杨彪
摘 要：本研究将51单片机作为智能泊车装置的核心控制，通过设计光电避障电路、测速电路、光源引导电路和电机驱动电路，模拟现实中的智能泊车系统，该模型使用直流减速电机作为驱动电机，并由L298N驱动电路来完成电机的驱动来实现智能化泊车。
关键词：智能泊车；单片机；超声波；语音
1 引言
近年来，随着汽车工业的快速发展，我国汽车的销售量增长很快，“停车难”问题逐渐显现，对于驾驶者来说，经常面对将车辆停入狭窄空间的难题。基于此，本研究提出了一种基于51单片机智能泊车装置，采用相关传感器采集车周围信息，通过单片机控制车辆移动、转向、停车等执行部件动作。此自动泊车系统可协助驾驶者完成泊车操作，降低泊车的难度，减少泊车过程中车辆发生碰撞的可能性。
2硬件和软件的设计及实现
2.1 硬件设计及实现
（1）主控制模块
主控制最小系统的电路如图1所示。
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图1 主控制最小系统电路
（2）电源设计
此设计采用7805三端稳压集成电路的芯片作为电源，它符合装置的微处理器控制系统以及L298N芯片的逻辑电源的要求，是内置电源电路的一部分。
（3）驱动电路
H桥驱动电路通常被用作电动机驱动器(Motor driver)，它一般集成内置在双H桥电机驱动集成芯片即L298N中，每个单桥的额定电流为2A，依据此特性该设计的驱动器使用L298N，微处理器将PWM信号提供给L298N电路以控制四轮驱动车模型的车速。
（4）显示模块
该设计中显示模块采用1602液晶显示接口。
（5）超声波定位设计模块
超声波定位模块使用商用的HC-SR04非接触距离检测传感器，依据感应的距离=（脉冲时间*声速（340M/S））/2可算出波长，即传感器与障碍物之间的实际距离。
（6）语音提示模块设计
本设计采用WT588D作为语音模块，该模块的语音芯片是通用的，并且是单个FLASH（闪存）芯片，由于它有很多I/O端口和外部FLASH存储器，因此可以用作FLASH微控制器，I/O端口在三线串行端口的操纵下进行扩展，它可以扩展为8位输出。
（7）寻迹导航光电对管电路
本设计对光电对管检测和调节电路进行了模拟和推论。比较器的阈值电压可以通过可调电阻R19进行调节，使用示波器观察后发现有规则波形输出，该测试验证了电池的电压降较低，因此将该电路作为传感器检测和调整电路。
2.2 软件设计及实现
（1）整体的系统设计方案
首先编写出主程序，然后通过对硬件功能的了解，分别设计出各部分的子程序模块，并将每个子程序模块全部包括在主程序之中。
（2）主程序设计编写
主程序中主要包含了头文件的包含程序、位定义声明程序，子程序包括对寻迹模块IO口的定义，小车左右转向90°的子程序，3个超声波测距的子程序，小车跟踪的子程序以及定时器中断程序。
（3）超声波模块流程图
此方案中，智能小车以半径为40cm的圆作为轨迹转向行驶，完成避开障碍物任务的要求是实验环境中障碍物与小车之间的距离≧1米，这样小车才能正常工作。
（4）红外对管寻迹流程
通过对RPR220模块进行控制，使用sbit语句对其5个引脚进行定义，分别是xun_ll、xun_l、xun_z、xun_r、xun_rr。让中间的感应器 xun_z感应到黑线为0时，小车前进。若出现xun_z和xun_r同时为0、xun_r为0、xun_r和xun_rr同时为 0、xun_rr为0的情况，小车向左转动，调整位置使xun_z为0，再继续前进。若出现xun_z和xun_l同时为0、xun_l为0、xun_l和xun_ll同时为0、xun_ll为0的情况，小车向右转动，调整位置使xun_z为0，再继续前进。当所有感应器皆为0时，小车停止前进。
（5）小车的驱动设计
小车驱动的编程主要为了操纵小车的驱动，通过编写基础函数来鞭策小车完成基本动作，如小车前进、后退、左右小幅度甚至大幅度转弯等。
（6）LED1602显示程序设计编写
LCD1602的编程过程大致如下：首先根据LCD1602显示数据手册编写初始化程序，然后根据检测的距离显示出小车距障碍物的位置。
3 系统测试
3.1 硬件测试
首先检查硬件的元件是否完好、是否有缺漏，然后按照示意图放置设备并焊接。
3.2 软件测试
该系统设计中的编程语言为C语言，其开发环境是Keil。程序编写完毕后，编译并运行该程序，若编写的程序正确则输出界面显示0错误和0警告。
3.3 整机测试
调试小车整体是指软件和硬件组合后使其进入运行状态，确定每个连接的硬件的运行性能，修改和测试单个硬件，最后达到设计要求，实物图如图2所示。
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图2 小车启动状态
4 总结
本研究采用51单片机为核心，利用超声波测距模块和红外循迹模块作为探测系统，通过软件编写完成一辆功能模块化的可以自动避障、循迹行驶的智能泊车小车。此设计方案来源于生活，通过了解车辆行驶轨迹，控制小车按照规划路线实现自动泊车，为解决“停车难”问题提供了一种有效的方法，在日常生活中有较高的应用价值。
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