摘 要：一個有效的智能泊車系統(tǒng)，不僅能幫助駕駛者快速、安全地完成泊車操作，從而減輕駕駛員負擔，減少交通事故，而且能夠有效提高汽車的智能化程度，增加汽車的附加值，從而帶來巨大的經(jīng)濟效益。使用AT89C52單片機作為小車的主控制器，在該控制器基礎上，添加了光電避障電路、測速電路、光源引導電路和電機驅(qū)動電路，從而實現(xiàn)了智能泊車系統(tǒng)設計。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低，并在實驗室中取得了預期的效果，能夠使小車進入指定的停車位。

　　0 引 言

　　隨著我國汽車數(shù)量逐年急劇增多，泊車位、停車場的數(shù)量卻跟不上其增長的步伐，越來越多的人為如何泊車而發(fā)愁。日益擁擠的泊車環(huán)境要求人們對汽車的泊車技術(shù)更加地嫻熟，這就更加重了人們工作之外的緊張情緒，降低了人們的生活質(zhì)量。因此，如何解決泊車過程中的不便利，消除安全隱患，迅速、準確、安全地將汽車?？康胶线m的位置，逐漸引起了人們的關注。

　　1 系統(tǒng)的工作原理及功能

　　智能泊車系統(tǒng)可分為控制部分和信號檢測部分。

　　其中信號檢測部分包括障礙物檢測模塊，光源檢測模塊和速度檢測模塊；控制部分包括控制器模塊，電機控制模塊。智能泊車系統(tǒng)基本模塊方框圖如圖1所示。

圖1 智能泊車系統(tǒng)基本框圖

　　系統(tǒng)工作原理如下：在小車啟動之后，通過霍爾傳感器A44E進行小車的速度檢測，對小車進行智能限速，小車行進過程中通過紅外光電傳感器避障，車庫系統(tǒng)發(fā)送光源指示信號，光敏三極管接收車庫指示信息，使小車到達指定車庫后，停車。

　　1.1 單片機系統(tǒng)設計

　　AT89C52是51系列單片機的一種，是一個低功耗，高性能，CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8KB的可反復擦寫的FLASH只讀程序存儲器和256B的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），由ATMEL公司采用高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和FLASH存儲單元，片內(nèi)有ROM/EPROM,因此，這種芯片構(gòu)成的系統(tǒng)簡單可靠，只要將單片機接上時鐘電路和復位電路即可。

　　1.2 避障電路設計

　　紅外光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠、體積小、安裝輕便等諸多特點，因此在工業(yè)自動化裝置和智能小車中獲得廣泛應用。本設計中采用的光電避障傳感器是HS0038B.紅外光電接收電路工作原理為：當接收到載波頻率為38kHz的脈沖調(diào)制信號時，首先，HS0038B內(nèi)的紅外敏感元件將脈沖調(diào)制紅外光信號轉(zhuǎn)換成電信號，再由前置放大器和自動增益控制電路進行放大處理，然后通過帶通濾波器進行濾波，濾波后的信號由解調(diào)電路進行解調(diào)，由輸出電路進行反向放大并輸出低電平；未接收到載波信號時，電路則輸出高電平。紅外發(fā)射電路由555定時電路產(chǎn)生方波，對紅外發(fā)射管進行調(diào)制。

　　1.3 A44E測速電路設計

　　霍爾傳感器A44E在測速系統(tǒng)中的主要作用是車輪轉(zhuǎn)速采集。車輪每轉(zhuǎn)一周，磁鐵經(jīng)過A44E，A44E的第3腳就輸出一個脈沖信號，脈沖信號的周期與電機的轉(zhuǎn)速有下列關系：

　　式中：n為電機轉(zhuǎn)速；P 為電機轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)；T 為輸出方波信號的周期。

　　脈沖信號作為單片機AT89C52的外中斷信號，從P3.2口輸入。

　　1.4 電機驅(qū)動電路設計

　　動作執(zhí)行單元為驅(qū)動小車左右輪的兩個減速直流電機，控制它們的轉(zhuǎn)速，就控制了小車的運動狀態(tài)。但是由動作控制單元發(fā)出的控制信號非常微弱，無法直接驅(qū)動直流電機，須匹配設計合理的驅(qū)動電路，常用的驅(qū)動電路為H 橋。在設計過程中發(fā)現(xiàn)，由于三極管導通、關斷的時間不統(tǒng)一，導致用三極管搭建的H 橋在電機電流換向的時候經(jīng)常發(fā)生微短路，使得三極管發(fā)熱現(xiàn)象很嚴重，整個電路電源波動很大，非常耗電。因此，本設計終采用了集成H 橋L298.除此之外，在設計過程中發(fā)現(xiàn)電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的反向電動勢會嚴重影響傳感器的輸出狀態(tài)，將錯誤的路徑信息送給處理器，導致小車經(jīng)常產(chǎn)生錯誤動作。因此，本設計采用了雙電源供電，即傳感器和芯片共用一組電源，電機專用一組電源，中間信號的傳輸采用了4N25光耦電路進行電氣隔離。

　　1.5 光源引導電路設計

　　本設計采用光敏三極管作為光源檢測傳感器，因為其感光電壓變化明顯（電壓值變化在60~100mV 左右），價格便宜。光源引導模塊需要在小車前方安裝3個光敏三極管，通過車庫發(fā)出的光源信號來引導小車到指定車庫停車，使用LM324作為光源引導模塊的放大器件，將信號進行放大處理。

　　1.6 停車場系統(tǒng)設計

　　為了更好地完成小車避障、光源引導和入庫過程，停車場系統(tǒng)設計也是十分重要的。停車場系統(tǒng)設計圖如圖2所示。

圖2　停車場系統(tǒng)設計圖

　　2 軟件設計

　　系統(tǒng)軟件設計在Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境下進行。軟件主要包括系統(tǒng)主程序、避障子程序、光源引導子程序和測速限速子程序等。泊車系統(tǒng)整體流程如圖3所示，避障程序流程圖、光源引導程序流程圖分別如圖4,圖5所示。測速限速電路軟件設計思路是將每圈的時間換算成速度，再與設定的速度比較，如果所測速度大于設定值，則控制電機減速到設定值；如果所測速度小于設定值，則控制電機加速到設定值，完成小車的智能限速。

圖3　智能泊車系統(tǒng)總體流程圖

　　3 各模塊測試及連接

　　各模塊連接：小車舵機左轉(zhuǎn)輸入端接P3.4;小車舵機右轉(zhuǎn)輸入端接P3.5;小車驅(qū)動電機前進輸入端接P3.6;小車驅(qū)動電機后退輸入端接P3.7;光電避障模塊左傳感器輸出端接P1.0;光電避障模塊右傳感器輸出端接P1.1;光源引導模塊左傳感器輸出端接P1.2;光源引導模塊中間傳感器輸出端接P1.3;光源引導模塊右傳感器輸出端接P1.4。

　　小車整體測試：把小車放在停車場入口處，打開小車電源，打開車庫中對應車庫位置的光源電源，小車避開障礙通過停車場下坡區(qū)，到達指定車庫前面，依靠光源引導入庫，停車。

　圖4 避障程序流程圖

圖5 光源引導程序流程圖

　　4 結(jié) 論

　　本文設計的智能泊車系統(tǒng)可以在實驗室內(nèi)實現(xiàn)小車的自動駛?cè)胫付ㄍ＼囄坏墓δ?。將小車停在停車場入口處，然后車主可以離開小車，此時小車就可以根據(jù)停車場內(nèi)的車輛誘導信號（光源引導信號）將車引入停車場，從而實現(xiàn)自動泊車過程。

參考文獻:

[1]. AT89C52 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/AT89C52_1064535.html.
[2]. A44E datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/A44E_1054381.html.
[3]. MCS-51 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/MCS-51_477840.html.
[4]. HS0038B datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/HS0038B_385722.html.
[5]. 4N25 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/4N25_63985.html.
[6]. LM324 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/LM324_1054816.html.