基于單片機的自動駕駛系統的設計與實現

王梓霖 孫昕 沈陽工學院信息與控制學院

基于單片機的自動駕駛系統的設計與實現

王梓霖 孫昕 沈陽工學院信息與控制學院

本文設計了一個基于STC89C52RC單片機的無人駕駛系統。該系統根據超聲波測距原理，輔以電機驅動系統，配以數碼管顯示功能，通過芯片的控制，實現無人駕駛主要功能，同時配以霧天自動開啟霧燈、雨天自動開啟雨刷的輔助功能。

1 概述

本文使用小型直流電動作為動力裝置，實現小車直線行走功能；使用超聲波測距來達到避障的目的；根據空氣相對濕度大于80%對霧天進行模擬，空氣相對濕度達到85%對雨天進行模擬。整合超聲波模塊、數據比較模塊、電機驅動模塊、濕度檢測模塊，最后由單片機STC89C52RC進行控制。

2 硬件設計

2.1 驅動模塊

驅動模塊包括電機直流電機和驅動芯片兩部分，其控制電路如圖1所示。

2.2 壁障模塊

無人駕駛系統的障礙物檢測模塊由舵機和超聲波模塊組成，將超聲波測距模塊連接到舵機上，利用舵機的旋轉和位置保持功能，使超聲波模塊的朝向得以改變，以便達到實時、多方向檢測的目的，使小車可以自主、智能的選擇行駛方向，能夠提前停止行駛，以免與障礙物發生碰撞，增加無人駕駛小車在行駛中的安全系數和整體的智能等級，其模塊原理圖如圖2所示。

圖1 L293D控制電路電路圖

圖2 超聲波模塊原理圖

2.3 溫濕度檢測模塊

溫度的計算需要用公式將測量的數值轉化為成整的溫度值，應用的公式如公式（1）所示：濕度轉換方法如公式（2）所示：

相對濕度根據上述公式算出來之后，還需要考慮當前環境溫度而進行適當的補償。補償的公式及其參數選擇如公式（3）。

3 軟件設計

本次研究的軟件程序在keil4的環境下編程，軟件流程設計包括障礙物檢測模塊設計和濕度檢測模塊的設計，其流程圖如圖3、4所示。

圖3 避障模塊流程圖

圖4 濕度檢測模塊流程設計

4 結論

本文對永磁電機進行了計算與分析，得出了電機磁場分布，通過場路結合的方法計算了，永磁同步電機的電樞反應電抗值，通過伏安法進行實驗測試，通過結果對比可知，直軸電抗的計算誤差為0．2%，與實驗結果相近，但是交軸電抗的計算誤差為14．5%，相對于直軸的計算結果偏大，但是對于工程設計來說，亦可滿足工程需要，因此應用該方法計算電樞反應電抗是可行的。

本文從硬件設計和軟件設計兩大方面，對無人駕駛系統進行了設計，實現了自動行駛、自動避障、自動開啟霧燈、自動蜂鳴器報警的功能，達成了實驗目的，完成了本次的基于單片機的無人駕駛系統的設計。

孫昕（通訊作者），沈陽工學院信息與控制學院副教授，研究方向：電機及電器自動控制。