不断增大，城市人口又相对密集，无论是私家车还是公交车辆都很难满足正常停放，一方面车主对停车的安全性和便利性都产生了新的需求，另一方面更加科学有效地管理车场，提高车场的使用率和安全性，已经成为现在研究的热门1。1.2 设计目标本设计是在飞思卡尔智能小车的基础上进行的，首先要按照飞思卡尔大赛的标准设计出智能车系统，其系统主要包括微控制器模块、电源管理模块、路径识别模块、电机驱动模块及转向舵机控制模块等2。这部分要实现的主要功能是：智能车在摄像头的配合下，能够自动识别指定道路并沿着道路上的引导
13、线行驶。在小车行驶的过程中，利用了摄像头对道路进行感测，得到的数据送交单片机，单片机处理得到的数据，通过PWM波控制车头舵机的转动，从而调整小车的相对位置，以达到自动寻迹的目的。在此基础上设计智能车自动进入车库并准确停入空余车位，这部分主要包括识别交通灯和定位空车位两部分。通过摄像头采集交通灯的信息，经过程序算法提取出交通灯的指向，指引小车向空车位行驶。在小车和车位上安装红外线对管，当车位上没有车时，车位上的红外线对管发射信号，小车经过时通过红外接收器检测到信号，从而实现定位车位的功能。本设计的具体任务如下：（1）、结合停车场模型，设计引导路线的识别方法；（2）、结合停车场模型，设计信号灯的识
14、别方法；（3）、设计小车控制硬件电路原理图、PCB；（4）、设计循迹、停车入库软件。第二章 总体设计2.1 系统硬件结构智能小车系统的功能模块主要有：控制核心(MCU)模块、电源管理模块、交通灯检测模块、路径检测模块、电机驱动模块、舵机控制模块以及辅助调试模块，在这次自动入库的设计中还有一个红外传感器模块，用于准确寻找空余车位。每个模块都包括硬件和软件两部分，硬件为系统工作提供硬件实体，软件为系统提供各种算法。智能车系统的总体结构框图如图2-1所示。图2-1 智能车系统总体结构框图 微控制器根据图像采集传感器采集的道路信息快速准确地对路径进行判断，对舵机和后轮直流电机PWM控制，从而保证智能车
15、能够快速稳定地行驶。其中微控制器选用Freescale公司的MC9S12XS128开发模块；电源管理模块为开发模块、各传感器、舵机以及直流电机提供电源；图像采集模块采用面阵CCD摄像头；舵机控制模块用来控制小车转向的，模块化舵机只要送入脉宽调制信号就可控制其转向和转角，控制主要是通过单片机片内资源PWM配合编程实现；直流电机驱动模块为车后轮直流电机驱动。2.2 设计方案分析在设计小车自动停车入库系统的过程中，通过对相关资料的查询，可以发现系统的不同部分存在多种实现方案，各种方案都存在其利弊。系统的方案选择主要存在道路识别、交通灯识别、自动倒库三个模块，下面将分析这三个模块的方案，选择出最利于我们实现的方法。2.2.1 道路识别方案分析道路识别模块要实现的功能是在白底黑线的车道上自动识别行驶的路线，检测智能车相对于车道中央的偏移量、方向等信息使小车自主沿着车道运行。为了提高小车对车场环境的适应能力，实现其自主沿着车道快速而稳定的行驶，要选择合适的采集赛道信息传感器，设计合理的路径识别方，以确保获取足够多、足够远、足够精确的车
