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发表于 2020-9-7 15:06:31
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摘要：
本设计主要由控制系统、智能小车组成。其中智能小车由OLED显示模块、STM32F103ZET6 单片机最小系统、MPU6050模块、光敏电阻接收模块、超声波模块、电机驱动模块、舵机等组成。该智能小车采用舵机与直流减速电机，构成了一-套特殊机械结构，不仅可以横向运动，而且可以正常运动。该智能小车可以准确完成人库，停车时间准确，出库不会发生碰撞，并且具有累计碰撞次数的功能，完成自动泊车系统的所有功能。
关键词: STM32F103ZET6;单片机;智能小车;超声波模块
一、系统方案的比较与选择
1.主控器件比较与选择
方案一:采用STC12C5A60S2 作为主控器件，运行速度快，价格便宜，但是该单片机没有丰富的外部接口，自带的库函数较少，不易于发挥部分功能的实施。
方案二:采用STM32(STTM132F103ZET6)作为核心控制，STM32F103ZET6具有功耗低、速度高、稳定性强等特点，既可以满足十作品要求，同时也简化了外部电路。
综上所述，为简化外国电路设计，完成发挥部分的功能，选择方案=。
2.界面显示方案的选择
方案一:采用LCD1602液品屏显示。 控制相对来说也比较容易， 但是不能显示字符和数字，在本系统中需要显示字符和数字完成功能。因此不满足要求。
方案二:采用0.96英寸 OLED液品显示屏(1英寸-2. 54厘米)。与LCD602液晶屏用作显示模块相比，该液晶显示屏具有小巧方便、古用V0资源少:而且在无背光的情况下也能显示清听，且功耗只有5 mW。
本设计中，为了能够很好地完成题目的基本要求以及发挥部分要求，经综合考虑显示部分采用方案二。
3.驱动电机方案的选择
方案一:采用两相步进电机，以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
方案二:采用减速直流电机，转速平稳，可靠性好，虽然摆动比较平稳，但是电机启动电流大，电机磁钢易退磁，降低了电机使用寿命。
方案三:采用舵机与减速直流电机相结合方式，舵机具有转舵效率高、速度快、灵敏度高、反应速度快，而且可以180自由转向，配合减速直流电机使用，既满足小车的速度，又可以横向运动。该方案属于半全向麦克拉姆轮，具备麦克拉姆轮子的优点。
综上所述，选择方案三。
4.小车方案的选择
方案一：采用左右两路减速直流电机分别井联，两路PWM控制，同时配合其他传感器方法。该方法于援制， 实现起来相对简单。对于基本功能实现还是可以的，但对于发挥功能的实现相当复杂。
方案二：采用四路诚速直流电机四路PWM控制，阿时配合其他传感方法。该方法可以四轮同时控制转速、转向。但是需要四路PWM控制，控制相对复杂。
方案三：采用四路减速直流电机四路PWw控制和四路舵机相结合方式，同时配合其他传感器的方法。该方法可以很轻松地利用舵机与减速直流电机的半全向麦克拉姆轮的特点很轻松地实现发挥部分的功能。
综上所述，为了更好地完成基本要求和发挥部分功能的实现，采用方案三。
5.自动泊车入库方案的选择
方案一:采用激光寻光的方法。激光具有亮度高、方向性好、功耗低的特点。其中亮度高、方向性好是人库中非常重要的一点。选用可调激光探头，激光头可以从一个点调节到几厘米大的光斑，小车能够很好地利用光敏电阻根据几厘米大小的激光光斑快速地寻找车库。
方案二:采用红外线发射接收对管。红外线发射接收对管范围宽、发射距离较远，但由于车库隔板比较多，容易造成反射干扰，不容易判断是哪一个 车库。
综上所述，选择方案一来引导小车人库。
6.计时计费方案的选择
方案一:采用红外对管循迹黑线。红外对管循线的方式比较成熟，但是由于小车在行进过程中对姿态要求非常高，而黑线过窄，红外对管不容易循到，所以计费方式不选用红外对管循黑线的方式。
方案二:采用红外漫反射式光电开关传感器。该传感器反应速度快、频率高、十分精准稳定。将该传感器安装在挡板上，能够很好地准确计时、计费。
综上所述，为了使小车的计时计费更加准确，采用方案二。
二、理论分析与计算
1.自动泊车原理分析
小车主控芯片为STM32F103ZET6单片机，该款运行速度快，外部接口丰富。自动泊车系统主要是利用超声波，红外线检测距离，根据距离的不同，利用陀螺仪模块进行姿态的调整。选定好车库后对应车库内的小灯会被点亮，小车在行驶过程中利用超声波检测避开障碍物，同时通过光电传感器检测到要停人车库的激光，最后根据超声测量的小车与车库各个墙壁之间的距离实现准确泊车。
2.电动小车的设计
采用超声波测距的避障原理进行小车人库动作的完成，采用限位开关完成小车碰撞的检测。控制系统由单片机最小系统、超声波、电机驱动、碰撞检测、光敏检测及其他相应模块组成。
3.计时、计费功能的实现
当智能电动小车进人时，光电漫反射开关开始动作，定时器开始计时动作，出场后再次触发光电开关，停止计时的动作。
计费主要分为两种情况。当时间在30s以内时，计费是5元;当时间超过30s后，每隔30s计费5元，这样就很容易计算出泊车费。
4.碰撞检测功能
在智能电动小车的4个角共有8个限位开关，一且小车任何位置发生碰撞， 限位开关就会发生动作，小车就会根据碰撞的具体位置调整姿态，并记录和处理本次碰撞。
三、电路与程序设计
根据题目要求，经仔细分析与计算，充分考虑各种因素，制定了整体制作方案。整体方案以STM32 F103ZET6单片机为控制核心。系统框图如图1所示。
1.电路设计(略)单井机:贺能小
2.程序设计
STM32F103ZET6系列微控制器采用C语言进行程序设计，开发调试环境为Keil,软件总体设计流程如图2所示。
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