自動(dòng)泊車模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李志明 馬國(guó)霞

摘 要本設(shè)計(jì)以小車模型為車體，硬件是以MSP430F169單片機(jī)為主控芯片，配合尋光比較電路、L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、光電傳感器、無(wú)線收發(fā)模塊、LCD12864液晶顯示器等構(gòu)成，并通過相應(yīng)的算法編程實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)泊車、自動(dòng)計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)、顯示碰撞次數(shù)等功能；實(shí)驗(yàn)表明，整個(gè)自動(dòng)泊車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，功能齊全，準(zhǔn)確度高，驗(yàn)證的系統(tǒng)地可行性。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)泊車 單片機(jī) 自動(dòng)計(jì)費(fèi)

隨著汽車的普及，在城市里停車難的問題越來(lái)越突出。尤其是新手或一些女司機(jī)停車難的問題更為突出。為此，全世界廠家都在研發(fā)自動(dòng)泊車系統(tǒng)，使汽車進(jìn)入停車場(chǎng)后可以在無(wú)人干預(yù)的情況下，按照指令停在指定停車位。

1 系統(tǒng)組成

自動(dòng)泊車系統(tǒng)主要由三部分組成，包括車體部分、停車場(chǎng)部分和無(wú)線通訊部分。車體部分接收無(wú)線收發(fā)模塊向車體發(fā)出的控制命令，小車開始自動(dòng)泊車。小車進(jìn)入停車場(chǎng)后開始計(jì)時(shí)，當(dāng)停好車后，向車場(chǎng)部分發(fā)送停止指令，車場(chǎng)部分點(diǎn)亮所在車位燈。停車一定時(shí)間后，自動(dòng)行駛出停車場(chǎng)，停止計(jì)時(shí)并顯示本次停車金額，同時(shí)關(guān)閉停車位LED燈。

整個(gè)系統(tǒng)框架如圖1所示。

2 系統(tǒng)介紹

車體部分主要由MSP430F169單片機(jī)、傳感器信號(hào)采集模塊、L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、無(wú)線通信模塊、12864液晶顯示屏等部分組成。這里單片機(jī)根據(jù)傳感器的信息，實(shí)時(shí)控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)，后退和轉(zhuǎn)彎功能。系統(tǒng)單片機(jī)產(chǎn)生一路可調(diào)PWM占空比的電壓信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)小車進(jìn)退自如，轉(zhuǎn)彎靈活。

車體傳感器，主要有LM393尋光傳感器，光電碼盤傳感器和碰撞傳感器。光電碼盤式傳感器是用光電方法把被測(cè)角位移轉(zhuǎn)換成以數(shù)字代碼形式表示的電信號(hào)的轉(zhuǎn)換部件。小車首先根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的路線進(jìn)行停車，在行駛過程通過監(jiān)控碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)單片機(jī)采集到的脈沖個(gè)數(shù)能測(cè)算出小車行走的距離，在轉(zhuǎn)彎處，同樣根據(jù)脈沖個(gè)數(shù)能估算小車轉(zhuǎn)彎角度。實(shí)驗(yàn)表明，一旦電壓固定，一個(gè)光電碼盤的脈沖對(duì)應(yīng)距離和角度都是定值。這樣能很好地控制小車路線。

LM393尋光傳感器主要用于判斷小車進(jìn)入停車場(chǎng)和進(jìn)入停車位用。傳感器安裝在小車前端正對(duì)地面。小車一旦經(jīng)過地面上的黑線，由于瞬時(shí)沒有光反射，傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高脈沖，單片機(jī)捕獲到該第一脈沖后知道，系統(tǒng)開始運(yùn)行，停車計(jì)時(shí)開始，捕獲到第二個(gè)脈沖后，停車位計(jì)時(shí)開始；捕獲到第三個(gè)脈沖后，停車位計(jì)時(shí)結(jié)束；捕獲到第四個(gè)脈沖后，停車退出，計(jì)時(shí)結(jié)束；

為了在行駛過程中更好地控制小車行駛，在小車周圍安裝了6個(gè)光電傳感器，調(diào)節(jié)其靈敏度，能做到當(dāng)靠近墻體5mm處，傳感器產(chǎn)生一個(gè)高脈沖，這時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前位置和需要進(jìn)入的車位進(jìn)行分析計(jì)算出規(guī)避該碰撞的最佳路線。這6個(gè)傳感器使用單片機(jī)系統(tǒng)的端口P1中斷，在行駛過程隨時(shí)微調(diào)行駛線路。車體部分到此基本完成行駛功能。

系統(tǒng)程序在計(jì)算行駛路線過程中，隨時(shí)要監(jiān)控當(dāng)前狀態(tài)。因此使用了很多中斷。其中，6個(gè)光電傳感器和碼盤使用了端口中斷，保證實(shí)時(shí)響應(yīng)當(dāng)前變化；顯示、進(jìn)場(chǎng)計(jì)時(shí)，停車計(jì)時(shí)，PWM中斷，都使用同一個(gè)定時(shí)器中斷，這樣確保不存在中斷優(yōu)先的問題，同時(shí)，最大限度合理利用資源。

停車場(chǎng)部分，主要是接收無(wú)線遙控器發(fā)送的按鍵信息，點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的車位LED燈。當(dāng)小車退出車位時(shí)熄滅車位LED燈。無(wú)線模塊采用了315M無(wú)線收發(fā)模塊，傳輸距離較遠(yuǎn)，發(fā)射功率較大，滿足應(yīng)用。

3 應(yīng)用測(cè)試

實(shí)際測(cè)試中，整個(gè)系統(tǒng)基本到達(dá)預(yù)期目標(biāo)，能準(zhǔn)確駛?cè)胫付ㄎ恢茫@得江蘇省電子競(jìng)賽二等獎(jiǎng)，只是碰撞次數(shù)的計(jì)算略有出入。如果系統(tǒng)改為加速度傳感器應(yīng)該能很好地解決計(jì)算碰撞次數(shù)的問題。

參考文獻(xiàn)

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[3]周泓.自動(dòng)泊車系統(tǒng)中核心算法的研究[J].電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào)，2012.

作者單位

1.南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇省南京市 210031

2.廣州船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 廣東省廣州市 510250