齊學紅，梅福旺，陳羽，李本登

（1.江蘇省電子產(chǎn)品裝備制造工程技術(shù)研究開發(fā)中心，江蘇 淮安 223003；2. 淮安信息職業(yè)技術(shù)學院，江蘇 淮安 223003）

電動小車自動泊車系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

齊學紅1，2，梅福旺2，陳羽2，李本登2

（1.江蘇省電子產(chǎn)品裝備制造工程技術(shù)研究開發(fā)中心，江蘇 淮安 223003；2. 淮安信息職業(yè)技術(shù)學院，江蘇 淮安 223003）

針對自動泊車系統(tǒng)競賽的研究，設(shè)計以控制臺與小車串口通訊的自動泊車系統(tǒng)。鍵盤通過STC12C5A60S2處理器發(fā)出庫位選擇指令，小車STM32處理器接收指令，控制H橋電機驅(qū)動電路，控制小車前進、轉(zhuǎn)彎、后退等操作；庫門激光傳感器檢測小車進出庫時刻并發(fā)送至控制臺；經(jīng)控制臺處理器計算，由LCD同步顯示；設(shè)計紅外避障電路；編寫了相應的控制程序，測試表明能夠?qū)崿F(xiàn)小車自動泊車、計時計費、避障功能。

泊車系統(tǒng)；STM32處理器；STC處理器；LCD12864顯示

引言

汽車的普及給生活帶來便利，也增加城市空間的擁擠，車輛可操作性要求越來越高，自動泊車已成為現(xiàn)代汽車智能化研究的一個熱點。結(jié)合大學生競賽賽題，設(shè)計一款電動小車自動泊車系統(tǒng)，包括微處理器模塊、傳感器模塊、顯示模塊、H橋驅(qū)動模塊、2.4G收發(fā)模塊、電源模塊等。為無人駕駛汽車在緊湊空間條件下自動泊車提供安全和效率保障,為泊車智能化研究和推廣提供借鑒。

1 系統(tǒng)工作原理及設(shè)計方案

通過采集小車周圍環(huán)境信息，經(jīng)過微處理器處理和分析，確定泊車位置，再由處理器控制小車的行駛角度、方向和動力，實現(xiàn)小車自動泊位。主要包括 STC控制模塊、2.4G收發(fā)模塊、STM32處理器[1,2]，H橋驅(qū)動電機電路，數(shù)碼管及LED驅(qū)動電路，傳感器電路等，系統(tǒng)方案如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計框圖

2 硬件電路設(shè)計

小車泊車系統(tǒng)主要采用的如下幾個模塊電路：

2.1 直流電機驅(qū)動電路設(shè)計

Q1、Q2、Q3、Q4構(gòu)成H橋驅(qū)動電路，小車I/o輸出PWM場效應管的通斷，進而控制直流電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。實現(xiàn)小車的前進、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)[3]。四軸驅(qū)動電流大、驅(qū)動能力強。反相器提高控制端輸出電流和反應速度，提高控制靈敏性，設(shè)計電路如圖2所示。

圖2 四軸驅(qū)動控制部分電路原理圖

2.2 預警避障系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)用紅外傳感器[4]實現(xiàn)預警避障。信號發(fā)生器產(chǎn)生矩形波，經(jīng)9013驅(qū)動后輸出，控制微處理器。紅外光能有效排除可見光干擾，調(diào)節(jié)避障有效距離，如圖3所示。

圖3 紅外避障電路

2.3 液晶顯示電路

主控臺采用LCD12864顯示庫位號、計時計費等信息，處理器STC12C5A60S2的P3.5輸出到顯示屏Rs腳，P3.6輸出至Rw，P3.7輸出至E腳，DA信號經(jīng)過限流電阻與BL+與BL-相連，調(diào)節(jié)液晶屏的背光。

2.4 電源電路設(shè)計

小車由24V電池供電，經(jīng)變壓轉(zhuǎn)換到19V電壓，供H橋電路。19V轉(zhuǎn)換成7.8V，為STM32提供電源，轉(zhuǎn)換成5V，為小車數(shù)碼管供電，轉(zhuǎn)換成3.3V為STM32處理器電路供電。

3 程序的設(shè)計

3.1 控制臺系統(tǒng)設(shè)計

控制臺通過串口發(fā)送信息給小車控制器，控制小車前進、轉(zhuǎn)彎、停止等動作，以進入庫1程序如圖4所示。

圖4 前行和轉(zhuǎn)彎流程圖

3.2 計時計費控制程序

小車出庫，控制臺讀取小車泊車信息，顯示小車泊車時間和費用，如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)流程圖

4 測試結(jié)果分析

系統(tǒng)對車位、泊車時間、費用和碰撞等參數(shù)進行測試，如表1所示。

數(shù)據(jù)測試表明，設(shè)計的泊車系統(tǒng)能實現(xiàn)自動進庫、出庫，并自動顯示計時和計費的功能，在泊車過程進行碰撞記錄，目標庫位LED燈指示等功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、便捷。

表1 測試數(shù)據(jù)（停車費用單位：元，泊車時間單位：秒）

5 結(jié)論

基于STM32處理器和STC12C5A60S2處理器的自動泊車系統(tǒng)，通過合理的系統(tǒng)構(gòu)建和軟件設(shè)計，實現(xiàn)了自動泊車和計時計費功能，測試表明，所設(shè)計的系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度達到要求，但是仍有提升空間。后期將繼續(xù)在系統(tǒng)穩(wěn)定性、防碰撞預警靈敏性方面進一步完善。

[1] 王長濤,韓忠華,夏興華.單片機原理及應用--C語言程序設(shè)計與實現(xiàn)[M].北京:人民郵電出版社,2014:98-158.

[2] 曹圓圓.基于 STM32的溫度測量系統(tǒng)[J].儀器儀表與分析監(jiān)測2010(1):16-18.

[3] 王建飛.基于單片機控制的自動往返小汽車的新設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2006,234(19):127-129.

[4] 吳建平,殷戰(zhàn)國,曹思榕.紅外反射式傳感器在自主式循跡小車導航中的應用[J].中國測試技術(shù),2004,48(11):21-23.

Research and Realization of Electric Parking Automatic Parking System

Qi Xuehong1,2, Mei Fuwang2, Chen Yu2, Li Bendeng2
( 1.Jiangsu Provincial Electronic Equipment Manufacturing Engineering Technology Research and Development Center,Jiangsu Huai'an 223003; 2. Huai'an Information Vocational and Technical College, Jiangsu Huai'an 223003 )

In order to study the automatic parking system competition, an automatic parking system is designed to communicate with the serial port of console and trolley. The STC12C5A60S2 processor to issue a location selection command by the keyboard , and the STM32 processor of the car receives instructions, and control the H bridge motor drive circuit, so the car goes forward, turn, back and other operations; library door laser sensor detection car out of the library And sent to the console;calculated by the console processor, synchronized display by the LCD; design infrared barrier circuit; prepared a corresponding control procedures, testing that can achieve car automatic parking, time billing, obstacle avoidance function.

parking system; STM32 processor; STC processor; LCD12864 display

TN99

A

1671-7988(2017)22-73-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.22.026

齊學紅（1969-），男，淮安信息職業(yè)技術(shù)學院，碩士研究生、碩士學位，講師/工程師，主要從事汽車電子控制與信號處理研究。

淮安市汽車技術(shù)公共服務平臺項目（HAPO201411）子項目：汽車尾氣余熱溫差發(fā)電裝置研究(KA150807) 資助。

淮安市P科技創(chuàng)新載體平臺與產(chǎn)學研載體建設(shè)計劃項目（項目號：HAP201411）。

CLC NO.:TN99

A

1671-7988(2017)22-73-03