基于K60單片機的駕考輔助系統?

黃虹霖，劉書剛，李宇倩，李　蕾

（華北電力大學，保定071003）

基于K60單片機的駕考輔助系統?

黃虹霖，劉書剛，李宇倩，李蕾

（華北電力大學，保定071003）

駕駛技術學習過程中，學員不能站在宏觀角度觀察車的運動過程，因此難以建立對教練車的整體意識，學習阻力較大。針對以上問題，制作了一款可由手機藍牙軟件控制的駕考學習模型車，并結合科目二的考試內容設計了駕考輔助系統。該系統基于K60單片機，結合安卓軟件開發工具和藍牙傳輸技術，以電動小車代替學習用教練車，使用灰度傳感器進行道路監測，以微縮噴繪地圖模擬真實駕校場景。模型車可在藍牙軟件控制下，完成駕考學習中教練車的多種運動，便于學員全方位觀察車體的運動，快速了解科目二考試的具體內容并掌握駕駛技術。

駕照考核；K60單片機；道路監測；藍牙技術；遙控小車；安卓開發工具

1　引　言

當前國內駕校的教學模式存在很大局限性：由于教練車車體較大，不利于學員觀察整車的移動方式，學習效率低下且增加油耗。在此，開發“駕考輔助系統”［1］，對提升教學效率，降低學習過程中的油耗意義重大。使用該輔助系統，可以提高教練教學效率，同時增強教學的趣味性。

2　駕考演示小車總體方案設計

模型車以K60單片機為核心，由車載藍牙模塊、驅動模塊、灰度傳感器模塊、電源及穩壓模塊等組成。系統整體結構框圖如圖1所示。

圖1　系統整體結構框圖

3　硬件電路設計

3.1電源及穩壓模塊

電源采用容量為2200mah的2S充電鋰電池（DC：7.4V），主電路采用78系列三端穩壓IC實現降壓穩壓功能。具體地，選用LM7805芯片為單片機、灰度傳感器模塊提供5V穩壓供電，選用LM7806芯片為舵機提供6V穩壓供電。藍牙模塊推薦供電電壓為3.3V，考慮到單片機自帶3.3V穩壓輸出，可從單片機給藍牙模塊供電。78系列穩壓模塊電路圖如圖2所示。

圖2　7805穩壓驅動電路圖

3.2單片機及灰度傳感器模塊

K60單片機運算速度快，性能穩定，且有較多的封裝函數方便調用，因此選用該款單片機作為主控芯片。實際選用的芯片型號為：MK60DN512ZVLQ10。

道路監測采用RPR220灰度傳感器［2］，在萬用板上焊接完成4個灰度傳感器模塊，并分別安裝在小車的4個邊角位置。RPR220是一款封裝性較高的灰度傳感器，外部電路圖如圖3所示。

圖3　RPR220外部電路圖

3.3電機驅動模塊及電機、舵機的選用

采用兩片BTN7970驅動芯片，配合74LS244隔離芯片制作電機驅動模塊［3］。BTN系列驅動芯片，耐壓能力強，響應速度快，許用電流大，穩定性好，多用于制作較大功率低壓電機的驅動模塊。相比之下，L298N驅動芯片穩定性差，電流小，只能用于電機取用功率較低的場合。BTN7970驅動模塊的電路圖如圖4所示。

圖4　BTN7970驅動模塊電路圖

模型車不需要較高車速，因此電機的選用范圍比較寬泛。試選用DC6V，空載260r／min的直流減速電機，在驅動模塊控制下可實現低速正反轉［4］，達到設計要求。使用舵機帶動前輪擺向臂轉動，以此調控前輪朝向［5］。為保證前輪轉向快速有力，選用綜合性能較好的S3010舵機作為方向調控舵機。

3.4車載藍牙模塊

HC－06藍牙模塊價格便宜，使用簡單。該模塊通過串口與單片機連接［6］，默認波特率為9600bps，短距離內通信穩定可靠。該模塊通電未連接時紅色指示燈閃爍，連接成功后紅色指示燈保持常亮。

4　系統軟件設計

4.1藍牙控制軟件設計

藍牙控制軟件采用Eclipse軟件開發，使用JAVA語言編寫。通過編寫與單片機控制程序一致的指令協議，實現手機藍牙與單片機的有效通信［7］。軟件操作簡單，運行Andriod2.0及以上操作系統的手機均可安裝使用。軟件使用流程如圖5所示。

圖5　藍牙控制軟件流程圖

4.2單片機控制系統設計

單片機上電初始化后，將輪詢讀取串口接收到的數據，根據收到的數據執行相應指令，控制小車完成一系列動作［8］。單片機程序框圖如圖6所示。

5　實現

跟據系統設計方案，以vivo X7手機和K60單片機為試驗平臺，選擇飛思卡爾智能車車體為機械平臺，通過編程測試，達到設計要求。小車接收到指令后反應迅速，灰度傳感器對道路的監測靈敏準確。藍牙控制軟件主界面如圖7，駕考小車實物如圖8，微縮駕校地圖如圖9。

圖6　單片機程序框圖

圖7　軟件主界面

圖8　駕考小車

圖9　微縮駕校地圖

6　結束語

采用藍牙技術對外部硬件進行控制，這種控制模式是很有推廣價值的。智能手機取締傳統意義上的遙控器，是智能手機發展的一個趨勢。使用駕考小車輔助教學，能確實有效地提升學員的學習效率，同時為駕校節省培訓成本。這種使用較先進技術改善當前生產模式的方法，是順應技術潮流的，必將成為生產力發展的重要推動力。

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Auxiliary System of Driving Test Based on K60 Single－chip

Huang Honglin，Liu Shugang，Li Yuqian，Li Lei
（North China Electric Power University，Baoding 071003，China）

In the process of learning driving skills，because they can＇t stand in the macroscopic angle to observe the movement of the car，the students are difficult to establish overall awareness of the driver－training car and hard to study well.To solve above problems，a driving learning model car，controlled by the mobile phone bluetooth software，is made and the auxiliary system of the driving test，combining with the subjects of the driving school，is designed based on K60 single－chip microcomputer，Android development tools and bluetooth transmission technology，by using the electric car instead of the driver－training car and gray sensor for road monitoring，and simulating the real driving conditions with the miniature painting map.Under the control of the bluetooth software，the model car can finish many kinds of the driver－training in order to has convenient for students watching the movement of the cars comprehensively，and make them quickly understand the test contents and master the driving skills.

Driver＇s license examination；K60 single－chip；Road monitoring；Bluetooth technology；Remote control car；Android development tools

10.3969／j.issn.1002－2279.2016.01.019

TP36

B

1002－2279（2016）01－0076－03

?華北電力大學大學創新實踐項目（20142080）

黃虹霖（1994－），男，河南省方城市人，本科生，主研方向：機電一體化。

2015－04－28