彭湘靈

摘? 要：設(shè)計(jì)并制作一套具有自動(dòng)泊車功能的智能小車和停車場(chǎng)管理的自動(dòng)泊車系統(tǒng)，小車以STC15W4K32S4單片機(jī)為控制核心，系統(tǒng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、紅外防碰撞模塊、超聲波測(cè)距模塊、LCD顯示模塊等部分組成。單片機(jī)產(chǎn)生兩路PWM波控制小車的轉(zhuǎn)向和速度，防碰撞模塊采用紅外對(duì)管檢測(cè)小車在行駛過(guò)程遇到的障礙物，超聲波測(cè)距模塊用于測(cè)量小車在泊車過(guò)程中車身與車庫(kù)墻壁之間的距離，LCD顯示模塊用于顯示小車的當(dāng)前距離等基本信息。測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，小車能實(shí)現(xiàn)智能防碰撞和自動(dòng)泊車功能。

關(guān)鍵詞：智能小車;自動(dòng)泊車;紅外防碰撞;超聲波測(cè)距;單片機(jī)

中圖分類號(hào)：U463.6? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）29-0037-03

Abstract： A set of intelligent car with automatic parking function and automatic parking system with parking lot management are designed and made. The car is controlled by STC15W4K32S4 single chip microcomputer. The system is composed of motor drive module， infrared anti-collision module， ultrasonic ranging module， LCD display module and so on. The single chip microcomputer produces two PWM waves to control the steering and speed of the car， and the anti-collision module uses infrared pair tube to detect the obstacles encountered by the car during driving. The ultrasonic ranging module is used to measure the distance between the car body and the garage wall in the parking process， and the LCD display module is used to display the current distance and other basic information. The test results show that the performance of the system is stable， and the car can realize the function of intelligent anti-collision and automatic parking.

Keywords： intelligent car; automatic parking; infrared anti-collision; ultrasonic ranging; single chip microcomputer

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1.1 自動(dòng)泊車原理分析

自動(dòng)泊車系統(tǒng)就是一種憑借檢測(cè)車輛周邊情況和路徑來(lái)尋找最合適的泊車地點(diǎn)，借此來(lái)調(diào)整車輛的轉(zhuǎn)彎半徑、車速、停車方位和前后位置移動(dòng)，使得車輛能夠在系統(tǒng)的控制中自主的駛?cè)氩窜噹?kù)的系統(tǒng)。

自動(dòng)泊車系統(tǒng)可分為控制部分和信號(hào)檢測(cè)部分。為了使小車能正常的進(jìn)入車庫(kù)，因此停車場(chǎng)控制系統(tǒng)需要有一個(gè)引導(dǎo)系統(tǒng)，把小車正確的引導(dǎo)到車庫(kù)前，并通過(guò)測(cè)距傳感器實(shí)現(xiàn)入庫(kù)、停車、再到出庫(kù)的一系列動(dòng)作，使小車能進(jìn)行智能停車。

1.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，本系統(tǒng)要進(jìn)行停車場(chǎng)及停車場(chǎng)控制裝置、智能小車以及輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

（1）停車場(chǎng)地分停車場(chǎng)和導(dǎo)向車道兩部分，加工制作采用木工板制作，底板用2cm厚的120cm×120cm大芯板制作，板上的隔板也是2cm厚的大芯板制作，車庫(kù)尺寸按要求制作;車庫(kù)指示燈采用LED燈，沿外隔板布線采用線管隱藏;計(jì)費(fèi)線和車庫(kù)線粘貼寬度為1cm黑色膠帶。停車場(chǎng)實(shí)物圖如圖1所示。

（2）停車場(chǎng)控制裝置包括控制板、車庫(kù)指示燈、計(jì)費(fèi)及顯示系統(tǒng)，主要由單片機(jī)、LCD顯示屏、LED燈、計(jì)時(shí)感應(yīng)傳感器等構(gòu)成，該部分框圖如圖2所示。

（3）智能小車以及輔助系統(tǒng)包括底盤、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)模塊、測(cè)距離模塊、防撞模塊、碰撞檢測(cè)模塊、無(wú)線電信號(hào)接收模塊、電源以及其他輔助系統(tǒng)，主要由單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、超聲波傳感器、紅外傳感器、碰撞檢測(cè)傳感器、LCD顯示屏、蜂鳴器、18650鋰電池以及其他構(gòu)成，該部分框圖如圖3所示。

2 電路與程序設(shè)計(jì)

2.1 電路設(shè)計(jì)

電路設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面，小車控制板PCB如圖4所示：

（1）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路

（2）STC15W4K32S4單片機(jī)最小系統(tǒng)

（3）紅外感應(yīng)電路

（4）超聲波模塊電路

（5）紅外感應(yīng)模塊電路

（6）震動(dòng)檢測(cè)模塊電路

2.2 程序設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)的功能由硬件電路配合軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，控制系統(tǒng)的核心是主程序，主程序調(diào)用了五個(gè)子程序，分別為液晶顯示程序、按鍵處理程序、紅外傳感器檢測(cè)、單片機(jī)接收控制程序、超聲波傳感器等等。

系統(tǒng)上電后，控制系統(tǒng)發(fā)車指令，然后智能小車接收信號(hào)，按預(yù)設(shè)指令形式，圖5為程序流程圖。

2.3 停車場(chǎng)場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)采集

程序設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)場(chǎng)地信息進(jìn)行采集，采集小車進(jìn)入各個(gè)車庫(kù)時(shí)候的主要轉(zhuǎn)彎點(diǎn)信息前距離（F）、后距離（A）、左距離（L）、右距離（R），采集如下（表1-表6）。

3 系統(tǒng)測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果

3.1 測(cè)試條件

經(jīng)多次檢查，硬件電路和仿真電路須與系統(tǒng)原理圖相同，且檢查無(wú)誤，硬件電路保證無(wú)虛焊、短接等現(xiàn)象。

硬件測(cè)試：首先檢查硬件電路，結(jié)果正常。定位信息測(cè)試：先保持小車在起點(diǎn)位置，記錄數(shù)值，再將小車移到終點(diǎn)位置，記錄對(duì)應(yīng)數(shù)值。

3.2 測(cè)試方案

小車以一定速度沿直線移動(dòng)，依次使超聲波傳感器位于停車場(chǎng)的所述側(cè)面上距地面位置處并在泊車控制器中，記錄超聲波傳感器距地面的不同值，且超聲波傳感器每處于一個(gè)高度位置，就通過(guò)泊車控制器實(shí)時(shí)獲取該超聲波傳感器輸出的脈沖信號(hào)，并對(duì)該脈沖信號(hào)進(jìn)行處理，達(dá)到自動(dòng)正確駛?cè)胲噹?kù)的效果。

3.3 測(cè)試結(jié)果完整性

一共1～6六個(gè)車庫(kù)，每個(gè)車庫(kù)都測(cè)試了幾百次，每個(gè)車庫(kù)的入庫(kù)率非常高。記錄了無(wú)數(shù)次自動(dòng)計(jì)費(fèi)功能，都已成功。聲光信息與碰撞功能都很完善。軟件上機(jī)調(diào)試：將編寫好的程序下載到單片機(jī)中，讓硬件按競(jìng)賽要求工作起來(lái)測(cè)試入庫(kù)、出庫(kù)、計(jì)時(shí)、計(jì)費(fèi)、碰撞及記錄顯示，誤差通過(guò)軟件程序的調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到要求，測(cè)試部分完成（表7）。

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