自動(dòng)泊車系統(tǒng)

1、內(nèi)蒙古科技高校本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）題 目：自動(dòng)泊車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)同學(xué)姓名：趙文強(qiáng)學(xué) 號(hào)：1167118210專 業(yè)：電子信息工程班 級(jí)：2011-2班指導(dǎo)老師：高麗麗 歡迎下載自動(dòng)泊車系統(tǒng)摘 要隨著車輛的普及度、保有量越來越高，街道、小區(qū)、大路、停車場(chǎng)等擁擠不堪，人們對(duì)車輛的可操作性和智能性也提出了更多的要求，所以智能的自動(dòng)泊車的研發(fā)迫在眉睫。本設(shè)計(jì)以藍(lán)牙模塊與單片機(jī)最小系統(tǒng)通過串口相連接，并與電腦端藍(lán)牙連接實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與上位機(jī)之間的通信過程,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車的功能。本設(shè)計(jì)由上位機(jī)、藍(lán)牙模塊、STC15F2K61S2單片機(jī)最小系統(tǒng)、GY-26電子指南針模塊、光電避障模塊、超聲波模塊、電機(jī)

2、驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)組成系統(tǒng)。主要包括以下幾個(gè)方面：第一，硬件電路設(shè)計(jì)，硬件電路通過Altium Designer軟件進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)，主要包括包括電源系統(tǒng)和單片機(jī)最小系統(tǒng)，其次，STC15F2K61S2單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最小系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)超聲波數(shù)據(jù)、光電避障模塊數(shù)據(jù)、電子指南針模塊數(shù)據(jù)的接受，由上位機(jī)端發(fā)送命名實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的相應(yīng)把握。第三，上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)，上位機(jī)由C Sharp語言在Visual Studio 2010平臺(tái)編寫，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)由下位機(jī)說發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并實(shí)時(shí)顯示出來的，并且對(duì)自動(dòng)泊車系統(tǒng)進(jìn)行整體把握，通過藍(lán)牙向單片機(jī)最小系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)后把握小車完成側(cè)位泊車或倒車入庫動(dòng)作

3、。關(guān)鍵詞：上位機(jī)；單片機(jī)最小系統(tǒng)；自動(dòng)泊車 Automatic parking systemAbstract隨著車輛的普及度、保有量越來越高，街道、小區(qū)、大路、停車場(chǎng)等擁擠不堪，人們對(duì)車輛的可操作性和智能性也提出了更多的要求。然而，對(duì)于很多駕駛員而言，順列式駐車是一種苦痛的經(jīng)受，在我國很多的大中型城市，甚至是三四線城市，由于城市的規(guī)劃和進(jìn)展不能滿足人們?nèi)找婷驮龅纳羁臻g的需求，所以停車空間有限，將汽車駛?cè)氇M小的空間已成為一項(xiàng)必備技能。地上、地下、以及停車樓的消滅緩解了一部分的停車問題，但是很少有不費(fèi)一番周折就停好車的狀況，停車可能導(dǎo)致交通堵塞、神經(jīng)疲乏、甚至是刮蹭現(xiàn)象和保險(xiǎn)杠被撞彎，是格外簡(jiǎn)潔

4、造成車輛損壞和行車事故。With the popularization of vehicle, retains the quantity is more and more high, streets, communities, roads, parking lots and other crowded. People of the vehicle can also put forward more requirements for the operation and intelligent, so the research and development of intelligent auto

5、matic parking is imminent. This design takes the Bluetooth module and the microcontroller smallest system through the serial port, and realizes the communication process between the lower computer and the upper computer with the Bluetooth connection of the computer terminal.本設(shè)計(jì)由上位機(jī)、藍(lán)牙模塊、STC15F2K61S2

6、單片機(jī)最小系統(tǒng)、GY-26電子指南針模塊、光電避障模塊、超聲波模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)組成系統(tǒng)。主要包括以下幾個(gè)方面：第一，硬件電路設(shè)計(jì)，硬件電路通過Altium Designer軟件進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)，主要包括包括電源系統(tǒng)和單片機(jī)最小系統(tǒng)，其次，STC15F2K61S2單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最小系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)超聲波數(shù)據(jù)、光電避障模塊數(shù)據(jù)、電子指南針模塊數(shù)據(jù)的接受，由上位機(jī)端發(fā)送命名實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的相應(yīng)把握。第三，上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)，上位機(jī)由C Sharp語言在Visual Studio 2010平臺(tái)編寫，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)由下位機(jī)說發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并實(shí)時(shí)顯示出來的，并且對(duì)自動(dòng)泊車系統(tǒng)進(jìn)行整體把握，通過藍(lán)牙向單片

7、機(jī)最小系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)后把握小車完成側(cè)位泊車或倒車入庫動(dòng)作。The design of the PC and Bluetooth module, STC15F2K61S2 MCU minimum system, GY-26 electronic compass module, photoelectric obstacle avoidance module, ultrasonic module, motor drive module, servo system. Mainly includes the following aspects: first, hardware circu

8、it design, hardware circuit through Altium designer software were hardware circuit design, including including power supply system and the smallest single-chip system. Second, STC15F2K61S2 smallest single-chip system design, the minimum system can realize ultrasonic data, photoelectric obstacle avoi

9、dance module data, electronic compass module data received, sent by the host computer end named the corresponding control of the car.Third, PC software design and PC by C sharp language on the platform of Visual Studio 2010 prepared, mainly to achieve by the slave computer said transmitted data for

10、processing and real-time display, and the automatic parking system integrated control, via Bluetooth to send data to the MCU minimum system, MCU receives the data control the car lateral parking or reversing storage action.關(guān)鍵詞：上位機(jī)；單片機(jī)最小系統(tǒng)；自動(dòng)泊車；硬件電路設(shè)計(jì)Key words: PC, minimum single-chip microcomputer,

11、automatic parking目 錄摘 要IAbstractII第一章 緒論11.1 課題的目的和意義11.2 課題的國內(nèi)外爭(zhēng)辯現(xiàn)狀2其次章 原理和技術(shù)52.1 Altium Designer軟件的應(yīng)用52.2 STC15F2K61S2單片機(jī)最小系統(tǒng)的應(yīng)用52.3 超聲波原理的使用62.4 C Sharp語言與Microsoft Visual Studio 2010開發(fā)平臺(tái)82.5 藍(lán)牙模塊8第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)103.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)103.2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)113.3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)11第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)134.1 下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)134.1.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路134.1.2 舵機(jī)1

12、44.1.3 超聲波測(cè)距模塊154.2 下位機(jī)程序編寫164.2.1 電子指南針模塊數(shù)據(jù)接收與校準(zhǔn)程序?qū)崿F(xiàn)174.2.2 串口發(fā)送接收與處理功能程序?qū)崿F(xiàn)184.2.3 小車把握程序?qū)崿F(xiàn)194.3 上位機(jī)界面設(shè)計(jì)224.3.1 系統(tǒng)時(shí)間顯示部分234.3.2 串口設(shè)置部分234.3.3 自動(dòng)泊車狀態(tài)顯示部分244.3.4 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)顯示部分244.3.5 指南針把握部分254.3.6 自動(dòng)泊車把握部分254.4 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)254.4.1 定時(shí)器組件timer的使用及程序編寫264.4.2 串口組件serialPort的使用274.4.3 串口觸發(fā)大事函數(shù)comm_DataReceived274

13、.4.4 指南針把握部分程序?qū)崿F(xiàn)284.4.5 指南針把握部分程序?qū)崿F(xiàn)29第五章 總結(jié)與進(jìn)展趨勢(shì)30參考文獻(xiàn)31附錄33致謝45歡迎下載第一章 緒論1.1 課題的目的和意義1課題的目的 自動(dòng)泊車系統(tǒng)就是一種憑借檢測(cè)車輛周邊路況和路徑來查找最合適的泊車地點(diǎn),借此來調(diào)整車輛的轉(zhuǎn)彎半徑、車速、停車方位和前后位置移動(dòng),使得車輛能夠在系統(tǒng)的把握中自主的駛?cè)氩窜囄坏南到y(tǒng)。相比于人工手動(dòng)泊車事難度大、不好精確把握角度、以往的倒車?yán)走_(dá)機(jī)械智能化程度低、可操作性不強(qiáng)等缺點(diǎn),我設(shè)計(jì)的這個(gè)系統(tǒng)不僅僅提高了車輛在泊車的過程中的自動(dòng)化水平、牢靠性和精確性,并且很大程度的減小了駕齡時(shí)間短的司機(jī)駕駛車輛的困難程度,讓駕駛員

14、徹底從泊車的繁瑣操作中解脫出來，也可以成為將來實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)駕駛的一個(gè)基石，讓車輛駕駛和?？孔兊酶雍?jiǎn)潔便利。2課題的意義隨著車輛的普及度、保有量越來越高，街道、小區(qū)、大路、停車場(chǎng)等擁擠不堪，人們對(duì)車輛的可操作性和智能性也提出了更多的要求。然而，相對(duì)于很多的司機(jī)伴侶特殊是女司機(jī)來說，順列式泊車是的是有相當(dāng)大的難度的，隨著我國國力的進(jìn)展城市的規(guī)模越來越大，人口和停車位的緊急的沖突日益突出 ，甚至是三四線城市，由于城市的規(guī)劃和進(jìn)展不能滿足人們?nèi)找婷驮龅纳羁臻g的需求，由于停車空間和停車距離相對(duì)較小，平安精確的將車輛泊人正確位置對(duì)于駕駛員來說有很大的難讀。地上、地下、以及停車樓的消滅緩解了一部分的停

15、車問題，可是想要輕而易舉的就找到便利的停車地點(diǎn)停好車仍舊不是一件簡(jiǎn)潔的事情。泊車由于長時(shí)間的精神緊急經(jīng)常是導(dǎo)致堵塞交通的重要緣由之一，假如操作不當(dāng)很簡(jiǎn)潔發(fā)生剮蹭事故和損壞前后的保險(xiǎn)杠。因此，研發(fā)智能自動(dòng)泊車系統(tǒng)勢(shì)在必行。值得慶幸的是，科學(xué)技術(shù)的的進(jìn)步讓我們解決這個(gè)問題成為了可能，那就是自動(dòng)泊車系統(tǒng)。我們可以想象到這樣的情景，當(dāng)您需要泊車的時(shí)候，告辭了前進(jìn)和后退的摸索和繁瑣的操作，取而代之的是簡(jiǎn)簡(jiǎn)潔單的按動(dòng)自動(dòng)泊車的功能指令，車輛就會(huì)平安精確的自動(dòng)泊如停車位置，讓停車變得平安簡(jiǎn)潔。1.2 課題的國內(nèi)外爭(zhēng)辯現(xiàn)狀1國內(nèi)爭(zhēng)辯現(xiàn)狀由于我國汽車工業(yè)進(jìn)展起步較晚，所以國內(nèi)觀月自動(dòng)泊車系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)的研發(fā)起步也

16、相對(duì)較晚1。截至目前，照舊是處于在爭(zhēng)辯院和高校的理論爭(zhēng)辯階段，所進(jìn)行一些理論仿真和模擬試驗(yàn)階段，并沒有投入實(shí)際汽車工業(yè)中，更談不上量產(chǎn)化。但是，隨著我國汽車工業(yè)和自動(dòng)化以及信息化技術(shù)的進(jìn)展，我國對(duì)智能機(jī)器駕駛車輛和智能機(jī)器人進(jìn)行的相關(guān)研發(fā)工作已經(jīng)取得長足的進(jìn)步和可喜的成果。比如，清華高校的研發(fā)團(tuán)隊(duì)就在研發(fā)室外移動(dòng)機(jī)器人THMR-III和THMR-V上面取得了成功，清華高校的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在車上配置了磁羅盤光碼盤定位系統(tǒng)，彩色攝像機(jī)，超聲波傳感器，GPS地位系統(tǒng)等2。吉林高校的相關(guān)爭(zhēng)辯是基于JLUIV系列的視覺智能導(dǎo)航車輛。就關(guān)于自動(dòng)泊車系統(tǒng)的把握算法的爭(zhēng)辯，國內(nèi)目前關(guān)于自動(dòng)泊車系統(tǒng)的爭(zhēng)辯目前仍舊處于

17、起步階段，其中主要是接受了模糊把握等相關(guān)技術(shù)。早在1999年，上海高校的姚必正、吳志堅(jiān)，就是利用了多維模糊把握器，最終成功地完成了在既定的平面內(nèi)，選取任意一點(diǎn)上的小車的倒車把握。模糊把握器成功地實(shí)現(xiàn)了給定平面內(nèi)任意一點(diǎn)上小車的倒車把握。2005年，首都師范高校的楊昔陽和他的團(tuán)隊(duì)，依據(jù)他們所提出的變論域自適應(yīng)模糊把握器的基本思想，成功的設(shè)計(jì)完成了一種可以適用于卡車倒車的自適應(yīng)模糊把握器，并且通過仿真試驗(yàn)證明白，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了良好的普遍適性和相對(duì)較高的靈敏性和精確性。 2009年，吉林高校郭孔輝和他的團(tuán)隊(duì)，利用MATLAB/SINIULINK和相關(guān)技術(shù)，搭建了基于汽車運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和平行泊車壞境的平臺(tái)，

18、提取了從技術(shù)嫻熟駕駛員的泊車閱歷，并且將其中的模糊規(guī)章嵌入到模糊把握器中，借此來檢驗(yàn)它的可行性和合理性。 關(guān)于車位檢測(cè)技術(shù)在自動(dòng)泊車系統(tǒng)中的的應(yīng)用，何鋒在2009年提出了一種車位檢測(cè)方法，其主要方法是利用增量式編碼器和超聲波傳感器檢的結(jié)合應(yīng)用，基于這種方法是通過對(duì)所得到測(cè)試結(jié)果的誤差分析，借此來驗(yàn)證其方法的可行性。就我們現(xiàn)在所爭(zhēng)辯的自動(dòng)泊車系統(tǒng)的研發(fā)，可以歸類于智能車輛把握爭(zhēng)辯領(lǐng)域的重要爭(zhēng)辯問題，它不僅僅具有創(chuàng)新性和簡(jiǎn)單性，而且還具有有用性和研發(fā)前景性。我們國內(nèi)的相關(guān)爭(zhēng)辯學(xué)者在次問題上的各類算法計(jì)算，加上自動(dòng)泊車系統(tǒng)的模型搭建等各個(gè)方面都做了大量的深化的爭(zhēng)辯，并且取得了相應(yīng)的爭(zhēng)辯成果。依據(jù)試驗(yàn)

19、模型、驗(yàn)樣車為基礎(chǔ)概念做了繁多大量的試驗(yàn)，關(guān)于爭(zhēng)辯理論和爭(zhēng)辯方面都做到了很大的改進(jìn)和創(chuàng)新。依據(jù)對(duì)現(xiàn)今我國國內(nèi)所發(fā)表的學(xué)術(shù)爭(zhēng)辯和論文的了解，伴隨著我國汽車工業(yè)、裝備制造業(yè)以及我國智能機(jī)械化制造水平的提升，我們國內(nèi)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和研發(fā)人員就自動(dòng)泊車的相關(guān)探討和爭(zhēng)辯，基本上達(dá)到了同國際基本接軌的水平，甚至在某些領(lǐng)域上達(dá)到了國際領(lǐng)先的地步。由近幾年的爭(zhēng)辯成果和加之以前的基礎(chǔ)之上，我國的自動(dòng)泊車系統(tǒng)的爭(zhēng)辯已經(jīng)已經(jīng)取得了和可喜的成果。2國外爭(zhēng)辯現(xiàn)狀伴隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的進(jìn)展應(yīng)用到人工智能車輛技術(shù)的進(jìn)展，相關(guān)的爭(zhēng)辯正在不斷地滲透其中，各大汽車的生產(chǎn)龍頭企業(yè)，都推出了具有其各自特色的自動(dòng)泊車系統(tǒng)，并且應(yīng)有到他們的主

20、打的優(yōu)勢(shì)車型中。比如國外的有名的汽車生產(chǎn)商寶馬、保時(shí)捷、奧迪、保時(shí)捷、標(biāo)致、梅賽德斯奔馳、道奇、福特等都已將該系統(tǒng)其自主研發(fā)的自動(dòng)泊車系統(tǒng)標(biāo)配，或選裝到優(yōu)勢(shì)車型中最終實(shí)行了量產(chǎn)化。幾個(gè)具體的國外生產(chǎn)技術(shù)舉例如下：在2012的亞洲，日本的汽車生產(chǎn)商-日產(chǎn)依靠獨(dú)立研發(fā)和創(chuàng)新的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在室內(nèi)、地下停車場(chǎng)，成功實(shí)施了智能機(jī)械化泊車，可以完全脫離人的手工操作，從而將駕駛員從簡(jiǎn)單的操作中解放出來。日產(chǎn)所以應(yīng)用的技術(shù)就是4G網(wǎng)絡(luò)及云端技術(shù)服務(wù)，NSC-2015車輛聯(lián)網(wǎng)，車輛可以在接受泊車命令后，完全獨(dú)立的自動(dòng)駛?cè)胪＼噲?chǎng)中，并且查找相應(yīng)的停車位置，從而實(shí)現(xiàn)智能化泊車。于此同時(shí)還可以將車輛的時(shí)事狀態(tài)進(jìn)行傳遞

21、3。此類的爭(zhēng)辯成果預(yù)期將會(huì)在2015年-2016年裝配到汽車中并且投入到市場(chǎng)4。在2013年的歐洲，有名的汽車生產(chǎn)商奧迪公司，他的研發(fā)團(tuán)隊(duì)也在試圖應(yīng)用各種方法來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車，而通過搭建Wi-Fi連接就是他們的主打技術(shù)，主要的是通過手機(jī)應(yīng)用APP遠(yuǎn)程把握的方法。同年的8月，福特公司將它旗下研發(fā)的幫助泊車系統(tǒng)，進(jìn)行了第一次公演，該全幫助泊車系統(tǒng)，完全可以滿足司機(jī)處在車，即可簡(jiǎn)潔快捷的完成車輛的只能?？亢筒窜嚬δ堋５诙?原理和技術(shù)2.1 Altium Designer軟件的應(yīng)用Altium Designer 是原Protel軟件開發(fā)商Altium公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，軟件主要在Win

22、dows操作系統(tǒng)上運(yùn)行，這套軟件通過把原理圖設(shè)計(jì)、電路仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)湟?guī)律自動(dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)的完善融合，為設(shè)計(jì)者供應(yīng)了全新的設(shè)計(jì)解決方案5。Error! Reference source not found.軟件主要實(shí)現(xiàn)以下幾方面功能：（1） 原理圖設(shè)計(jì)；（2） 印刷電路板設(shè)計(jì)；（3） FPGA的開發(fā)；（4） 嵌入式開發(fā)；（5） 3D PCB設(shè)計(jì)。Altium Designer軟件在電路設(shè)計(jì)中主要運(yùn)用（1）（2）兩項(xiàng)，通過原理圖設(shè)計(jì)與印刷電路板設(shè)計(jì)可以完成對(duì)電路的基本設(shè)計(jì)，而通過電路仿真等功能一方面可以明確系統(tǒng)的各項(xiàng)性能，另一方面可以通過仿真對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行適

23、當(dāng)?shù)恼{(diào)整7，以實(shí)現(xiàn)電路的最優(yōu)生產(chǎn)。因此，把握Altium Designer軟件的各項(xiàng)功能，并合理到運(yùn)用到電路設(shè)計(jì)當(dāng)中可以為電子電路的設(shè)計(jì)供應(yīng)完善的解決方案。2.2 STC15F2K61S2單片機(jī)最小系統(tǒng)的應(yīng)用STC15F2K61S2單片機(jī)是STC生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）的單片機(jī)，是高速/高牢靠/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，接受第八代加密技術(shù)，加密性超強(qiáng)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成高精度R/C時(shí)鐘，1%溫飄，常溫下溫飄5，5MHz-35MHZ寬范圍可設(shè)置，可徹底省掉外部昂貴的晶振和外部復(fù)位電路（內(nèi)部已集成高牢靠復(fù)位電路，8級(jí)可選復(fù)位門檻電壓）9

24、。3路CCP/PWM/PCA，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換（30萬次/秒），內(nèi)置2K字節(jié)大容量SRAM，2組高速異步串口通信端口（UART1/UART2，可在5組管腳之間進(jìn)行切換，分時(shí)復(fù)用可做5組串口使用），1組高速同步串行通信端口SPI，針對(duì)多串口通信/電機(jī)把握/強(qiáng)干擾場(chǎng)合。STC15F2K61S2單片機(jī)管腳圖如圖2.1所示。在設(shè)計(jì)中，主要運(yùn)用STC15F2K61S2單片機(jī)最小系統(tǒng)P0口驅(qū)動(dòng)12864LCD顯示屏；P3.2口與溫濕度檢測(cè)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；P1.1口進(jìn)行AD采樣，STC15F2K61S2 單片機(jī)集成有 8 通道 10 位高速電壓輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，接受逐次比較方式進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，速

25、度可達(dá) 300kHz，可完成液位、溫度、濕度、壓力等物理量的監(jiān)測(cè)。圖 2.1 STC15F2K61S2 單片機(jī)管腳圖2.3 超聲波原理的使用所謂的超聲波就是指代頻率超過人類的聽覺接受的頻率，將所發(fā)出超過頻率為20kHz及其以上的聲波被稱為超聲波10。超聲波是彈性機(jī)械波的一種，但是和其他的機(jī)械波所不同的是超聲波的傳播方式，超聲波是憑借于傳播介質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)而傳播的。超聲波的原理跟一般聲波的原理和性質(zhì)基本是類似的，超聲波和聲波的傳播，有一個(gè)共同點(diǎn)就是在沒有介質(zhì)的狀況下是無法傳播的，必需憑借介質(zhì)才可以實(shí)現(xiàn)聲波或是超聲波的傳播。所以超聲波和聲波都需要以氣體、液體、固體或混合體為介質(zhì)才可以實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。

26、S(t)被設(shè)置為最初始的位移值，Ao為全部的初始振動(dòng)幅度的參照值，w、t所代表的數(shù)值為角頻率和聲波傳輸時(shí)間。X為聲波傳遞播距離，k=w/c稱為波數(shù)，a為衰減系數(shù)11。據(jù)此可得，聲波的振幅A(x)隨距離X的上升所呈現(xiàn)出的衰減呈遞出的形式是指數(shù)形式。，Ae代表的是介質(zhì)常數(shù)，f為振動(dòng)頻率。據(jù)此我們可得，聲波和超聲波自身的頻率越強(qiáng)，衰減系數(shù)也就越大，超聲波的傳播距離也就越短，反之超聲波頻率越低，衰減系數(shù)越弱，超聲波的傳播距離就越遠(yuǎn)13?？墒锹暡ㄟ€有一項(xiàng)格外重要的特點(diǎn)是:假如讓頻率不斷的提高，那么聲波的波束也就會(huì)隨之轉(zhuǎn)變，并且變得越來越窄。與此同時(shí)，在和振幅相全都的的低頻波對(duì)比，頻率較高的聲波，它所沿著

27、直線傳遞的路徑也就更長，反射力量也有所加強(qiáng)，聲波所帶的功也就更多。在日常的真實(shí)檢驗(yàn)測(cè)距的使用過程階段，出于對(duì)超聲波的傳波路徑不行以過短的考慮，所以對(duì)你超聲波的的頻率要求是衰減要盡量的慢一下，同時(shí)還要使得超聲波的接受和發(fā)送頻率在肯定的規(guī)定范圍以內(nèi)，我們通常的做法是接受滿足頻率為f = 40 k Hz的超聲波作為使用對(duì)象。超聲波最大的優(yōu)點(diǎn)就是當(dāng)用超聲波和其它聲波相互比較的時(shí)候，超聲波具有其它聲波難以比擬的傳輸?shù)姆较蛐院痛┩感?。超聲波的檢測(cè)技術(shù)，在實(shí)際的應(yīng)用中還有一個(gè)好處就是，可以完全的避開和被測(cè)物體直接的接觸接觸，就可以格外精確和便利的測(cè)量出和被測(cè)物體之間的實(shí)際距離，誤差也可以把握到小數(shù)點(diǎn)后兩位，

28、對(duì)于日常一般的測(cè)距工作，超聲波的這樣的工程是完全可以滿足日常的測(cè)距要求，而且可操作性強(qiáng)，牢靠性高，性價(jià)比更劃算，對(duì)人和測(cè)距的物體沒有任何損傷等優(yōu)點(diǎn)。超聲波已經(jīng)被廣泛的使用，主要是被應(yīng)用在日常和實(shí)際的距離測(cè)量中，比如鋼鐵行業(yè)的探傷，衛(wèi)生器具的清潔等許很多多的行業(yè)都呈現(xiàn)出來超聲波良好的功能及特性。超聲波還被廣泛的開發(fā)應(yīng)用于傳感器制造業(yè)，用它為主要應(yīng)用技術(shù)制造的傳感器，是截止目前為止，最被普遍應(yīng)用的傳感器應(yīng)用技術(shù)，不僅僅是被應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、而且還被廣泛的應(yīng)用在軍工行業(yè)這種涉及到國計(jì)民生的行業(yè)中都有所應(yīng)用，超聲波的使用范圍可見一斑。特殊是被應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，當(dāng)測(cè)距條件收限制時(shí)，測(cè)距現(xiàn)場(chǎng)的工作人員往往會(huì)

29、選擇超聲波作為主打的探測(cè)方法，進(jìn)行無接觸距離的測(cè)量。 人工智能和自動(dòng)泊車假如要完成獨(dú)立的自主定位、避開障礙物移動(dòng)，并且計(jì)算出恰當(dāng)?shù)穆窂竭x擇等智能動(dòng)作，超聲波測(cè)量物體距系統(tǒng)是其中至關(guān)重要的組成部分，可以這樣說，就目前的技術(shù)來看，能否實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車，在很大的程度上取決于超聲波技術(shù)是否被充分良好的利用。最早被人們爭(zhēng)辯的是超聲波技術(shù)，在移動(dòng)機(jī)器人的測(cè)量物體距離系統(tǒng)中的使用。超聲波可以通過探測(cè)和障礙物的距離，并且借此來了解自身和被測(cè)物體之間的路徑已經(jīng)距離的信息反饋。還有另一個(gè)格外重要的優(yōu)點(diǎn)就是，假如要實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距系統(tǒng)的硬件搭建的元器件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化、模塊化。也就是說整個(gè)的硬件需求成本低廉，一般都可以支付

30、的起，不會(huì)占用太多爭(zhēng)辯和使用經(jīng)費(fèi)的支出，使用相當(dāng)快捷低廉。超聲波測(cè)距系統(tǒng)的牢靠性、精確性、便捷性基本可以符合設(shè)計(jì)者和使用著的需求，被廣泛使用在許很多多的工程項(xiàng)目和日常的生產(chǎn)生活中。2.4 C Sharp語言與Microsoft Visual Studio 2010開發(fā)平臺(tái)Visual Studio是Microsoft公司推出的開發(fā)環(huán)境，是目前最流行的Windows平臺(tái)應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境，其集成開發(fā)環(huán)境（IDE）的界面被重新設(shè)計(jì)和組織，變得更加簡(jiǎn)潔明白13。Visual Studio 2010同時(shí)帶來了NET Framework 4.0、Microsoft Visual Studio 2010 C

31、TP( Community Technology Preview-CTP)，并且支持開發(fā)面對(duì)Windows 7的應(yīng)用程序。除了Microsoft SQL Server，它還支持 IBM DB2和Oracle數(shù)據(jù)庫。Visual studio 2010中Microsoft第一次嵌入了云計(jì)算這性能，Microsoft的通過Azure云計(jì)算這個(gè)載體可以運(yùn)用到計(jì)算過程中。Microsoft還供應(yīng)SQL Azure的技術(shù)支持，這樣就可以在云計(jì)算中搜尋傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，云計(jì)算應(yīng)用搜尋這類詢問，和傳統(tǒng)Net應(yīng)用程序格外相近。 C-sharp語言是由Microsoft公司的Anders Hejlsberg和

32、Scott Willamette領(lǐng)導(dǎo)的開發(fā)小組特地為.NET平臺(tái)設(shè)計(jì)的語言，它可以使程序移植到.NET上14。這種移植對(duì)于寬敞的程序員來說是比較簡(jiǎn)潔的，由于 C#從C，C+和Java進(jìn)展而來，它接受了這三種語言最優(yōu)秀的特點(diǎn)，并加入了它自己的特性，C#是大事驅(qū)動(dòng)的，完全面對(duì)對(duì)象的可視化編程語言，我們可以使用集成開發(fā)環(huán)境來編寫C#程序，使用IDE，程序員可以便利的建立，運(yùn)行，測(cè)試和調(diào)試C#程序，這就將開發(fā)一個(gè)可用程序的時(shí)間削減到不用IDE開發(fā)時(shí)所用時(shí)間的一小部分9。2.5 藍(lán)牙模塊此次所應(yīng)用的無線通信技術(shù)是藍(lán)牙通信技術(shù)，頻段在2.4 GHz ISM進(jìn)行工作15。該項(xiàng)技術(shù)可以滿足實(shí)現(xiàn)較小區(qū)域內(nèi)部的無

33、線通信，以及小微網(wǎng)局域網(wǎng)組網(wǎng)的時(shí)時(shí)通信技術(shù)手段。為了滿足于室內(nèi)的局域小范圍的無線通信技術(shù)，藍(lán)牙通信技術(shù)由此應(yīng)運(yùn)而生，它的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是：具有相對(duì)較高的抗干擾性、平安性、廉價(jià)性等的技術(shù)特點(diǎn)。通過單片機(jī)構(gòu)建的爭(zhēng)辯模式對(duì)藍(lán)牙模塊開放相應(yīng)的瓶頸突破，最終可以做到成對(duì)個(gè)多對(duì)藍(lán)牙模塊相互的時(shí)時(shí)通信，同時(shí)通過嵌入在手機(jī)中的藍(lán)牙把握模塊，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)和藍(lán)牙模塊系統(tǒng)的進(jìn)行把握17。不僅如此，研發(fā)人員還開發(fā)了藍(lán)牙設(shè)備和模塊之間的相互認(rèn)證和綁定的功能，通過這項(xiàng)技術(shù)，就可以很高程度的增加嵌入式平安系統(tǒng)中的系統(tǒng)的可操作性、穩(wěn)定性和較高的平安性。通過將倆個(gè)或是多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備可以組建局域組網(wǎng)，借此來組建的局域網(wǎng)特點(diǎn)是機(jī)

34、敏便利，可以構(gòu)成單對(duì)單，單對(duì)多或是多對(duì)多的時(shí)時(shí)無線通信局域網(wǎng)，相對(duì)于紅外傳輸，藍(lán)牙設(shè)備克服和結(jié)局了紅外傳輸技術(shù)的的定向的限制，不僅僅克服了阻礙物的干擾，而且具有峰值高為1Mbps的驚人傳輸效率。但是，任何技術(shù)都有它自身的缺點(diǎn)和瓶頸，藍(lán)牙通信技術(shù)也不例外，藍(lán)牙通信技術(shù)自身也具有肯定的設(shè)計(jì)短板，比如對(duì)于嵌入到手機(jī)設(shè)備中通用藍(lán)牙模塊，假如開啟，那么對(duì)手機(jī)有限的電量來說是一個(gè)考驗(yàn)，可以這么說，藍(lán)牙模式是手機(jī)模式中費(fèi)電量相對(duì)較高的功能模塊，此外相對(duì)較短的傳輸距離也是藍(lán)牙技術(shù)需要克服的技術(shù)缺陷之一，目前市場(chǎng)上最常見的藍(lán)牙芯片傳遞范圍是為10M，假如有較高要求，可以通過增加功放的方法來提高傳輸距離，最大的傳

35、輸長度可增大到100M。藍(lán)牙通信在目前的工業(yè)數(shù)據(jù)通信技術(shù)領(lǐng)域并沒有得到很好的進(jìn)展和應(yīng)用，但是我們不能不考慮到這樣的因素，就是藍(lán)牙技術(shù)相對(duì)于其它的通信技術(shù)相對(duì)來說起步很晚，目前還處于不斷地完善和進(jìn)展的狀態(tài)中，消滅缺點(diǎn)和設(shè)計(jì)短板是必不行少的，是每個(gè)成熟技術(shù)進(jìn)展的重要進(jìn)程。目前的藍(lán)牙技術(shù)姿勢(shì)具備了很多得天獨(dú)厚優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，列如:較強(qiáng)的抗干擾力量，較高的傳輸效率，機(jī)敏便利的組建局域網(wǎng)，和性價(jià)比高、耗材較少小等多方面優(yōu)點(diǎn)，和其他現(xiàn)在的廣泛通用的通信技術(shù)手段做比較，該項(xiàng)技術(shù)的性價(jià)比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同類的短距無線通信技術(shù)，綜上所述，藍(lán)牙通信技術(shù)肯定會(huì)在無線通信領(lǐng)域內(nèi)大顯身手。第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

36、本設(shè)計(jì)由上位機(jī)、藍(lán)牙模塊、STC15F2K61S2單片機(jī)最小系統(tǒng)、GY-26電子指南針模塊、光電避障模塊、超聲波模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)組成系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。上位機(jī)的作用主要是對(duì)自動(dòng)泊車系統(tǒng)進(jìn)行整體把握，通過藍(lán)牙向單片機(jī)最小系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)后把握小車完成側(cè)位泊車或倒車入庫動(dòng)作。并且，上位機(jī)端會(huì)將由單片機(jī)最小系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，顯示在上位機(jī)界面上，使得上位機(jī)端對(duì)小車的監(jiān)控更加具體；藍(lán)牙模塊與單片機(jī)最小系統(tǒng)通過串口相連接，并與電腦端藍(lán)牙連接實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與上位機(jī)之間的通信過程；STC15F2K61S2單片機(jī)最小系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)超聲波數(shù)據(jù)、光電避障模塊數(shù)據(jù)、電子指南針模塊數(shù)據(jù)

37、的接受，由上位機(jī)端發(fā)送命名實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的相應(yīng)把握。下位機(jī)系統(tǒng)中有2個(gè)超聲波模塊構(gòu)成，超聲波模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)小車前后障礙物距離的檢測(cè)，并實(shí)時(shí)傳輸至單片機(jī)最小系統(tǒng)，單片機(jī)最小系統(tǒng)依據(jù)所接受到的超聲波數(shù)據(jù)打算小車動(dòng)作；GY-26電子指南針模塊接受IIC通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前方向信息的獵取并發(fā)送至單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行處理，單片機(jī)最小系統(tǒng)通過對(duì)方向信息進(jìn)行實(shí)時(shí)獵取實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的精確定位，把握小車完成自動(dòng)泊車動(dòng)作；超聲波模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)小車前后與障礙物距離的測(cè)定，通過距離信息可以對(duì)小車周邊信息與位置進(jìn)行初步判定，小車位置信息的不同打算了小車的自動(dòng)泊車動(dòng)作。光電避障模塊主要在自動(dòng)泊車過程中起車位查找的作用，依據(jù)光電避障

38、模塊所返回的信息可以對(duì)車位是否滿足要求進(jìn)行判定，把握小車是否進(jìn)行下一步自動(dòng)泊車動(dòng)作；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與舵機(jī)部分共同構(gòu)成了小車的把握部分，電機(jī)驅(qū)動(dòng)通過對(duì)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方向與功率進(jìn)行把握為小車供應(yīng)動(dòng)力，舵機(jī)部分通過舵機(jī)對(duì)小車的行進(jìn)方向進(jìn)行把握，通過電機(jī)與舵機(jī)之間的協(xié)作，可以對(duì)小車的泊車動(dòng)作進(jìn)行精確的把握。3.2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)硬件部分包括：藍(lán)牙模塊；STC15F2K61S2單片機(jī)最小系統(tǒng)；GY-26電子指南針模塊；超聲波測(cè)距模塊；光電避障模塊；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；舵機(jī)組成。硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖如下：本設(shè)計(jì)中接受STC15F2K61S2單片機(jī)作為MCU，通過藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)之間的通信，依據(jù)由上位機(jī)端接收到的

39、數(shù)據(jù)把握小車完成相應(yīng)的自動(dòng)泊車動(dòng)作。藍(lán)牙同單片機(jī)之間的通信是利用串口實(shí)現(xiàn)的，波特率的發(fā)生器由定時(shí)器2發(fā)生；GY-26電子指南針模塊與單片機(jī)之間的通信共有兩種通信方式，分別為串口通信與IIC通信。在本次設(shè)計(jì)中，由于藍(lán)牙模塊、超聲波測(cè)距模塊、電機(jī)與舵機(jī)占用了單片機(jī)系統(tǒng)全部定時(shí)器，所以本次設(shè)計(jì)中與GY-26電子指南針模塊的通信接受IIC通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)下車當(dāng)前的位置信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，IIC通信中時(shí)鐘引腳與單片機(jī)P0.0口相連接，數(shù)據(jù)引腳與單片機(jī)P0.1口相連接；前超聲波測(cè)距與單片機(jī)P1.0和P1.1口相連接，在小車向前行進(jìn)時(shí)，會(huì)開啟前超聲波進(jìn)行測(cè)距并通過單片機(jī)定時(shí)器0對(duì)超聲波信號(hào)脈寬進(jìn)行計(jì)算與處理得到超聲波

40、測(cè)距信息，后超聲波與單片機(jī)P1.6和P1.7相連接，在小車向后行進(jìn)時(shí)，會(huì)開啟后超聲波進(jìn)行測(cè)距，測(cè)距信息處理過程與前超聲波相同；光電避障模塊與超聲波相同由前后兩個(gè)組成，主要在車位查找過程中起到作用，單片機(jī)在接收到查找車位命令之后，會(huì)把握小車前進(jìn)，并依據(jù)光電避障模塊的狀態(tài)來判定當(dāng)前所查找的車位是否符合系統(tǒng)要求，光電避障模塊分別與單片機(jī)最小系統(tǒng)P1.2與P1.3相連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)與舵機(jī)在單片機(jī)最小系統(tǒng)均由定時(shí)器1對(duì)占空比與高電平常間進(jìn)行把握，電機(jī)驅(qū)動(dòng)與單片機(jī)最小系統(tǒng)P2.2與P2.3相連接把握小車前進(jìn)與后退，而在定時(shí)器中通過對(duì)占空比進(jìn)行把握可以對(duì)電機(jī)的功率進(jìn)行把握，進(jìn)而達(dá)到把握速度的效果，舵機(jī)信號(hào)端與

41、單片機(jī)P2.7口相連接，通過對(duì)高電平常間進(jìn)行把握可以實(shí)現(xiàn)對(duì)舵機(jī)角度的把握，進(jìn)而達(dá)到把握小車運(yùn)動(dòng)角度的目的。小車把握的具體實(shí)現(xiàn)過程會(huì)在第四章進(jìn)行具體介紹。3.3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)在Microsoft Visual Studio 2010平臺(tái)下進(jìn)行設(shè)計(jì)，整體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、易操作。主要包括：串口發(fā)送與接收部分；指南針數(shù)據(jù)、超聲波數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)部分；電子指南針校準(zhǔn)把握部分；自動(dòng)泊車把握部分。上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖如下：本設(shè)計(jì)中上位機(jī)使用C Sharp語言在VS2010平臺(tái)下編寫，實(shí)現(xiàn)對(duì)指南針數(shù)據(jù)、超聲波數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，通過按鍵把握下位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行指南針校準(zhǔn)操作與自動(dòng)泊車操作。首先，上位機(jī)會(huì)將由單片機(jī)最

42、小系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并顯示出來，本作品的下位機(jī)指南針校準(zhǔn)、倒車入庫、側(cè)位停車等技術(shù)操作的完成把握由上位機(jī)的按鈕完成，具體程序?qū)崿F(xiàn)過程會(huì)在第五章進(jìn)行具體介紹。第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)本作品的硬件電路設(shè)計(jì)由Altium Designer軟件完成，其主要包括：IAP15F2K61S2最小系統(tǒng)電路；電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；舵機(jī)把握電路；基本（5V）供電電路；模塊主要包括：藍(lán)牙模塊；電子指南針模塊；超聲波測(cè)距模塊；光電避障模塊。4.1.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路所謂電機(jī)，就是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電能之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的的機(jī)器18。電機(jī)有許很多多的類型和種類，如果依據(jù)電源的類型進(jìn)行區(qū)分，現(xiàn)在的市場(chǎng)上可分為交/直流電

43、機(jī)兩種。最為一般的直流電機(jī)主要分為步進(jìn)電機(jī)Stepper motor(可以通過把握電脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的把握19。步進(jìn)電機(jī)假如要實(shí)現(xiàn)工作就必需輸入相應(yīng)的電脈沖，并且電脈沖和和步進(jìn)電機(jī)工作是一一對(duì)應(yīng)的，步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)和一般電動(dòng)機(jī)存在肯定的差異，接受的運(yùn)動(dòng)形式是步進(jìn)。直流電機(jī)的基本構(gòu)成：（1）主磁極主要作用是氣隙磁場(chǎng)的產(chǎn)生，（2）換向極的主要用途是進(jìn)化換向過程的轉(zhuǎn)換，減弱電機(jī)工作狀態(tài)下?lián)Q向器與電刷由于不斷接觸而發(fā)生的換向火花。一般裝配在一對(duì)接觸的主磁極上，由變向鐵芯片和變向極繞組組成。（3）機(jī)座電機(jī)定子的外殼稱為機(jī)座，作用是穩(wěn)固端蓋、換向極和主磁極，同時(shí)對(duì)整體的電機(jī)起到穩(wěn)固和固定的作用，電刷裝置

44、，電刷裝置是的作用是用來導(dǎo)入或?qū)щ妷汉碗娏?。?）轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子主要由電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸構(gòu)成20。 如圖4.1直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路框圖4.1.2 舵機(jī)安裝在自動(dòng)泊車系統(tǒng)上的舵機(jī)，就猶如日常生活中的方向盤，舵機(jī)的傳出角度通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸來把握小車的轉(zhuǎn)向。這個(gè)轉(zhuǎn)角的精度是小車能否正確的自動(dòng)泊車，能否可以用正確的角度駛?cè)氩窜囄恢?。本作品所用的舵機(jī)是S-D5舵機(jī)。飛思卡爾官方指定的舵機(jī)就是S-D5舵機(jī)，具體的實(shí)現(xiàn)功能是前輪的角度相互轉(zhuǎn)換間的操作。憑借給使能端線發(fā)送不一樣的占空比PWM信號(hào)波，目的是實(shí)現(xiàn)S-D5輸送軸的轉(zhuǎn)彎半徑大小的把握，相比于一般的舵機(jī)，類似于在頻率50Hz下工作的，工作T=20ms，

45、當(dāng)工作在0180度基本上在T=0.5ms2.5ms的工作周期時(shí)，可以發(fā)送的P W M波的占空比應(yīng)當(dāng)是在0.5-20或是2.5-20這個(gè)工作區(qū)間。由于P W M波中工作周期內(nèi)相對(duì)較長的高電平周期確定S-D5的轉(zhuǎn)彎角度，所以可以憑借P W M脈寬調(diào)控舵機(jī)傳出的旋轉(zhuǎn)角度。當(dāng)時(shí)始化過過程假如需要調(diào)試，就需要對(duì)S-D5的數(shù)值進(jìn)行連續(xù)的測(cè)試，目的是為了讓S-D5轉(zhuǎn)動(dòng)軸承最大限度的接近中間區(qū)域，接下來就是測(cè)試S-D5的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的工作極限，從最初的50Hz20ms分頻周期傳入進(jìn)S-D5內(nèi)，到后來的發(fā)覺和確定工作區(qū)間的極限范圍，最終的測(cè)試流程中并未發(fā)覺過于嚴(yán)峻或是無法解決的難題，大體上可以滿足設(shè)計(jì)所需實(shí)現(xiàn)功能的

46、需求，可是最終總是發(fā)覺S-D5的反饋速度比較遲鈍且機(jī)動(dòng)性差，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中延時(shí)較長。在具體的使用過程中，S-D5的正常使用區(qū)間，在機(jī)器可接受的區(qū)域之間，頻率和精度的精確性成正相關(guān)函數(shù)，可是間或則會(huì)發(fā)生不平穩(wěn)與顫抖的狀況。在使用其他的舵機(jī)后測(cè)得在300Hz的頻率下工作，舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)較為平穩(wěn)并且快速度和精準(zhǔn)性都得到了很大程度的提高。在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)覺的S-D5的這個(gè)缺點(diǎn)可能就是S-D5自身的設(shè)計(jì)缺陷，或是S-D5由于犧牲了自身的速度和精準(zhǔn)性，而換來S-D5可以在相對(duì)較寬的平率范圍工作的可能性。S-D5本身是一種由多齒輪軸承，加上把握電路組成的模塊，供電電路如圖 4.2圖：圖 4.2 供電電路4.1.3

47、超聲波測(cè)距模塊超聲波測(cè)距模塊中主要包含超聲波測(cè)距模組、驅(qū)動(dòng)模組把握模組及電源四個(gè)模塊組成。該功能部分是分別為發(fā)出、回收組件構(gòu)成，超聲波的發(fā)出由主控芯片推斷是否發(fā)出，超聲波的能量轉(zhuǎn)換器的頻率為40KHz，模塊自身具有40KHz簡(jiǎn)諧波發(fā)生把握電路。接受8V的電源為整個(gè)電路供應(yīng)所需必備的電能，在通過穩(wěn)壓管便可輸出4V以及3.2V的電能為整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)功能電路所用。圖4.3發(fā)出模塊的構(gòu)成是以下幾大零件組成，可以劃分為脈沖發(fā)生器、振蕩器、放大器、編碼調(diào)制器及超聲波能量轉(zhuǎn)換器。振蕩器在特定的工作周期內(nèi)都被脈沖發(fā)生器激發(fā)，發(fā)成出脈寬相對(duì)固定的序列相應(yīng)脈沖，并且接受單片機(jī)發(fā)出的的信號(hào)編碼對(duì)序列脈沖開放碼源的調(diào)

48、制解調(diào)工作，在經(jīng)由功率放大器的放大功率過后，最終由超聲波能量轉(zhuǎn)換器發(fā)生出符合我們?cè)O(shè)計(jì)所需要的超聲波。這就是我們的超聲波產(chǎn)生過程和零件模塊構(gòu)成。本系統(tǒng)的距離測(cè)量的硬件構(gòu)成中，選取了先進(jìn)的計(jì)數(shù)法，既相關(guān)計(jì)數(shù)法。應(yīng)用的科學(xué)原理：測(cè)量時(shí)單片機(jī)系統(tǒng)先給放射電路供應(yīng)脈沖信號(hào)，單片機(jī)計(jì)數(shù)器處于等待狀態(tài)，不計(jì)數(shù)；當(dāng)信號(hào)放射一段時(shí)間后，由單片機(jī)發(fā)出信號(hào)使系統(tǒng)關(guān)閉放射信號(hào)，計(jì)數(shù)器開頭計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)起始時(shí)的同步;當(dāng)接收信號(hào)的最終一個(gè)脈沖到來后，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)22。4.2 下位機(jī)程序編寫本系統(tǒng)中下位機(jī)編寫的程序在Keil軟件平臺(tái)上進(jìn)行，工程中包括以下幾個(gè)文件： io.c；delay.c；csb.c；znz.c；zdbc.

49、c；工程視圖如圖4.4所示。圖 4. 4下位機(jī)工程視圖下位機(jī)所要完成的的最重要的功能有：（1）由電子指南針模塊接收當(dāng)前位置信息；（2）通過串口數(shù)據(jù)發(fā)送與數(shù)據(jù)接收和處理；（3）把握小車完成相應(yīng)操作。下位機(jī)程序運(yùn)行流程圖如圖4.5所示。圖 4.5 下位機(jī)程序運(yùn)行流程圖在程序開頭運(yùn)行時(shí)，首先會(huì)進(jìn)行1s的延時(shí)等待，以此越過由于電路啟動(dòng)而引起的不穩(wěn)定狀態(tài)，延時(shí)過后進(jìn)行函數(shù)聲明以及運(yùn)行主函數(shù)main函數(shù)，在main函數(shù)中會(huì)首先進(jìn)行定時(shí)器，串口中斷以及指南針模塊的初始化操作。各部分初始化操作結(jié)束之后會(huì)進(jìn)入主函數(shù)while循環(huán)中運(yùn)行函數(shù)，在while中程序的運(yùn)行依據(jù)三個(gè)標(biāo)志位的值來打算，三個(gè)標(biāo)志位分別為：cw

50、tc；jzpd；dcrk。其中cwtc打算系統(tǒng)側(cè)位停車的運(yùn)行；jzpd打算指南針模塊是否進(jìn)行校準(zhǔn)；dcrk打算系統(tǒng)倒車入庫的運(yùn)行。在主函數(shù)while循環(huán)運(yùn)行的同時(shí)，當(dāng)串口接收到由上位機(jī)所發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)串口中斷，串口中斷中會(huì)對(duì)上位機(jī)所發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，依據(jù)處理結(jié)果的不同，while循環(huán)中會(huì)執(zhí)行不同的操作。4.2.1 電子指南針模塊數(shù)據(jù)接收與校準(zhǔn)程序?qū)崿F(xiàn)圖 4. 6電子指南針的數(shù)據(jù)接收與校準(zhǔn)功能程序?qū)崿F(xiàn)框圖電子指南針的數(shù)據(jù)接收與校準(zhǔn)功能的程序?qū)崿F(xiàn)主要是通過調(diào)用在文件znz.c中的read_cmp()函數(shù)、cal_on()函數(shù)與cal_off()函數(shù)，通過在主函數(shù)while循環(huán)中調(diào)用rea

51、d_cmp()函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)電子指南針數(shù)據(jù)的接收，通過在主函數(shù)while循環(huán)中調(diào)用cal_on()函數(shù)與cal_off()函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)電子指南針的校準(zhǔn)，程序?qū)崿F(xiàn)框圖如圖4.6所示。在主函數(shù)的while循環(huán)中，每一次循環(huán)都會(huì)對(duì)標(biāo)志位jzpd的值進(jìn)行推斷，當(dāng)標(biāo)志位jzpd的值為0時(shí)表示當(dāng)前應(yīng)實(shí)現(xiàn)電子指南針數(shù)據(jù)讀取功能，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用在znz.c中的函數(shù)read_cmp()。電子指南針模塊與單片機(jī)之間的通信接受IIC通信，在read_cmp()函數(shù)中，程序會(huì)首先發(fā)送起始信號(hào)、設(shè)備地址與存儲(chǔ)單元地址，之后會(huì)發(fā)送指南針方位數(shù)據(jù)讀取信號(hào)并等待信號(hào)返回，最終將處理好的指南針角度信息存儲(chǔ)在數(shù)組BUF中。當(dāng)標(biāo)志位jz

52、pd的值為1時(shí)表示當(dāng)前應(yīng)實(shí)現(xiàn)電子指南針校準(zhǔn)功能，系統(tǒng)會(huì)首先調(diào)用在znz.c中的函數(shù)cal_on()，開頭進(jìn)行校準(zhǔn)，在cal_on()函數(shù)中會(huì)向指南針模塊發(fā)送開頭校準(zhǔn)命令，校準(zhǔn)需要持續(xù)進(jìn)行60s，這是系統(tǒng)會(huì)在while循環(huán)中設(shè)置延時(shí)函數(shù)進(jìn)行計(jì)時(shí)等待指南針模塊校準(zhǔn)完成，在計(jì)時(shí)完成后，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用在znz.c中的函數(shù)cal_off()，結(jié)束校準(zhǔn)，校準(zhǔn)結(jié)束后系統(tǒng)會(huì)將標(biāo)志位jzpd賦0，在下一次的循環(huán)中連續(xù)進(jìn)行指南針數(shù)據(jù)讀取。4.2.2 串口發(fā)送接收與處理功能程序?qū)崿F(xiàn) 串口發(fā)送功能的程序?qū)崿F(xiàn)主要通過調(diào)用函數(shù)csbfs()函數(shù)實(shí)現(xiàn)，串口數(shù)據(jù)的接受與處理在串口中斷中進(jìn)行，程序?qū)崿F(xiàn)框圖如圖4.7所示。圖 4.7

53、 串口發(fā)送接收與處理功能程序?qū)崿F(xiàn)框圖串口發(fā)送功能通過調(diào)用函數(shù)csbfs()來實(shí)現(xiàn)，函數(shù)中所需發(fā)送的數(shù)據(jù)共有13位，由起始位、指南針數(shù)據(jù)、超聲波數(shù)據(jù)、自動(dòng)泊車狀態(tài)標(biāo)志位與終止位構(gòu)成，其中起始位為0XFF，終止位為0XFE。函數(shù)csbfs()會(huì)在每一次指南針數(shù)據(jù)讀取后與超聲波測(cè)距數(shù)據(jù)處理后被調(diào)用。串口中斷中通過接收和處理上位機(jī)所發(fā)送的數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)指南針校準(zhǔn)與自動(dòng)泊車的把握，上位機(jī)我發(fā)送的數(shù)據(jù)有5種分別為“$a*”；“$b*”；“$c*”；“$d*”；“$e*”。上位機(jī)端發(fā)送數(shù)據(jù)為“$a*”時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將標(biāo)志位jzpd賦為1，代表開頭進(jìn)行指南針校準(zhǔn)，校準(zhǔn)過程持續(xù)60s由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行延時(shí)操作，在校準(zhǔn)過

54、程中，while循環(huán)會(huì)停止運(yùn)行直至校準(zhǔn)結(jié)束。上位機(jī)端發(fā)送數(shù)據(jù)為“$b*”時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將標(biāo)志位cwtc賦1，代表開頭進(jìn)行側(cè)位停車車位查找操作，系統(tǒng)通過在while循環(huán)中調(diào)用函數(shù)cwxz()來實(shí)現(xiàn)側(cè)位停車車位查找操作，并在側(cè)位停車車位查找完成后，向上位機(jī)端發(fā)送車位查找完畢信號(hào)。上位機(jī)端發(fā)送數(shù)據(jù)為“$c*”時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將標(biāo)志位cwtc賦2，代表開頭進(jìn)行側(cè)位停車操作，系統(tǒng)通過在while循環(huán)中調(diào)用函數(shù)cwtcjx()來實(shí)現(xiàn)側(cè)位停車操作，并在側(cè)位停車完成后，向上位機(jī)端發(fā)送側(cè)位停車已完成信號(hào)。上位機(jī)端發(fā)送數(shù)據(jù)為“$d*”時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將標(biāo)志位dcrk賦1，代表開頭進(jìn)行倒車入庫車位查找操作，系統(tǒng)通過在while循環(huán)

55、中調(diào)用函數(shù)rkxz()來實(shí)現(xiàn)倒車入庫車位查找操作，并在倒車入庫車位查找完成后，向上位機(jī)端發(fā)送倒車入庫車位查找已完成信號(hào)。上位機(jī)端發(fā)送數(shù)據(jù)為“$e*”時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將標(biāo)志位dcrk賦2，代表開頭進(jìn)行倒車入庫操作，系統(tǒng)通過在while循環(huán)中調(diào)用函數(shù)rkjx()來實(shí)現(xiàn)倒車入庫操作，并在倒車入庫完成后，向上位機(jī)端發(fā)送倒車入庫車位查找已完成信號(hào)。4.2.3 小車把握程序?qū)崿F(xiàn) 小車的把握分為四種，分別為：側(cè)位停車車位查找；側(cè)位停車進(jìn)行；倒車入庫。這四種把握的實(shí)現(xiàn)主要通過調(diào)用zdbc.c中的函數(shù)cwxz()，cwtcjx()，rkxz()，rkjx()。其中，cwxz()是完成側(cè)位停車車位查找功能；cwtcjx

56、()可以實(shí)現(xiàn)側(cè)位停車進(jìn)行功能；rkxz()可以實(shí)現(xiàn)倒車入庫車位查找功能；rkjx()可以實(shí)現(xiàn)倒車入庫進(jìn)行功能。下面對(duì)這四種把握的程序?qū)崿F(xiàn)進(jìn)行說明。（1） 側(cè)位停車車位查找功能程序?qū)崿F(xiàn)： 側(cè)位停車車位查找功能程序?qū)崿F(xiàn)主要依靠光電避障模塊，程序?qū)崿F(xiàn)流程圖如圖4. 8所示。圖 4.8 側(cè)位停車車位查找功能程序?qū)崿F(xiàn)當(dāng)標(biāo)志位cwtc為1時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在while循環(huán)中調(diào)用函數(shù)cwxz()進(jìn)行側(cè)位停車側(cè)位查找操作，函數(shù)中首先會(huì)對(duì)舵機(jī)角度進(jìn)行修正，以確保小車行進(jìn)方向的正確并把握電機(jī)前進(jìn)，通過語句while(gdq=1 | gdh=1)可以對(duì)車位查找是否完畢進(jìn)行推斷，當(dāng)光電避障模塊標(biāo)志中全部為0時(shí)，代表車位查找完

57、畢。查找完畢之后，系統(tǒng)會(huì)把握電機(jī)停止，并將標(biāo)志位bczt賦1代表側(cè)位停車車位查找完畢，并通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)。（2） 側(cè)位停車進(jìn)行功能程序?qū)崿F(xiàn)：側(cè)位停車進(jìn)行功能程序?qū)崿F(xiàn)主要依靠電子指南針模塊與超聲波測(cè)距模塊，程序?qū)崿F(xiàn)流程圖如圖4.9 所示。圖 4. 9側(cè)位停車進(jìn)行功能程序?qū)崿F(xiàn)當(dāng)標(biāo)志位cwtc為2時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在while循環(huán)中調(diào)用函數(shù)cwtcjx()進(jìn)行側(cè)位停車進(jìn)行操作，函數(shù)中首先會(huì)調(diào)用函數(shù)read_cmp()獵取當(dāng)前位置指南針數(shù)值，并將指南針數(shù)據(jù)保存在jdjl中。在角度信息確認(rèn)后，系統(tǒng)會(huì)把握舵機(jī)與電機(jī)，使小車按相應(yīng)路線前進(jìn)并實(shí)時(shí)進(jìn)行指南針數(shù)據(jù)的更新，當(dāng)當(dāng)前指南針數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于35度時(shí)，系統(tǒng)會(huì)通過舵機(jī)與電機(jī)把握小車前進(jìn)并開啟超聲波以防止小車與障礙物發(fā)生碰撞。這時(shí)通過前后超聲波與指南針模塊間數(shù)據(jù)的交互，可以實(shí)現(xiàn)平安的泊車過程，當(dāng)指南針數(shù)據(jù)滿足設(shè)定值時(shí)，代表當(dāng)前自動(dòng)泊車操作已完成。泊車完成后，系統(tǒng)會(huì)將小車把握重新進(jìn)行初始化操作，并將標(biāo)志位bczt賦2通過串口發(fā)送至上位機(jī)端，代表側(cè)位停車操作已經(jīng)完成。（3） 倒車入庫車位查找功能程序?qū)崿F(xiàn)：倒車入庫車位查找功能程序?qū)崿F(xiàn)主要依靠電