基于電磁傳感器的智能車(chē)控制系統設計

摘要：文中介紹一種基于電磁傳感器路徑識別的智能車(chē)控制系統，系統采用Freescale16位單片機MC9S12XS128為核心控制器，利用4個(gè)電磁傳感器構成的傳感器陣列采集路面信息，單片機獲得傳感器采集的路面信息和車(chē)速信息后控制智能車(chē)的舵機轉向，同時(shí)對直流電機進(jìn)行調速，從而實(shí)現智能車(chē)沿給定的賽道快速平穩的行駛。實(shí)驗證明：系統設計可靠，智能車(chē)運行良好。
關(guān)鍵詞：電磁傳感器；智能車(chē)；MC9S12XS128單片機；路徑識別

智能車(chē)輛是一個(gè)集環(huán)境感知、規劃決策、自動(dòng)駕駛等多種功能于一體的綜合控制系統。“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車(chē)競賽以迅猛發(fā)展的汽車(chē)電子為背景，是涵蓋了控制、模式識別、傳感技術(shù)、電子、電氣、計算機、機械以及車(chē)輛工程等多個(gè)學(xué)科交叉的科技創(chuàng )意性比賽。本文以此為背景，基于MC9S12xS128單片機設計了一種智能車(chē)系統

1 系統的總體設計方案
1．1 系統的總體構架
系統的硬件框架如圖1所示。系統以飛思卡爾公司的16位單片機MC9S12XS128為控制核心，由電源管理模塊、賽道信息采集模塊、車(chē)速檢測模塊、電機驅動(dòng)模塊、舵機控制模塊和調試模塊組成。單片機通過(guò)電磁傳感器采集道路信息，根據算法分析得出此時(shí)的智能車(chē)與賽道的偏離狀況，然后再據此采用一定的控制算法控制智能車(chē)的舵機轉向和直流電機的速度，從而實(shí)現智能車(chē)對路徑的自動(dòng)識別和尋跡。

1．2 MC9S12XS128芯片介紹
MC9S12XS128單片機的特點(diǎn)有：采用增強型的16位S12XCPUV2，片內總線(xiàn)時(shí)鐘可達40MHz；具有128 k的Flash，8 k的RAM以及8 k的EEPROM存儲器，具有2個(gè)SCI，1個(gè)SPI，1個(gè)8通道定時(shí)器，2個(gè)8通道可調轉換精度的A／D口，1個(gè)8通道的PWM模塊，91個(gè)離散數字I／O口，1個(gè)MSCAN模塊。該芯片具有速度快、功能強、成本低、功耗低等特點(diǎn)，能夠實(shí)現控制電機轉速、舵機響應、速度采集、路徑識別等功能。

2 系統的硬件部分設計
2．1 電源管理模塊
電源管理模塊的功能是對電池進(jìn)行電壓調節，為各個(gè)模塊正常工作提供可靠的工作電壓。設計中除了考慮電壓范圍和電流容量外，還要在電源轉化效率、降低噪音、防止干擾等方面進(jìn)行優(yōu)化。本系統小車(chē)全部硬件電路的電源采用7．2 V、2000mAh鎳鎘蓄電池提供。由于電路中的不同電路模塊所需要的工作電壓和電流容量各不相同，因此將充電電池電壓轉換成3．3 V、5 V和7．2 V三個(gè)檔，各模塊和電源的關(guān)系圖如圖2所示。其中采用LM2596—5．0作為5 V的穩壓芯片，采用LM2596—3.3作為3．3V的穩壓芯片，電路圖如圖3所示。

2．2 賽道信息采集模塊
賽路信息采集模塊是系統信息輸入的重要來(lái)源，相當于智能小車(chē)的“眼睛”，主要負責將小車(chē)當前或前面位置的賽道信息輸出給主控芯片處理；本系統使用4個(gè)電磁傳感器采集賽道信息。