基于激光傳感器的自主尋徑智能車(chē)設計

摘要：設計了一種基于激光傳感器的自主尋徑智能模型車(chē)系統，以飛思卡爾公司1 6位單片機MC9S12XS128為核心控制器；系統采用激光傳感器陣列檢測路徑信息，得到智能車(chē)與路徑的橫向偏差，采用比例控制算法控制舵機轉向，并對直流驅動(dòng)電機進(jìn)行增量式PID閉環(huán)調節控制，從而實(shí)現智能模型車(chē)快速穩定地自主尋徑行駛。
關(guān)鍵詞：智能車(chē)；激光傳感器；MC9S12XS128；比例控制；PID控制

0 引言
智能車(chē)技術(shù)涵蓋了車(chē)輛工程、傳感器、人工智能、自動(dòng)控制、汽車(chē)電子、計算機等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，智能車(chē)的研究在智能交通領(lǐng)域已成為研究熱點(diǎn)。飛思卡爾智能汽車(chē)競賽要求參賽車(chē)模沿著(zhù)仟意給定的黑色帶狀路徑，通過(guò)控制轉向和車(chē)速，在穩定的前提下以最快的速度完成自主尋徑。
本文以此為背景，設計了基于MC9S12XS128微控制器的智能車(chē)系統，采用激光傳感器陣列識別路徑信息，得到智能車(chē)中心線(xiàn)與路徑中軸線(xiàn)的橫向偏差，采用比例控制算法控制舵機轉向，并對直流驅動(dòng)電機進(jìn)行增量式PID閉環(huán)調節控制，從而實(shí)現智能模型車(chē)快速穩定地自主尋徑行駛。

1 智能車(chē)系統總體結構
智能車(chē)系統以飛思卡爾16位單片機MC9S12XS128為核心控制器，該款處理器標稱(chēng)40 MHz總線(xiàn)頻率，片內集成128 KB的FLASH，8KB的RAM，集成8信道脈寬調制模塊(PWM)，10位模／數轉換器(ADC)，周期性中斷定時(shí)器(PIT)，增強型捕捉定時(shí)器(ECT)以及SCI、SPI等多種通信接口，工作溫度范圍大．為-40～125℃，核心控制器性能優(yōu)越，能夠滿(mǎn)足本設計的需求。

智能車(chē)系統主要包括單片機最小系統、路徑識別模塊(激光傳感器陣列)、舵機控制模塊、電機驅動(dòng)模塊、測速模塊、電源管理模塊等，硬件總體設計方案如圖1所示。其中MC9S12XS128控制器是智能車(chē)的核心部件，負責接收激光傳感器陣列獲取的路徑信息、小車(chē)速度、撥碼開(kāi)關(guān)等輸入信息，進(jìn)行數據處理后依據控制策略，輸出相應控制量對舵機和直流驅動(dòng)電機進(jìn)行控制，完成智能車(chē)的轉向、前進(jìn)、減速等功能。