基于停車(chē)位的汽車(chē)停車(chē)報(bào)警系統(tǒng)是針對(duì)目前市場(chǎng)上被忽略的依據(jù)停車(chē)線為駕駛員設(shè)計(jì)的一款報(bào)警裝置。該系統(tǒng)采用低成本的單片機(jī)、CCD傳感器、超聲波測(cè)距模塊實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，具有方便調(diào)試，安裝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車(chē)數(shù)量飛速增長(zhǎng)，尋找停車(chē)位并準(zhǔn)確停車(chē)是駕駛員必須面對(duì)的問(wèn)題。一般停車(chē)位是用幾條白線劃分出來(lái)的，駕駛員坐在駕駛座上時(shí)，視野范圍受限，利用后視鏡只能觀察側(cè)后方白線且需要隨時(shí)調(diào)整后視鏡，往往停下后才發(fā)現(xiàn)車(chē)輛歪斜或者過(guò)于靠近白線等情況。如果能夠提前預(yù)知車(chē)輛與白線的相對(duì)位置是否合理，就可以幫助駕駛員將車(chē)輛準(zhǔn)確地停放到車(chē)位上，預(yù)防剮蹭等事故的發(fā)生。

基于停車(chē)位的汽車(chē)停車(chē)報(bào)警系統(tǒng)，與常見(jiàn)的汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)相似，除了周邊障礙物，還針對(duì)停車(chē)位白線進(jìn)行了報(bào)警設(shè)計(jì)。相對(duì)于價(jià)格昂貴的導(dǎo)航系統(tǒng)，該裝置適用于配備低端車(chē)型，具有成本低廉、電路簡(jiǎn)單、精度滿足需求的特點(diǎn)。

1 系統(tǒng)總體框圖

汽車(chē)停車(chē)報(bào)警裝置是一種安全輔助裝置，由線性CCD圖像傳感器、超聲波傳感器、單片機(jī)控制系統(tǒng)、報(bào)警電路等組成。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

圖1系統(tǒng)總體框圖核心控制器通過(guò)比對(duì)車(chē)身與白線或障礙物的相對(duì)距離來(lái)判斷出車(chē)身停放是否準(zhǔn)確合適，位置不合適即做出報(bào)警提示，使駕駛員能夠更清楚地了解自己車(chē)輛周?chē)系K物的情況以及車(chē)輛與車(chē)位的相對(duì)信息，對(duì)于駕駛員的起步、停車(chē)和倒車(chē)都提供了很大的幫助，提高了駕駛員停放車(chē)輛的安全性。

2 主要器件及工作原理

由圖1可知，系統(tǒng)所用的器件主要有單片機(jī)、CCD傳感器、超聲波測(cè)距模塊。

2.1 單片機(jī)MK60N512VMD100

單片機(jī)是系統(tǒng)軟件的載體，是控制系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)中的線性CCD模塊和超聲波測(cè)距模塊都是用軟件驅(qū)動(dòng)，選用K60系列單片機(jī)芯片MK60N512VMD100可滿足需要［3］。

2.2 線性CCD傳感器TSL1401

CCD圖像傳感器是一種可以直接將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電流信號(hào)的傳感器，將電流信號(hào)放大并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，就可以實(shí)現(xiàn)圖像的采集、存儲(chǔ)、傳輸、處理和檢索。從功能上說(shuō)，CCD被分為面陣CCD和線陣CCD兩大類。設(shè)計(jì)中使用CCD主要是檢測(cè)停車(chē)位的白線，所以選擇了較為簡(jiǎn)單的TSL1401線性CCD傳感器。

2.3 超聲波測(cè)距模塊

超聲波測(cè)距的主要方法包括幅值檢測(cè)法、相位檢測(cè)法、渡越時(shí)間法。本設(shè)計(jì)采用的HCSR04模塊的測(cè)距法為渡越時(shí)間法。該模塊可以提供2 cm~400 cm的非接觸式距離感測(cè)功能，測(cè)距精度能達(dá)到3mm，模塊包括超聲波發(fā)射器和接收器以及控制電路。

3 設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)問(wèn)題

報(bào)警系統(tǒng)要達(dá)到預(yù)定的效果，還需注意傳感器的設(shè)置、時(shí)序等問(wèn)題。

3.1 線性CCD傳感器

3.1.1 CCD個(gè)數(shù)及位置

CCD的功能是監(jiān)測(cè)車(chē)輛相對(duì)于白線位置是否合適，防止車(chē)身歪斜或者靠近某側(cè)白線，安裝如圖2所示。

如圖2，通過(guò)比較6個(gè)線性CCD模塊監(jiān)測(cè)到的車(chē)身與白線的距離，可以判斷車(chē)是否停好。

3.1.2 CCD曝光時(shí)間

因?yàn)槠?chē)停車(chē)環(huán)境多變，必須考慮光線對(duì)于CCD輸出信號(hào)的影響。要適應(yīng)各種不同環(huán)境，不能使用一個(gè)固定參數(shù)。由于曝光量與輸出電壓密切相關(guān)，而曝光量取決于CCD模塊所使用的鏡頭光圈大小以及程序所控制的曝光時(shí)間，相對(duì)于調(diào)整光圈大小，設(shè)置CCD程序鎖控制其曝光時(shí)間更為簡(jiǎn)便。

3.1.3 CCD輸出信號(hào)的放大

調(diào)節(jié)曝光時(shí)間即增加弱光環(huán)境下的曝光時(shí)間，減少?gòu)?qiáng)光環(huán)境下的曝光時(shí)間，但增加曝光時(shí)間會(huì)降低采樣率，使控制周期變長(zhǎng)，系統(tǒng)反應(yīng)變慢。在保證不降低采樣率的前提下，可采用放大器來(lái)增大線性CCD在晚上弱光時(shí)的輸出電壓。

3.1.4 驅(qū)動(dòng)及時(shí)序

TSL1401 的驅(qū)動(dòng)程序只需MCU控制CLK及SI兩個(gè)端口按照既定時(shí)序發(fā)出方波信號(hào)，AO端就會(huì)依次輸出128個(gè)像素點(diǎn)的模擬信號(hào)。

3.2 超聲波測(cè)距時(shí)序

超聲波測(cè)距時(shí)序如圖3所示?？刂破靼l(fā)出一個(gè) 10μs以上脈沖觸發(fā)信號(hào)，測(cè)距模塊即發(fā)出8個(gè)40 kHz周期電平并檢測(cè)回波。一旦檢測(cè)到有回波信號(hào)則輸出回響信號(hào)?；仨懶盘?hào)的脈沖寬度與所測(cè)的距離成正比，通過(guò)發(fā)射信號(hào)

到接收到回響信號(hào)的時(shí)間間隔可以計(jì)算得到車(chē)身與障礙物的距離。

距離=高電平時(shí)間&TImes;聲速（340 m/s）/2。

4 軟件設(shè)計(jì)

主程序流程如圖4所示。初始化包括中斷的初始化、I/O端口的初始化、定時(shí)器的初始化等。在初始化完成后，超聲波測(cè)距模塊和線性CCD模塊開(kāi)始工作，處理器接收其信號(hào)并進(jìn)行處理，車(chē)身位置不合適時(shí)驅(qū)動(dòng)報(bào)警。

5 測(cè)試結(jié)果及使用

測(cè)試使用實(shí)驗(yàn)小車(chē)，CCD選用藍(lán)宙電子的TSL1401模塊，利用集成運(yùn)放構(gòu)成11倍的放大電路，在晚上弱光環(huán)境下同樣能達(dá)到50 Hz 的采樣率，并且保證輸出的電壓在合理范圍內(nèi)。設(shè)置好偏差標(biāo)準(zhǔn)后，小車(chē)移動(dòng)時(shí)，若車(chē)身位置不合適，可產(chǎn)生聲光報(bào)警，達(dá)到設(shè)計(jì)及應(yīng)用要求。

系統(tǒng)可直接安裝于沒(méi)有倒車(chē)裝置的汽車(chē)上，成本低，調(diào)試簡(jiǎn)單。也可以在有倒車(chē)?yán)走_(dá)的車(chē)輛上加裝，以增強(qiáng)停車(chē)系統(tǒng)功能。在沒(méi)有影像的情況下，用指示燈顯示警示位置，比起只有報(bào)警音的倒車(chē)?yán)走_(dá)，警示更直觀。相對(duì)于利用導(dǎo)航系統(tǒng)鎖定停車(chē)位并自動(dòng)駐車(chē)的系統(tǒng)，該裝置更適用于配置低端車(chē)型，或自行加裝報(bào)警裝置。