基于紅外傳感器的智能車系統(tǒng)設(shè)計-工業(yè)控制
摘要：以飛思卡爾半導(dǎo)體公司的MC9S12DGl28B系列MCU為核心，設(shè)計智能車的系統(tǒng)框架，軟件和硬件的設(shè)計方案。詳細介紹了電源模塊和電機驅(qū)動模塊在設(shè)計過程中遇到的問題和解決方案。
關(guān)鍵詞：智能車；HCSl2單片機；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)汽車控制實驗室在飛思卡爾半導(dǎo)體公司資助下舉辦的以HCSl2單片機為核心的大學(xué)生課外科技競賽。組委會提供一個標(biāo)準(zhǔn)的汽車模型、直流電機和可充電式電池，參賽隊伍要制作一個能夠自主識別路徑的智能車，在專門設(shè)計的跑道上自動識別道路行駛，誰最快跑完全程而沒有沖出跑道并且技術(shù)報告評分較高，誰就是獲勝者。其設(shè)計內(nèi)容涵蓋了控制、模式識別、傳感技術(shù)、汽車電子、電氣、計算機、機械、能源等多個學(xué)科的知識，對學(xué)生的知識融合和實踐動手能力的培養(yǎng)，具有良好的推動作用。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、直流電機驅(qū)動模塊、路徑識別模塊、通訊及調(diào)試模塊、單片機模塊等組成。
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)計采用了多模塊技術(shù)：運用反射式紅外傳感器設(shè)計路徑檢測模塊和速度監(jiān)測模塊；采甩PWM技術(shù)，控制舵機的轉(zhuǎn)向和電機轉(zhuǎn)速：系統(tǒng)還擴展了液晶顯示屏和鍵盤模塊實現(xiàn)人機交互操作，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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2．1 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)對電源部分進行設(shè)計。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，5V的電壓供給單片機系統(tǒng)、路徑識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)計中，考慮到由于電機驅(qū)動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)動電機轉(zhuǎn)動時所引起的電磁干擾，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)過一周所用的時間T，通過公式進行計算即可得到智能車當(dāng)前的運行速度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，
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