智能倒車(chē)入庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

北方民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 殷志平 祝 玲

引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，現(xiàn)在差不多每家每戶都有私家車(chē)，倒車(chē)入庫(kù)越來(lái)越不方便，停車(chē)場(chǎng)的管理也越來(lái)越難，因?yàn)槊總€(gè)人倒車(chē)的能力也不同，所以能否便捷順利的倒車(chē)入庫(kù)已成為很多家庭或司機(jī)的困擾，而且問(wèn)題越來(lái)越明顯；再加上人們工作繁忙，生活勞累，有時(shí)候有急事的話，停車(chē)很浪費(fèi)時(shí)間。如何安全、省時(shí)、便捷順利的倒車(chē)入庫(kù)，已經(jīng)讓社會(huì)上很多人感到麻煩和無(wú)奈，為了解決以上問(wèn)題我們小組大膽創(chuàng)新，以單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)制作出一套簡(jiǎn)單實(shí)惠的自動(dòng)倒庫(kù)系統(tǒng)，以完成停車(chē)場(chǎng)管理和節(jié)省時(shí)間的任務(wù)。

1 總體設(shè)計(jì)方案

我們將設(shè)計(jì)的智能倒車(chē)入庫(kù)系統(tǒng)主要以IAP15F2K61S2為核心控制器件，以線性CCD識(shí)別倒車(chē)路線，上電后，首先CCD自動(dòng)檢測(cè)外界環(huán)境的明暗程度來(lái)確定是否開(kāi)燈，然后小車(chē)開(kāi)始啟動(dòng)并尋找倒車(chē)標(biāo)志，在找到倒車(chē)標(biāo)志后，確定倒車(chē)路線，然后沿著路線自動(dòng)倒車(chē)入庫(kù)。

本系統(tǒng)主要以IAP15F2K61S2為核心控制器件，以線性ccd識(shí)別倒車(chē)路線，然后分析檢測(cè)，自動(dòng)入庫(kù)。該系統(tǒng)由下幾個(gè)部分組成：電源模塊，驅(qū)動(dòng)模塊，線性CCD模塊，蜂鳴器，主控模塊，從控模塊以及外設(shè)（主要控制一些設(shè)備），顯示模塊等。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)（部分圖）

2.1 電源模塊

方案1：電源模塊采取線性傳統(tǒng)穩(wěn)壓方式，穩(wěn)壓芯片采用LM2940和LM7805，產(chǎn)生5V電壓來(lái)為系統(tǒng)供電。優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格低廉。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)化效率低，以發(fā)熱，輸入輸出壓差大。

方案2：采取開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)化效率高，性能穩(wěn)定。缺點(diǎn)：電路復(fù)雜，所需硬件復(fù)雜。考慮到電源經(jīng)驗(yàn)不足，為降低難度，先采用方案1，后期再進(jìn)行將電源升級(jí)。

2.2 控制模塊

控制模塊主要包含主控模塊，從控模塊。且控制模塊采用宏晶公司的IAP15F2K61S2。該單片機(jī)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：具有超強(qiáng)抗干擾能力，高速高可靠；不許外部晶振和復(fù)位電路；采用IAP技術(shù)，可省掉外部EEPROM；2K的SRAM；兩個(gè)獨(dú)立的串口；八通道高速10位ADC轉(zhuǎn)化；運(yùn)行速度快，1個(gè)始終周期的8051，其運(yùn)行速度是傳統(tǒng)51單片機(jī)的7～12倍，電壓范圍寬；3路PWM波以及3路PCA；而且程序易移植。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)我們的控制模塊，采用了IAP15F2K61S2，如圖1所示。

圖1 基于IAP15F2K61S2芯片的最小系統(tǒng)

圖2 外圍模塊以及穩(wěn)壓電路

2.3 線性CCD模塊

此模塊采用TSL1401芯片，該產(chǎn)品具有體積小、尺寸（場(chǎng)22mm，寬22mm，高16mm），重量輕；采用聚光透鏡，成像清晰；安裝方便、易于固定；三線接口，采用1mm間距排線等優(yōu)點(diǎn)。該傳感器能夠采集穩(wěn)定的信號(hào)，前瞻較遠(yuǎn)，能在較遠(yuǎn)距離采集到黑線，且黑線與背景壓差較大，用簡(jiǎn)單算法即可提取黑線位置信號(hào)，同時(shí)該傳感器易于組合安裝。

2.4 外圍執(zhí)行模塊

外圍電路主要包含一些蜂鳴器，傳感器聲光設(shè)備，液晶顯示模塊等。它們主要是被用來(lái)控制一些家電設(shè)備如：日光燈、空調(diào)等。

2.5 顯示模塊

顯示模塊采用大屏傳統(tǒng)12864，和LQ12864（小屏）分別用于顯示從控制器當(dāng)前工作狀態(tài)以及主控制器當(dāng)前的工作狀態(tài)，便于維護(hù)。從控制器任務(wù)較大，處理信息多因此采用大屏顯示字符多的價(jià)格低廉的12864。

圖3 顯示模塊

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

如圖4為系統(tǒng)軟件控制流程圖，上電初始化后，首先CCD自動(dòng)檢測(cè)外界環(huán)境的明暗程度來(lái)確定是否開(kāi)燈，然后小車(chē)開(kāi)始啟動(dòng)并尋找倒車(chē)標(biāo)志，在找到倒車(chē)標(biāo)志后，確定安全無(wú)障礙倒車(chē)路線，然后沿著路線自動(dòng)倒車(chē)入庫(kù)。

圖4 軟件控制流程圖

4 結(jié)語(yǔ)

本課題提出并設(shè)計(jì)了一種智能倒車(chē)入庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意到的是系統(tǒng)可行及其穩(wěn)定性的要求，該系統(tǒng)已經(jīng)過(guò)測(cè)試，并具有操作簡(jiǎn)單靈活控制精度高的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

[1]鄒伯敏.自動(dòng)控制理論第三版[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007,06.

[2]楊拴科.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2003,06.

[3]謝維成,楊加國(guó).單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)(第2版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2009,7.