自動泊車系統模型設計

彭湘靈

摘? 要：設計并制作一套具有自動泊車功能的智能小車和停車場管理的自動泊車系統，小車以STC15W4K32S4單片機為控制核心，系統由電機驅動模塊、紅外防碰撞模塊、超聲波測距模塊、LCD顯示模塊等部分組成。單片機產生兩路PWM波控制小車的轉向和速度，防碰撞模塊采用紅外對管檢測小車在行駛過程遇到的障礙物，超聲波測距模塊用于測量小車在泊車過程中車身與車庫墻壁之間的距離，LCD顯示模塊用于顯示小車的當前距離等基本信息。測試結果表明，系統性能穩定，小車能實現智能防碰撞和自動泊車功能。

關鍵詞：智能小車;自動泊車;紅外防碰撞;超聲波測距;單片機

中圖分類號：U463.6? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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 系統方案設計

1.1 自動泊車原理分析

自動泊車系統就是一種憑借檢測車輛周邊情況和路徑來尋找最合適的泊車地點，借此來調整車輛的轉彎半徑、車速、停車方位和前后位置移動，使得車輛能夠在系統的控制中自主的駛入泊車庫的系統。

自動泊車系統可分為控制部分和信號檢測部分。為了使小車能正常的進入車庫，因此停車場控制系統需要有一個引導系統，把小車正確的引導到車庫前，并通過測距傳感器實現入庫、停車、再到出庫的一系列動作，使小車能進行智能停車。

1.2 系統方案設計

根據設計任務要求，本系統要進行停車場及停車場控制裝置、智能小車以及輔助系統設計。

（1）停車場地分停車場和導向車道兩部分，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，車庫尺寸按要求制作;車庫指示燈采用LED燈，沿外隔板布線采用線管隱藏;計費線和車庫線粘貼寬度為1cm黑色膠帶。停車場實物圖如圖1所示。

（2）停車場控制裝置包括控制板、車庫指示燈、計費及顯示系統，主要由單片機、LCD顯示屏、LED燈、計時感應傳感器等構成，該部分框圖如圖2所示。

（3）智能小車以及輔助系統包括底盤、驅動電機及驅動模塊、測距離模塊、防撞模塊、碰撞檢測模塊、無線電信號接收模塊、電源以及其他輔助系統，主要由單片機、電機驅動電路、超聲波傳感器、紅外傳感器、碰撞檢測傳感器、LCD顯示屏、蜂鳴器、18650鋰電池以及其他構成，該部分框圖如圖3所示。

2 電路與程序設計

2.1 電路設計

電路設計包括以下幾個方面，小車控制板PCB如圖4所示：

（1）電機驅動模塊電路

（2）STC15W4K32S4單片機最小系統

（3）紅外感應電路

（4）超聲波模塊電路

（5）紅外感應模塊電路

（6）震動檢測模塊電路

2.2 程序設計

整個系統的功能由硬件電路配合軟件來實現，控制系統的核心是主程序，主程序調用了五個子程序，分別為液晶顯示程序、按鍵處理程序、紅外傳感器檢測、單片機接收控制程序、超聲波傳感器等等。

系統上電后，控制系統發車指令，然后智能小車接收信號，按預設指令形式，圖5為程序流程圖。

2.3 停車場場地數據采集

程序設計時，要對場地信息進行采集，采集小車進入各個車庫時候的主要轉彎點信息前距離（F）、后距離（A）、左距離（L）、右距離（R），采集如下（表1-表6）。

3 系統測試方案與測試結果

3.1 測試條件

經多次檢查，硬件電路和仿真電路須與系統原理圖相同，且檢查無誤，硬件電路保證無虛焊、短接等現象。

硬件測試：首先檢查硬件電路，結果正常。定位信息測試：先保持小車在起點位置，記錄數值，再將小車移到終點位置，記錄對應數值。

3.2 測試方案

小車以一定速度沿直線移動，依次使超聲波傳感器位于停車場的所述側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高度位置，就通過泊車控制器實時獲取該超聲波傳感器輸出的脈沖信號，并對該脈沖信號進行處理，達到自動正確駛入車庫的效果。

3.3 測試結果完整性

一共1～6六個車庫，每個車庫都測試了幾百次，每個車庫的入庫率非常高。記錄了無數次自動計費功能，都已成功。聲光信息與碰撞功能都很完善。軟件上機調試：將編寫好的程序下載到單片機中，讓硬件按競賽要求工作起來測試入庫、出庫、計時、計費、碰撞及記錄顯示，誤差通過軟件程序的調節來達到要求，測試部分完成（表7）。

參考文獻：

[1]王靜霞.單片機應用技術（C語言版）[M].電子工業出版社，2012.

[2]徐科軍.傳感器與檢測技術[M].電子工業出版社，2008.

[3]張華林，周曉芳.電子設計競賽實訓教程[M].北京航空航天出版社，2007.

[4]孫余凱.電子實用電路集錦[M].電子工業出版社，2008.

[5]別傳爽.單片機原理與應用[M].北京理工大學出版社，2010.

[6]李響初.實用電子控制線路200例[M].中國電力出版社，2009.