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        智能倒車系統(tǒng)設(shè)計*

        2021-08-18 08:19:34趙恩惠張晶晶黃松源杜智敏
        山西電子技術(shù) 2021年4期
        關(guān)鍵詞:指示燈入庫攝像頭

        趙恩惠,張晶晶,郅 慧,黃松源,杜智敏

        (河南科技大學(xué)信息工程學(xué)院,河南 洛陽 471023)

        0 引言

        汽車的出現(xiàn)給人們的出行帶來了很大的便利,而且現(xiàn)在汽車的種類變得越來越豐富,功能也變得越來越齊全。汽車的出現(xiàn)可以追溯到1680年,當(dāng)時的牛頓就想設(shè)計一款利用噴射蒸汽來提供動力的汽車,雖然由于當(dāng)時的科學(xué)技術(shù)的限制,這個想法并沒有成功,但是依然在一定程度上推進(jìn)了汽車的發(fā)展。到了1879年,德國工程師卡爾.本茨首次成功設(shè)計了第一臺二沖程發(fā)動機。七年后,他發(fā)明的機動車成功申請了專利,因此人們一般把1886年認(rèn)為是汽車的元年,將卡爾本茨認(rèn)為是汽車之父[1]。就是自此時起,汽車得到了空前的發(fā)展。目前的汽車除了安全性方面較之前有了很大的提升之外,在一些娛樂以及智能化方面也做的很出色。

        隨著汽車進(jìn)入千家萬戶,許多停車場為確保更多的停車位,導(dǎo)致車位越來越小,倒車越來越難,因此提高倒車的安全性成了車主關(guān)注的問題,現(xiàn)在的方法主要有:1) 自動泊車系統(tǒng);2) 全方位可視倒車系統(tǒng)。以上系統(tǒng)都能給倒車提供方便,但只是高級汽車才有[2]?,F(xiàn)在已經(jīng)有自動駕駛汽車的概念,雖然還沒有得到大范圍的推廣,但依然受到了各方面的廣泛關(guān)注。而且一點點小小的改動,都會引起大眾的重視。研究智能倒車是汽車中一個重要的部分,對于駕駛員的安全駕駛以及人民幸福感的提高都有很大的幫助,對于一些剛拿到駕駛證的駕駛小白來說,開車出門倒車入庫也是一個很大的問題。雖然可以通過駕駛技術(shù)的逐漸提高去解決這個問題,但是如果有一個倒車小助手一樣的小助理幫助我們來做到這個動作,就會極大地方便我們的生活。

        1 總體系統(tǒng)設(shè)計

        該款設(shè)計要解決的問題為檢測所要倒車入庫環(huán)境下的路況信息,并且自行地判斷在整個倒車的環(huán)境下是否有刮蹭的可能,并通過語音播報給駕駛?cè)诵枰獔?zhí)行的動作,以及通過指示燈顯示需要轉(zhuǎn)動方向盤的方向。對于自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn),主要是由單片機以及傳感器組成,由攝像頭傳感器將環(huán)境信息傳遞給單片機,通過單片機內(nèi)部的處理,將指示信息通過語音以及指示燈顯示出來。本設(shè)計的系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

        圖1 系統(tǒng)流程圖

        本設(shè)計采用的單片機是帶FlexIO的FRDM-K82F ,攝像頭采用的是OV7670傳感器。

        2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

        主控模塊:本次設(shè)計采用的主控模塊是恩智浦freedom K82F,他是面向Kinetis K82、K81和K80 MCU的低成本開發(fā)平臺。規(guī)格和Arduino Rev3引腳布局兼容。配置豐富的外設(shè),包括6軸數(shù)字加速度傳感器和磁力計,用于直接交互的3色LED和兩個用戶按鈕,2x32Mb QuadSPI外部閃存,F(xiàn)LexIO攝像頭接口,觸摸板以及與Bluetooth和2.4 GHz無線電附加模塊配套使用的接頭,可實現(xiàn)快速原型設(shè)計。并且FRDM-K82F的Kinetis FLexIO(板載攝像頭接口)從OV7670傳感器獲取數(shù)據(jù)圖像,完全捕獲圖像后,中斷將指示圖像已準(zhǔn)備就緒并存儲在內(nèi)存里,這時MCU就會處理圖片信息,而在MCU處理圖像時,Kinetis FlexIO將同時捕獲下一個圖像。如此處理方式,讓FRDM-K82F成為實現(xiàn)這個項目的理想平臺,成本非常低的圖像處理平臺。

        檢測系統(tǒng):本次設(shè)計采用的是OV7670攝像頭模塊,300k像素的相機,OV7670圖像傳感器,體積小、工作電壓低,提供單片 VGA 攝像頭和影像處理器的所有功能。通過 SCCB 總線控制,可以輸出整幀、子采樣、取窗口等方式的各種分辨率 8 位影像數(shù)據(jù)。該產(chǎn)品 VGA 圖像最高達(dá)到 30 幀/秒。用戶可以完全控制圖像質(zhì)量、數(shù)據(jù)格式和傳輸方式。所有圖像處理功能過程包括伽瑪曲線、白平衡、飽和度、色度等都可以通過 SCCB 接口編程。OmmiVision 圖像傳感器應(yīng)用獨有的傳感器技術(shù),通過減少或消除光學(xué)或電子缺陷如固定圖案噪聲、托尾、浮散等,提高圖像質(zhì)量,得到清晰的穩(wěn)定的彩色圖像。

        指示燈的設(shè)計:指示燈使用帶控制器的WS2812B RGB LED制成,并使用泡沫板安裝。使用WS2812B LED的原因是,僅使用微控制器中的一個簡單GPIO控制,就可以具有很大的靈活性。指示燈的原理圖如圖2。

        圖2 指示燈設(shè)計原理圖

        3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

        該設(shè)計需要完成的目標(biāo)是檢測倒車入庫時的車況環(huán)境信息,并且判斷是否有刮蹭的可能,并由此給駕駛?cè)艘蕴崾拘畔⒁约罢Z音播報提示,確保每次倒車入庫的成功。其中的車況環(huán)境監(jiān)測是由車身上的OV7670攝像頭監(jiān)測到的,并將監(jiān)測后的圖像數(shù)據(jù)傳遞給單片機,單片機經(jīng)過內(nèi)部的計算,給出指令指示駕駛員做出相應(yīng)的動作。該項目的軟件系統(tǒng)圖如圖3。

        圖3 軟件系統(tǒng)流程圖

        4 總結(jié)

        生活中,當(dāng)駕駛員開始倒車入庫時,可能會因為車位較小或車輛與車位較近,駕駛員無法準(zhǔn)確地掌握方向盤轉(zhuǎn)動的角度,而導(dǎo)致刮蹭產(chǎn)生一定的損失。假設(shè)此時能夠有一個倒車小助手一樣的語音助手,就能使駕駛?cè)烁臃€(wěn)妥地倒車入庫。并且該設(shè)計所需要的成本非常的低廉,結(jié)構(gòu)也比較簡單,該設(shè)計經(jīng)過很多的測試,是有很大的可行性的。

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