第四代智能倒车系统的设计与探讨

朱婷++叶俊

摘 要倒车雷达，即“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”。倒车雷达是汽车驻车或者倒车时的安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员驻车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷。本文对第四代智能倒车系统的设计进行了研究。

【关键词】倒车雷达 智能倒车 系统设计

经过五年的发展，倒车雷达系统已经过了六代的技术改良，不管从结构外观上，还是从性能价格上，这六代产品都各有特点，使用较多的是数码显示、荧屏显示和魔幻镜倒车雷达这三种。

本次产品模拟的是第四代倒车雷达，具有实时监测车轮速度和车尾与障碍物距离，并显示在液晶屏幕上的功能。当车尾与障碍物距离不超过5cm时，液晶显示Danger表示倒车危险；当车尾与障碍物距离大于5cm时，液晶显示Safe表示倒车安全。本次设计采用工业控制中流行的STM32单片机，性能稳定，效率高，所用传感器稳定准确，使用寿命长。

本次设计增加了重力感应遥控。小车会随着重力感应遥控器的倾斜方向和程度，改变行驶方向和速度，与体感游戏无二，便于测试的同时也增加了产品的趣味性。

1 汽车测速倒车提示系统组成

如图1所示。

2 硬件电路设计与调试

2.1 遥控器

遥控器部分由ADXL345，NRF24L01，STM32F103RB组成。

2.2 通信

通信采用NRF24L01模块进行发送数据到小车。NRF24L01模块使用的GPIO为，PA4，PA5，PA6，PA7，PC4，PC5共6个。模块与单片机之间以SPI通信方式通信。

SPI是一个环形总线结构，由ss（cs）、sck、sdi、sdo构成，在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。上升沿到来的时候，sdo上的电平将被发送到从设备的寄存器中。遥控器只做发送用途。

2.3 角度采集

角度采集使用ADXL345三轴加速度传感器，ADXL345直接输出数字信号，模块与单片机之间采用IIC通信协议。IIC通信只需要两根线，一条时钟线，一条数据线即可完成数据传输。

3 小车

小车部分由STM32F103RB，L298N，超声波模块，光电码盘测速传感器模块组成。

3.1 超声波测距

超声波测距模块使用单片机PB5，PB6。超声波传感器发射一定频率的超声波，借助空气媒质传播，到达测量目标或障碍物后反射回来，经反射后由超声波接收器接收脉冲，其所经历的时间即往返时间，往返时间乘以340m/s再除以2即可。

TRIG是控制端（输入），ECHO是返回端（输出），大致过程是TRIG给脉冲发送超声波，当收到反射波的时候，ECHO输出有效信号。测量从TRIG触发开始到接收到ECHO的时间差，（路程）S=（时间）T*170即可换算出距离。

3.2 光电测速

光电测速模块使用的是PB7，模块的OUT端接PB7。模块没经过一个码盘上的小孔，即状态跳变一次，遮住为高电平。通过单片机外部中断计数，在1s时间到的时候计数值清零。计数值乘以单位孔所对应的外轮周长即可算出1s內的路程（即速度）。

3.3 电机驱动

电机驱动L298N工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A，额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作，可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。使用L298N芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。

L298N含两个PWM输入（EnA，EnB）用来控制速度，四个转向控制输入口（in1～in4）用来控制两个电机的转向。前进，后退，左转，右转等动作可直接由转向控制端对应的GPIO输出不同电平控制。两路PWM输入是根据遥控器的倾斜程度来确定，如果倾斜角度相对大，则PWM占空比也会相应增大，进而控制小车的行驶速度。

4 程序整体流程图

如图2所示。

参考文献

[1]蔡杏山.电子电路超简单[M].北京：机械工业出版社，2013.

[2]刘火良，杨森.STM32库开发实战指南[M].北京：机械工业出版社，2013.

作者简介

朱婷（1981-），女，湖北省随州市人。大学本科学历。现为武汉职业技术学院讲师。主要研究方向为电子测量技术与仪器。

叶俊（1974-），男，湖北省荆州市人。硕士学位。现为武汉职业技术学院讲师。主要研究方向为供电技术。

作者单位

武汉职业技术学院 湖北省武汉市 430074