工业级智能停车系统设计方案
本项目是一个采用traffic led模块、arduino uno/nano，以及tof10120飞行时间传感器的工业级智能停车系统。项目采用一块切边的垫子作为停车区，先测量垫子长度，再根据这个数值定义不同距离的代码，一个接一个的点亮（on）和熄灭（off）这些leds，以帮助司机安全停车：
当汽车即将进入停车区域时，绿色led点亮。然后，黄色led点亮，提醒司机即将接近目标停车位置，这表明汽车车身已经有一半位于停车区域。
当红色led开始闪烁时，警告司机缓慢行驶并留意，到达停车点后关闭汽车，或者继续移动直到红色led停止闪烁。
作为一个用以理解停车系统的原型，项目使用的均为廉价元件。读者可对电路进行升级，如改变代码中的测量距离数值，甚至替换电路中的传感器等，使项目更加实用。
tof10120飞行时间传感器
tof10120激光模块最大的优势在于测距远、操作简单，程序中仅仅需要通过单片机给模块串口发送命令字符串，就可以向单片机发送回距离数据。如果发送自动测距的字符串命令，则模块会按照一定频率自动回送数据，相关物理量都可以通过命令字符串设置。传感器仅需要串口就可以实现。
tof10120基于sharp低成本标准cmos工艺和spad技术，可为自动对焦（af）提供精确、可重复的长距离测量，测量结果不受物体反射的影响。主要特点包括：
・采用940nm激光；
・小型陶瓷封装（20×13.2×2.0mm）；
・ 可在室内测量长达1.8m长度，精度5％；
・测量距离不受姆堡反射的影响；
・先进广促俄串扰补偿技术；
・30ms高速测量；
・单电源供电；
・txd接口用于设备控制和数据传送；
・无铅，符合rohs指令。
tof10120典型测距范围为100-1800mm，电源电压3-5v，消耗电流35ma，兼容arduino、esp8266、esp32等5v和3.3v控制板，适合-20°c to +70°c等室内外环境。
tof10120支持uart、i2c通讯，1#引脚、2#引脚、3#引脚、4#引脚、5#引脚、6#引脚分别为gnd、vdd、rxd、txd、sda、scl。在六个引脚中，本项目只使用了其中的gnd, vdd, sda, and scl四个脚。
根据数据表，tof10120的i2c地址为0xa4，但寻址采用高7bit即0x52，这相当于82。
交通led模块
该模块为司机提供指示，本身带有限流电阻，无需额外连接电阻器。
模块共有4个公头，gnd引脚链接与控制器的gnd引脚，或数字引脚。这样，5v信号将熄灭模块，gnd or low电平信号将启动模块。其中，r标号代表红色led, y标号代表黄色led，g标号代表绿色led，高电平信号时led点亮。
连接电路
首先，按照电路图，5v电源由lm7805三端稳压器提供给arduino nano，后面需要连接一个470uf的去耦铝电解电容器。
其中，5v稳压连接到arduino nano的vin引脚，tof10120激光测距模块的scl、sda引脚分别连接于arduino板子的a5、a4引脚，电源线链接于arduino板子的5v和接地引脚。
信号灯led模块的gnd引脚链接到arduino板子的5号引脚，红色led链接到arduino的4号引脚，黄色led连接到3号引脚，绿色led连接到2号引脚。
pcb设计
接下来，设计arduino nano pcb开发板，母头用于3.3v、12v、5v和接地，左侧作为vero板用来焊接其他电子元件，arduino nano的左右两侧都设计母头来连接跳线，也可连接传感器和电子元器件，例如tof10120传感器和oled显示模块的i2c引脚。
最后，将traffic led模块连接于arduino板子的5、4、3、2引脚，再用公头连来连接tof10120传感器的gnd、vdd、scl、sda引线。
做完上述连接后，就使用下述代码进行i2c寻址：
#include
void setup()
{
wire.begin();
serial.begin(115200);
serial.println(\ni2c scanner);
}
void loop()
{
byte error, address;
int ndevices;
serial.println(scanning...);
ndevices = 0;
for(address = 0; address <= 127; address++ )
{
wire.begintransmission(address);
error = wire.endtransmission();
if (error == 0)
{
serial.print(i2c device found at address 0x);
if (address<16)
serial.print(0);
serial.print(address, hex);
serial.println( !);
ndevices++;
}
else if (error==4)
{
serial.print(unknow error at address 0x);
if (address<16)
serial.print(0);
serial.println(address,hex);
}
}
if (ndevices == 0)
serial.println(no i2c devices found\n);
else
serial.println(done\n);
delay(30000);
}
#include
void setup()
{
wire.begin();
serial.begin(115200);
serial.println(\ni2c scanner);
}
void loop()
{
byte error, address;
int ndevices;
serial.println(scanning...);
ndevices = 0;
for(address = 0; address <= 127; address++ )
{
wire.begintransmission(address);
error = wire.endtransmission();
if (error == 0)
{
serial.print(i2c device found at address 0x);
if (address<16)
serial.print(0);
serial.print(address, hex);
serial.println( !);
ndevices++;
}
else if (error==4)
{
serial.print(unknow error at address 0x);
if (address 0) && (y_inches 3) && (y_inches 6) && (y_inches 10) && (y_inches 20 )
{
digitalwrite(red_pin, low);
digitalwrite(yellow_pin, low);
digitalwrite(green_pin, low);
}
if ( y_inches < 0 )
{
digitalwrite(red_pin, low);
digitalwrite(yellow_pin, low);
digitalwrite(green_pin, low);
}
}
int serial_putc( char c, struct __file * )
{
serial.write( c );
return c;
}
void printf_begin(void)
{
fdevopen( &serial_putc, 0 );
}
void sensorread(unsigned char addr,unsigned char* datbuf,unsigned char cnt)
{
unsigned short result=0;
// step 1: instruct sensor to read echoes
wire.begintransmission(82); // transmit to device #82 (0x52), you can also find this address using the i2c_scanner code, which is available on electroniclinic.com
// the address specified in the datasheet is 164 (0xa4)
// but i2c adressing uses the high 7 bits so it's 82
wire.write(byte(addr)); // sets distance data address (addr)
wire.endtransmission(); // stop transmitting
// step 2: wait for readings to happen
delay(1); // datasheet suggests at least 30us
// step 3: request reading from sensor
wire.requestfrom(82, cnt); // request cnt bytes from slave device #82 (0x52)
// step 5: receive reading from sensor
if (cnt <= wire.available()) { // if two bytes were received
*datbuf++ = wire.read(); // receive high byte (overwrites previous reading)
*datbuf++ = wire.read(); // receive low byte as lower 8 bits
}
}
int readdistance(){
sensorread(0x00,i2c_rx_buf,2);
lenth_val=i2c_rx_buf[0];
lenth_val=lenth_val< 0) && (y_inches 3) && (y_inches 6) && (y_inches 10) && (y_inches 20 )
{
digitalwrite(red_pin, low);
digitalwrite(yellow_pin, low);
digitalwrite(green_pin, low);
}
if ( y_inches < 0 )
{
digitalwrite(red_pin, low);
digitalwrite(yellow_pin, low);
digitalwrite(green_pin, low);
}
}
int serial_putc( char c, struct __file * )
{
serial.write( c );
return c;
}
void printf_begin(void)
{
fdevopen( &serial_putc, 0 );
}
void sensorread(unsigned char addr,unsigned char* datbuf,unsigned char cnt)
{
unsigned short result=0;
// step 1: instruct sensor to read echoes
wire.begintransmission(82); // transmit to device #82 (0x52), you can also find this address using the i2c_scanner code, which is available on electroniclinic.com
// the address specified in the datasheet is 164 (0xa4)
// but i2c adressing uses the high 7 bits so it's 82
wire.write(byte(addr)); // sets distance data address (addr)
wire.endtransmission(); // stop transmitting
// step 2: wait for readings to happen
delay(1); // datasheet suggests at least 30us
// step 3: request reading from sensor
wire.requestfrom(82, cnt); // request cnt bytes from slave device #82 (0x52)
// step 5: receive reading from sensor
if (cnt <= wire.available()) { // if two bytes were received
*datbuf++ = wire.read(); // receive high byte (overwrites previous reading)
*datbuf++ = wire.read(); // receive low byte as lower 8 bits
}
}
int readdistance(){
sensorread(0x00,i2c_rx_buf,2);
lenth_val=i2c_rx_buf[0];
lenth_val=lenth_val<<8;
lenth_val|=i2c_rx_buf[1];
delay(300);
return lenth_val;
}
上面是编程代码，前提是已经下载了 wire.h 库文件，代码中的距离单位为英寸，欢迎实践和分享。
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tof10120飞行时间传感器
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・采用940nm激光；
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・单电源供电；
・txd接口用于设备控制和数据传送；
・无铅，符合rohs指令。
tof10120典型测距范围为100-1800mm，电源电压3-5v，消耗电流35ma，兼容arduino、esp8266、esp32等5v和3.3v控制板，适合-20°c to +70°c等室内外环境。
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根据数据表，tof10120的i2c地址为0xa4，但寻址采用高7bit即0x52，这相当于82。
交通led模块
该模块为司机提供指示，本身带有限流电阻，无需额外连接电阻器。
模块共有4个公头，gnd引脚链接与控制器的gnd引脚，或数字引脚。这样，5v信号将熄灭模块，gnd or low电平信号将启动模块。其中，r标号代表红色led, y标号代表黄色led，g标号代表绿色led，高电平信号时led点亮。
连接电路
首先，按照电路图，5v电源由lm7805三端稳压器提供给arduino nano，后面需要连接一个470uf的去耦铝电解电容器。
其中，5v稳压连接到arduino nano的vin引脚，tof10120激光测距模块的scl、sda引脚分别连接于arduino板子的a5、a4引脚，电源线链接于arduino板子的5v和接地引脚。
信号灯led模块的gnd引脚链接到arduino板子的5号引脚，红色led链接到arduino的4号引脚，黄色led连接到3号引脚，绿色led连接到2号引脚。
pcb设计
接下来，设计arduino nano pcb开发板，母头用于3.3v、12v、5v和接地，左侧作为vero板用来焊接其他电子元件，arduino nano的左右两侧都设计母头来连接跳线，也可连接传感器和电子元器件，例如tof10120传感器和oled显示模块的i2c引脚。
最后，将traffic led模块连接于arduino板子的5、4、3、2引脚，再用公头连来连接tof10120传感器的gnd、vdd、scl、sda引线。
做完上述连接后，就使用下述代码进行i2c寻址：
#include
void setup()
{
wire.begin();
serial.begin(115200);
serial.println(\ni2c scanner);
}
void loop()
{
byte error, address;
int ndevices;
serial.println(scanning...);
ndevices = 0;
for(address = 0; address <= 127; address++ )
{
wire.begintransmission(address);
error = wire.endtransmission();
if (error == 0)
{
serial.print(i2c device found at address 0x);
if (address<16)
serial.print(0);
serial.print(address, hex);
serial.println( !);
ndevices++;
}
else if (error==4)
{
serial.print(unknow error at address 0x);
if (address<16)
serial.print(0);
serial.println(address,hex);
}
}
if (ndevices == 0)
serial.println(no i2c devices found\n);
else
serial.println(done\n);
delay(30000);
}
#include
void setup()
{
wire.begin();
serial.begin(115200);
serial.println(\ni2c scanner);
}
void loop()
{
byte error, address;
int ndevices;
serial.println(scanning...);
ndevices = 0;
for(address = 0; address <= 127; address++ )
{
wire.begintransmission(address);
error = wire.endtransmission();
if (error == 0)
{
serial.print(i2c device found at address 0x);
if (address<16)
serial.print(0);
serial.print(address, hex);
serial.println( !);
ndevices++;
}
else if (error==4)
{
serial.print(unknow error at address 0x);
if (address 0) && (y_inches 3) && (y_inches 6) && (y_inches 10) && (y_inches 20 )
{
digitalwrite(red_pin, low);
digitalwrite(yellow_pin, low);
digitalwrite(green_pin, low);
}
if ( y_inches < 0 )
{
digitalwrite(red_pin, low);
digitalwrite(yellow_pin, low);
digitalwrite(green_pin, low);
}
}
int serial_putc( char c, struct __file * )
{
serial.write( c );
return c;
}
void printf_begin(void)
{
fdevopen( &serial_putc, 0 );
}
void sensorread(unsigned char addr,unsigned char* datbuf,unsigned char cnt)
{
unsigned short result=0;
// step 1: instruct sensor to read echoes
wire.begintransmission(82); // transmit to device #82 (0x52), you can also find this address using the i2c_scanner code, which is available on electroniclinic.com
// the address specified in the datasheet is 164 (0xa4)
// but i2c adressing uses the high 7 bits so it's 82
wire.write(byte(addr)); // sets distance data address (addr)
wire.endtransmission(); // stop transmitting
// step 2: wait for readings to happen
delay(1); // datasheet suggests at least 30us
// step 3: request reading from sensor
wire.requestfrom(82, cnt); // request cnt bytes from slave device #82 (0x52)
// step 5: receive reading from sensor
if (cnt <= wire.available()) { // if two bytes were received
*datbuf++ = wire.read(); // receive high byte (overwrites previous reading)
*datbuf++ = wire.read(); // receive low byte as lower 8 bits
}
}
int readdistance(){
sensorread(0x00,i2c_rx_buf,2);
lenth_val=i2c_rx_buf[0];
lenth_val=lenth_val< 0) && (y_inches 3) && (y_inches 6) && (y_inches 10) && (y_inches 20 )
{
digitalwrite(red_pin, low);
digitalwrite(yellow_pin, low);
digitalwrite(green_pin, low);
}
if ( y_inches < 0 )
{
digitalwrite(red_pin, low);
digitalwrite(yellow_pin, low);
digitalwrite(green_pin, low);
}
}
int serial_putc( char c, struct __file * )
{
serial.write( c );
return c;
}
void printf_begin(void)
{
fdevopen( &serial_putc, 0 );
}
void sensorread(unsigned char addr,unsigned char* datbuf,unsigned char cnt)
{
unsigned short result=0;
// step 1: instruct sensor to read echoes
wire.begintransmission(82); // transmit to device #82 (0x52), you can also find this address using the i2c_scanner code, which is available on electroniclinic.com
// the address specified in the datasheet is 164 (0xa4)
// but i2c adressing uses the high 7 bits so it's 82
wire.write(byte(addr)); // sets distance data address (addr)
wire.endtransmission(); // stop transmitting
// step 2: wait for readings to happen
delay(1); // datasheet suggests at least 30us
// step 3: request reading from sensor
wire.requestfrom(82, cnt); // request cnt bytes from slave device #82 (0x52)
// step 5: receive reading from sensor
if (cnt <= wire.available()) { // if two bytes were received
*datbuf++ = wire.read(); // receive high byte (overwrites previous reading)
*datbuf++ = wire.read(); // receive low byte as lower 8 bits
}
}
int readdistance(){
sensorread(0x00,i2c_rx_buf,2);
lenth_val=i2c_rx_buf[0];
lenth_val=lenth_val<<8;
lenth_val|=i2c_rx_buf[1];
delay(300);
return lenth_val;
}
上面是编程代码，前提是已经下载了 wire.h 库文件，代码中的距离单位为英寸，欢迎实践和分享。
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