閆寬寬，凡慶，張維君

（1.長安大學汽車學院，陜西 西安 710064；2.空軍航空大學飛動系，吉林 長春130000）

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基于無線通信模塊的兩智能車路口交匯系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

閆寬寬1，凡慶1，張維君2

（1.長安大學汽車學院，陜西 西安 710064；2.空軍航空大學飛動系，吉林 長春130000）

介紹了兩智能車十字路口交匯自動避讓的系統(tǒng)設(shè)計，研究了采用apc220無線模塊來實現(xiàn)兩車信息交互的軟硬件設(shè)計方法。該系統(tǒng)采用arduino微控制器的Uno控制板為核心控制器，利用紅外模塊獲得路徑信息從而達到小車循跡行駛的目的，同時利用碼盤測速方法測得小車行駛速度。最后根據(jù)各傳感器采集回來的數(shù)據(jù)利用積分算法與邏輯計算從而實現(xiàn)小車智能通過十字路口。

arduino；apc220；十字路口；積分算法

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.06.035

CLC NO.: U491.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)06-100-03

引言

隨著社會與技術(shù)的進步，在IT技術(shù)、通信技術(shù)的推動下智能交通系統(tǒng)的研究對象已經(jīng)從傳統(tǒng)的人-車-路發(fā)展成為智能道路-智能車輛和所有交通參與者作為對象。在面對交通問題時，完全割裂交通系統(tǒng)中的各個要素已出現(xiàn)弊端，因此充分考慮車路信息的協(xié)調(diào)，從智能車路系統(tǒng)的角度探尋交通系統(tǒng)運行規(guī)律已成為國內(nèi)外研究的熱點和重點。本文介紹的智能車系統(tǒng)為智能交通的簡單模型。首先小車紅外模塊探測到軌道上黑線，能夠在特定區(qū)域循跡行駛。同時根據(jù)碼盤測得速度計算小車距交叉路口距離，兩小車信息交互確認安全后即可通過。若有碰撞可能，其中一方應(yīng)停下等待從而保證兩車安全通過路口。本文假設(shè)兩車正面交匯時各自靠右行駛不會發(fā)生碰撞問題，所以這里不討論這種類型的交匯。

1、智能車系統(tǒng)的硬件設(shè)計

如圖1所示，系統(tǒng)主要有五部分組成：

圖1　

1.1單片機控制芯片

arduino板是一個以 AVR 單片機為核心的開源硬件平臺，提供的核心硬件資源是一個基于 8-bit 的 AVR 單片機ATmega328 微控制器。開發(fā)板包括32個I/O接口，其中有14道數(shù)字 I/O 接口（D0-13）：可作為輸入或輸出。其中數(shù)字端口的（D3,5,6,9,10,11）可以編程為 6個模擬 PWM 輸出端口。6個模擬輸入端口（A0-5）：輸入比如傳感器電壓這類模擬信號，可通過內(nèi)部 ADC將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。板子可以對外提供3.3V或者5V電壓接口。

1.2APC220-43無線通信模塊

APC220-43模塊是高度集成半雙工微功率無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，其嵌入高速單片機和高性能射頻芯片ADF7020-1。創(chuàng)新的采用高效的循環(huán)交織糾檢錯編碼，抗干擾性和靈敏度都大大提高，最大可以發(fā)現(xiàn)24bits連續(xù)突發(fā)錯誤，達到業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先水平。APC220-43模塊提供了多個頻道的選擇，可以在線修改串口速率，發(fā)射功率，射頻速率等各種參數(shù)。

APC220-43模塊能夠透明傳輸任何大小的數(shù)據(jù)，而用戶無須編寫復雜的設(shè)置與傳輸程序，同時，小體積寬電壓運行，較遠傳輸距離，豐富便捷的軟件編程設(shè)置功能，使之能夠應(yīng)用與非常廣泛的領(lǐng)域。圖2為該模塊與單片機接線圖。

圖2　

1.3速度檢測模塊

圖3　

該系統(tǒng)中使用單信號線光電測速傳感器H206，其工作原理較簡單如下圖3，該測速裝置有三根引腳電源線接5v電源信號線接單片機端口。U型管裝有一對紅外對射管，當裝在車輪上的碼盤轉(zhuǎn)動時，該傳感器會產(chǎn)生如圖中方波，然后利用單片機中斷函數(shù)監(jiān)測到該信號中脈沖數(shù)從而可以計算得到當前車輪轉(zhuǎn)速，最后根據(jù)車輪周長可以測出目前車速。

1.4紅外探測模塊

此模塊使用億光 5MM 紅外對管，其中紅外接收管PT334-6B，紅外發(fā)射管IR333-A等分立元器件組成探頭，在探測過程中，發(fā)射端發(fā)射的紅外光被反射回來并被接受管接收到。而接受管它是一個具有光敏特征的PN結(jié)，屬于光敏三極管，具有單向?qū)щ娦裕虼斯ぷ鲿r需加上反向電壓。無光照時,有很小的飽和反向漏電流，此時光敏管不導通。當光照時,飽和反向漏電流馬上增加，形成光電流,在一定的范圍內(nèi)它隨入射光強度的變化而增大。此對管使用LM339電壓比較器獲得輸出信號，比較器之后加入一級遲滯電路，使輸出信號更加干凈,適合單片機的使用。該模塊電路如圖4所示。

圖4　

1.5電機驅(qū)動模塊

L298N是一款直流電機驅(qū)動芯片，可以同時驅(qū)動兩個電機，允許電壓范圍3.6V～4.5V，內(nèi)有四重推挽驅(qū)動電路，可以提供 1A的驅(qū)動電流。并且如果芯片過熱，芯片能夠自動關(guān)斷，保障系統(tǒng)不受損壞。引腳A，B可用于PWM控制電機的轉(zhuǎn)速。而IN1，IN2和IN3，IN4兩對引腳通過改變接高低電平順序，可實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)。

2、軟件設(shè)計

圖5　

如圖5所示小車前部裝有3對紅外探測模塊根據(jù)該模塊檢測到的信息可以判斷小車當前行駛姿態(tài)，調(diào)整舵機轉(zhuǎn)向從而保持小車始終沿著軌道黑線行駛即完成了智能車的循跡行駛。當三個紅外探測模塊同時檢測到黑線時，說明小車進入十字路口區(qū)域，此后便以小車0.5s末的速度作為小車0.5s的平均行駛速度，進行計算小車在路口區(qū)域行駛的路程。當小車進入路口區(qū)域的同時通過無線模塊發(fā)送信號，若另一小車收到信號時也已進入十字路口，則進行計算是否有在路口相撞的可能，若有可能相撞，則后進入小車停車避讓；若無則兩車保持原速度駛過十字路口。兩智能車的控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計基于arduino1.6.1編程環(huán)境，使用C語言實現(xiàn)。圖6為控制系統(tǒng)軟件流程圖。

圖6　控制系統(tǒng)軟件流程

3、結(jié)束語

本文在循跡智能車的基礎(chǔ)上提出了一種基于無線通訊技術(shù)兩車智能通過十字路口的簡單方案。在實際的測試中，小車能夠無碰撞的通過十字路口。但是當小車速度過快時，系統(tǒng)處理速度慢，可能會導致小車相撞?？傊斝≤囁俣缺３衷谝欢ǚ秶鷥?nèi)時，該系統(tǒng)可以完成對小車的控制，使其按著預(yù)想的模式行駛。

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Two intelligent vehicle crossing intersection based on wireless communication module research and implementation of the system

Yan Kuankuan1, Fan Qing1, Zhang Weijun2
（1.Chang'an UniversitySchool OF Automobile Shaanxi Xi'an 710064; 2.Aviation University Air ForceInstitute of aircraft and engine, Jilin Changchun130000）

a design of two smart car crossing intersection automatic collision avoidance system is introduced.apc220 wireless module is used to realize both software and hardware design method of interactive information. The system uses the arduino uno panel micro controller as the core controller, using infrared module path information so as to achieve the purpose of driving the car tracking, at the same time using encoder speed measuring method to measure the car speeds. Finally according to each sensor collected data using the integral algorithm and a certain logic control to realize intelligent car through the intersection.

arduino; apc220; the crossroads; Integral algorithm

閆寬寬，就讀于長安大學。

U491.2

A

1671-7988 （2016）06-100-03