一項基于光電管路徑識別的智能車(chē)系統設計

　引言

　　隨著(zhù)控制技術(shù)及計算機技術(shù)的發(fā)展，智能車(chē)系統將在未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中扮演重要的角色。本文所述智能車(chē)尋跡系統采用紅外反射式光電管識別路徑上的黑線(xiàn)，并以最短的時(shí)間完成尋跡。通過(guò)加長(cháng)轉臂的舵機驅動(dòng)前輪轉向，使用符合PI算法的控制器實(shí)現直流電機的調速。為了使智能車(chē)快速、平穩地行駛，系統必須把路徑識別、相應的轉向伺服電機控制以及直流驅動(dòng)電機控制準確地結合在一起。

　　1 硬件設計

　　本系統硬件部分以飛思卡爾公司的16位微處理器MC9S12DG128為控制核心，由電源模塊、主控制器模塊、路徑識別模塊、車(chē)速檢測模塊、舵機控制模塊和直流驅動(dòng)電機控制模塊組成。系統硬件結構如圖1所示。

　　1.1 主控制器模塊

　　本系統主控制器模塊采用的MC9S12DG128主要特點(diǎn)是功能高度集中，易于擴展且支持C語(yǔ)言程序設計，從而降低了系統開(kāi)發(fā)和調試的復雜度。

　　1.2 電源模塊

　　本系統由7.2V/2000mAh的Ni-cd蓄電池組直接供電。鑒于單片機系統的核心作用，主控制器模塊采用單獨的穩壓電路進(jìn)行供電；為提高舵機響應速度，將電源正極串接一個(gè)二極管后直接加在舵機上；電機驅動(dòng)芯片MC33886直接由電源供電。通過(guò)外圍電路整定，電源被分配給各個(gè)模塊。電源調節分配圖如圖2所示。

　　1.3 路徑識別模塊

　　路徑識別模塊采用收發(fā)一體的紅外反射式光電管JY043作為路徑的基本檢測元件。本系統選用11個(gè)JY043按“一”字形排列在20cm長(cháng)的電路板上，相鄰兩個(gè)光電管之間間隔2cm。因為路徑軌跡由黑線(xiàn)指示，落在黑線(xiàn)區域內的光電二極管接收到的反射光線(xiàn)強度與白色的不同，所以根據檢測到黑線(xiàn)的光電管的位置可以判斷行車(chē)方向。光電傳感器尋跡的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單、信號處理速度快。在不受外部因素影響的前提下，光電管能夠感知的前方距離越遠，行駛效率越高，即智能車(chē)的預瞄性能越強。圖3為其硬件原理圖。