基于紅外傳感器的智能車系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2011-06-14 10:50:33來源:互聯(lián)網(wǎng)

摘要：以飛思卡爾半導(dǎo)體公司的MC9S12DGl28B系列MCU為核心，設(shè)計(jì)智能車的系統(tǒng)框架，軟件和硬件的設(shè)計(jì)方案。詳細(xì)介紹了電源模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊在設(shè)計(jì)過程中遇到的問題和解決方案。
關(guān)鍵詞：智能車；HCSl2單片機(jī)；紅外傳感器

0 引言
“飛思卡爾杯”智能車大賽起源于韓國，是韓國漢陽大學(xué)汽車控制實(shí)驗(yàn)室在飛思卡爾半導(dǎo)體公司資助下舉辦的以HCSl2單片機(jī)為核心的大學(xué)生課外科技競賽。組委會(huì)提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的汽車模型、直流電機(jī)和可充電式電池，參賽隊(duì)伍要制作一個(gè)能夠自主識(shí)別路徑的智能車，在專門設(shè)計(jì)的跑道上自動(dòng)識(shí)別道路行駛，誰最快跑完全程而沒有沖出跑道并且技術(shù)報(bào)告評(píng)分較高，誰就是獲勝者。其設(shè)計(jì)內(nèi)容涵蓋了控制、模式識(shí)別、傳感技術(shù)、汽車電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械、能源等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，對學(xué)生的知識(shí)融合和實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，具有良好的推動(dòng)作用。我校于2007年8月參加第三屆大學(xué)生智能模型車競賽，并取得三等獎(jiǎng)的好成績。

1 系統(tǒng)分析
智能車系統(tǒng)一般由電源模塊、傳感器模塊、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、路徑識(shí)別模塊、通訊及調(diào)試模塊、單片機(jī)模塊等組成。
本智能車的核心處理單元采用飛思卡爾半導(dǎo)體公司的MC9S12DGl28B系列MCU，系統(tǒng)框圖如圖l所示，本智能車的設(shè)計(jì)采用了多模塊技術(shù)：運(yùn)用反射式紅外傳感器設(shè)計(jì)路徑檢測模塊和速度監(jiān)測模塊；采甩PWM技術(shù)，控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)向和電機(jī)轉(zhuǎn)速：系統(tǒng)還擴(kuò)展了液晶顯示屏和鍵盤模塊實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操作，以便于智能車的相關(guān)參數(shù)調(diào)整。此外，PID尋跡算法結(jié)合ABS(Anti—skid Brake System．：防抱死系統(tǒng))技術(shù)，使我們的小車能在曲折的賽道上以較快的速度穩(wěn)定行駛。


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2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 電源部分硬件各部分所需的電源大小不一樣，為滿足這一要求，本系統(tǒng)對電源部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。供電電源為配發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)車模用7．2V 2000mAh Ni—cd蓄電池，通過穩(wěn)壓芯片分別提供6V、5V電壓以及接地端。6V穩(wěn)壓電路如圖2所示。其中6V電壓供給伺服電機(jī)，5V的電壓供給單片機(jī)系統(tǒng)、路徑識(shí)別的光電傳感器和接收器電路、車速傳感器電路，LCD顯示電路。在電路設(shè)計(jì)中，考慮到由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)所引起的電源輸出不穩(wěn)定(主要為瞬態(tài)脈沖)，在電源輸出端，各芯片電源引腳都加入了濾波電路。為了避免由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所引起的電磁干擾，在印制板上做了敷銅處理，將電路中的“地”與敷銅面相連接。


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2．2 信息采集模塊在該模塊中包括速度信息采集和位置信息采集兩個(gè)子模塊，分別采集智能車當(dāng)前的位置信息和速度信息，并將采集到的信息傳給MCU，其核心是反射式紅外傳感器。測速傳感器安裝于智能車右后輪附近，在靠近車輪的軸上貼一黑白相問、36等分的圓盤，用反射式紅外傳感器檢測黑線，通過對黑色標(biāo)志的記數(shù)可得車輪轉(zhuǎn)過一周所用的時(shí)間T，通過公式進(jìn)行計(jì)算即可得到智能車當(dāng)前的運(yùn)行速度V。
2．3 信息處理模塊信息處理模塊包括信息處理和控制模塊，