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摘 要：自1977年，IEEE Spectrum杂志提出电脑鼠的概念以来，电脑鼠迷宫竞赛已经风靡全球。该项目以STC12C5A60S2单片机为主控芯片，提出了智能倒车助手总体设计方案，并阐述了系统工作原理。根据目前国内的停车现状，系统采用了路径记忆等智能算法控制车体，当二次倒车时，小车可根据第一次手动倒车时记忆的路径，可以自动的回到指定的停车位。我们还可以通过TC35i无线模块来实时读取小车的运行情况，加以分析和改进，达到事半功倍的效果。小车硬件电路的设计与实现，主要包括传感器模块、电源模块、电机驱动模块、存储器模块及人机接口模块、控制算法等，并且优化了系统总体构架。最后完成智能倒车助手的调试与运行，实际结果表明小车运行性能优良。
关键词：STC12C5A60S2；路径记忆；自动倒车
该项目的研究目的是为了帮助家用车辆安全驶进车库而不受到刮损，节约车辆维护开支。而且现在人们在开车回家后或者开车上班后都要把车停到固定的停车位，但这对本来就惜时如金的人们来说，停车会浪费掉许多时间，于是我们基于电脑鼠的能力之上，设计了一个可以能正确判断环境和记忆路径的能力的智能倒车助手。该系统可以将行驶的路径记忆下来，当需要再次倒车时，只要需要启动开关，车就能自动倒回固定的停车位。
1.研究思路
智能倒车助手以小车为载体，利用一组编码器时时检测小车的速度和角度，并且能够将信息记录下来，从而能够实现记忆曾经走过的路线，从而可以自动按路径停放到固定的位置，可以为人们在固定的地方停车节省出很多时间。考虑到实际情况的复杂性，在实际的自动倒车过程中，我们在小车的两侧各加了两组超声波传感器用来检测障碍物，并与障碍物保持一定的距离保证车体不被划伤；我们还加了两组热释电用于检测前方的人，一旦检测到前方有人，车自动停下，并且打开喇叭，对挡路者进行示警，当人员离开后，小车继续进行自动倒车，直至把车安全地停到固定的停车位，我们也可以及时的得到信息，并且赶到停车位去处理。该智能倒车系统极大地方便了有车族停车的烦恼。
2.硬件设计
2.1 STC12C5A60S2单片机系统设计
单片机最小系统是整个智能倒车助手的核心部分，它是至关重要的，其稳定与否直接影响系统的好坏。所以在设计智能倒车助手最小系统时一定要保证单片机最小系统符合电路设计要求，并且最小系统的设计要尽量减小所占空间，电路板布线密度高，满足电气规则。
2.2 超声波避障模块电路设计
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
该项目采用HC-SR04模块做超声波避障的主要模块。该模块采用TRIG引脚做触发引脚。模块接收到单片机给TRIG引脚的至少10微秒的高电平信号后，将自动发出8个40千赫兹的方波，并自动检测是否有信号返回；当有信号返回时，该模块通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超聲波从发射到返回的时间。
2.3 热释电人员检测模块电路设计
热释电模块电路主要由热释电红外传感器D203S、专用芯片BISS0001、菲涅尔透镜组成。D203S功耗极低，电源电压范围为0.3到1.5伏，工作温度范围为零下30摄氏度到70摄氏度，适合在多种环境下工作，可广泛应用于多种传感器和延时控制器。该电路可以检测到以检测车为圆心，半径12米范围内是否有人员存在。
3. 软件设计
3.1 软件的主要功能
1. 使用旋转编码器记忆路径的方式来使车辆自动倒车并进入车库，虽然使用有了部分局限性，但是精确性方面使其大大提高。
2.两侧超声波侧测距微调车体状态。
3. 车体后方采用主动式热释电，检测后方是否有人。
4. 电机PWM输出；车模运行控制：方向控制、速度控制；
5.机械精心设计，精心调校。使得机械结构稳定可靠。
6.模块化结构设计，并且很好地解决了飞线问题，方便维护。
3.2 控制速度
采用自由定时器来控制电机控制I/O口的输出脉宽，只要改变脉冲宽度就可以来调节电机的速度，以达到控制电脑鼠速度的目的。
转弯共有两种方式：一种是在前进中转弯，即一个电机快转，一个电机慢转。另外一种方式是在原地转弯，即车体先停在转弯口，然后一个轮正转，另一个轮反转。前进中转弯节约时间，效率高，原地转弯控制较为简单。由于原地转弯需要减速停下来，转完后再加速，非常浪费时间，故选取连续转弯方法。
3.3 算法设计
单片机将把所有接收到的数据保存到内存中，以波特率9600bps为例，发送一个字符需要1050us左右，每一组对象或变量的监视信息最大长度约100个字节，发送共需要100ms，当收到电机、传感器的状态后，单片机实时演算出车体的位置及动向，如什么地方有墙，什么地方有人。
4.适用范围
本产品适用于各种小型家庭车辆自动进出车库，现在许多人在公司辛苦一天开车回家已是身心疲惫，回到家时什么都不愿意来做，这样我们的倒车助手就可以帮他们缓解一部分压力，免去开车入库的麻烦；还适用于新手司机和对驾车技术不自信的用户，他们的技术没有达到熟练驾驶车辆倒回车库的要求，为了避免在倒车过程中给车辆带来刮损，倒车助手可以很好地解决这一系列难题。
参考文献
[1] 郭天祥，51单片机C语言教程，哈尔滨理工大学出版社，2008.10. 31-42.
[2] 阎石.《数字电子技术基础》（第四版）[M].北京市西城区德外大街4号：高等教育出版社.2006.6. 45-65.
[3] 李友善.自动控制原理[M].第3版.北京：国防工业出版社，2008.09. 55-75.
[4] 刘希民，张勇.控制仪表及系统[M].北京：国防工业出版社，2009.10. 30-45.
[5] 何克忠，李伟.计算机控制系统[M].北京：清华大学出版社，1998.06. 38-40.
[6] 谭浩强.C程序设计（第三版）[M]. 清华大学出版社，2005.09. 16-25.
关键词：STC12C5A60S2；路径记忆；自动倒车
该项目的研究目的是为了帮助家用车辆安全驶进车库而不受到刮损，节约车辆维护开支。而且现在人们在开车回家后或者开车上班后都要把车停到固定的停车位，但这对本来就惜时如金的人们来说，停车会浪费掉许多时间，于是我们基于电脑鼠的能力之上，设计了一个可以能正确判断环境和记忆路径的能力的智能倒车助手。该系统可以将行驶的路径记忆下来，当需要再次倒车时，只要需要启动开关，车就能自动倒回固定的停车位。
1.研究思路
智能倒车助手以小车为载体，利用一组编码器时时检测小车的速度和角度，并且能够将信息记录下来，从而能够实现记忆曾经走过的路线，从而可以自动按路径停放到固定的位置，可以为人们在固定的地方停车节省出很多时间。考虑到实际情况的复杂性，在实际的自动倒车过程中，我们在小车的两侧各加了两组超声波传感器用来检测障碍物，并与障碍物保持一定的距离保证车体不被划伤；我们还加了两组热释电用于检测前方的人，一旦检测到前方有人，车自动停下，并且打开喇叭，对挡路者进行示警，当人员离开后，小车继续进行自动倒车，直至把车安全地停到固定的停车位，我们也可以及时的得到信息，并且赶到停车位去处理。该智能倒车系统极大地方便了有车族停车的烦恼。
2.硬件设计
2.1 STC12C5A60S2单片机系统设计
单片机最小系统是整个智能倒车助手的核心部分，它是至关重要的，其稳定与否直接影响系统的好坏。所以在设计智能倒车助手最小系统时一定要保证单片机最小系统符合电路设计要求，并且最小系统的设计要尽量减小所占空间，电路板布线密度高，满足电气规则。
2.2 超声波避障模块电路设计
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
该项目采用HC-SR04模块做超声波避障的主要模块。该模块采用TRIG引脚做触发引脚。模块接收到单片机给TRIG引脚的至少10微秒的高电平信号后，将自动发出8个40千赫兹的方波，并自动检测是否有信号返回；当有信号返回时，该模块通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超聲波从发射到返回的时间。
2.3 热释电人员检测模块电路设计
热释电模块电路主要由热释电红外传感器D203S、专用芯片BISS0001、菲涅尔透镜组成。D203S功耗极低，电源电压范围为0.3到1.5伏，工作温度范围为零下30摄氏度到70摄氏度，适合在多种环境下工作，可广泛应用于多种传感器和延时控制器。该电路可以检测到以检测车为圆心，半径12米范围内是否有人员存在。
3. 软件设计
3.1 软件的主要功能
1. 使用旋转编码器记忆路径的方式来使车辆自动倒车并进入车库，虽然使用有了部分局限性，但是精确性方面使其大大提高。
2.两侧超声波侧测距微调车体状态。
3. 车体后方采用主动式热释电，检测后方是否有人。
4. 电机PWM输出；车模运行控制：方向控制、速度控制；
5.机械精心设计，精心调校。使得机械结构稳定可靠。
6.模块化结构设计，并且很好地解决了飞线问题，方便维护。
3.2 控制速度
采用自由定时器来控制电机控制I/O口的输出脉宽，只要改变脉冲宽度就可以来调节电机的速度，以达到控制电脑鼠速度的目的。
转弯共有两种方式：一种是在前进中转弯，即一个电机快转，一个电机慢转。另外一种方式是在原地转弯，即车体先停在转弯口，然后一个轮正转，另一个轮反转。前进中转弯节约时间，效率高，原地转弯控制较为简单。由于原地转弯需要减速停下来，转完后再加速，非常浪费时间，故选取连续转弯方法。
3.3 算法设计
单片机将把所有接收到的数据保存到内存中，以波特率9600bps为例，发送一个字符需要1050us左右，每一组对象或变量的监视信息最大长度约100个字节，发送共需要100ms，当收到电机、传感器的状态后，单片机实时演算出车体的位置及动向，如什么地方有墙，什么地方有人。
4.适用范围
本产品适用于各种小型家庭车辆自动进出车库，现在许多人在公司辛苦一天开车回家已是身心疲惫，回到家时什么都不愿意来做，这样我们的倒车助手就可以帮他们缓解一部分压力，免去开车入库的麻烦；还适用于新手司机和对驾车技术不自信的用户，他们的技术没有达到熟练驾驶车辆倒回车库的要求，为了避免在倒车过程中给车辆带来刮损，倒车助手可以很好地解决这一系列难题。
参考文献
[1] 郭天祥，51单片机C语言教程，哈尔滨理工大学出版社，2008.10. 31-42.
[2] 阎石.《数字电子技术基础》（第四版）[M].北京市西城区德外大街4号：高等教育出版社.2006.6. 45-65.
[3] 李友善.自动控制原理[M].第3版.北京：国防工业出版社，2008.09. 55-75.
[4] 刘希民，张勇.控制仪表及系统[M].北京：国防工业出版社，2009.10. 30-45.
[5] 何克忠，李伟.计算机控制系统[M].北京：清华大学出版社，1998.06. 38-40.
[6] 谭浩强.C程序设计（第三版）[M]. 清华大学出版社，2005.09. 16-25.