基于16位單片機MC9S12DG128的智能車(chē) 控制系統設計與實(shí)現
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2 電路設計
2．1 電源模塊設計
電源模塊要為單片機、傳感器、舵機和驅動(dòng)電機供電。因此需要提供多種電源以滿(mǎn)足各個(gè)模塊的要求。電池在完全充滿(mǎn)之后，其空載電壓只有8 V左右，而且隨著(zhù)電池的消耗，電壓逐漸降低。此外，電機啟動(dòng)及反接制動(dòng)時(shí)的電流很大，也有可能將電池電壓拉得更低。為了避免電源電壓不穩定，影響攝像頭視頻處理電路和單片機的正常工作，本設計使用了DC-DC變換芯片MC34063以及低差壓穩壓器LM2940。MC34063可輸出穩定的8V電壓給CMOS攝像頭，LM2940則可為16位MC9S12DG128單片機、視頻放大及二值化電路提供穩定的5 V電源，從而保證了系統在各種情況下的穩定運行。其電源模塊電路原理圖如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/173539.htm
2．2 直流電機驅動(dòng)模塊設計
直流電機驅動(dòng)采用飛思卡爾公司的5 A集成H橋芯片MC33886。MC33886芯片內置有控制邏輯、電荷泵、門(mén)驅動(dòng)電路以及低導通電阻的MOSFET輸出電路。適合用來(lái)控制感性直流負載(如直流電機)。該芯片可以提供連續的5 A電流，并集成有過(guò)流保護、過(guò)熱保護、欠壓保護電路。通過(guò)控制MC33886的四根輸入線(xiàn)可以方便地實(shí)現電機正轉、能耗制動(dòng)及反接制動(dòng)。圖3是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的H橋電路，圖中，當S1、S4導通且S2、S3截止時(shí)，電流正向流過(guò)直流電機，智能車(chē)前進(jìn)；當S2、S3導通且S1、S4截止時(shí)，電流反向流過(guò)直流電機，利用這個(gè)過(guò)程可以使車(chē)模處于反接制動(dòng)狀態(tài)，從而迅速降低車(chē)速；當S3、S4導通且S1、S2截止時(shí)，沒(méi)有電源加在直流電機上，直流電機電樞兩端相當于短接在一起。由于電機軸在外力作用下旋轉時(shí)。電機可以產(chǎn)生電能，此時(shí)可以把直流電動(dòng)機看作一個(gè)帶了很重負載的發(fā)電機，此時(shí)電機上會(huì )產(chǎn)生一個(gè)阻礙輸出軸運動(dòng)的力，這個(gè)力的大小與負荷的大小成正比，這時(shí)電機處于能耗制動(dòng)狀態(tài)。
本方案采用了兩片MC33886并聯(lián)，一方面減小導通電阻對直流電機特性的影響，另一方面，可以減小MC33886內部過(guò)流保護電路對電機啟動(dòng)及制動(dòng)的影響。直流電機驅動(dòng)模塊的電路原理圖如圖4所示。
2．3 傳感器電路設計
本智能車(chē)采用CMOS攝像頭作為圖像傳感器，以保證賽道信息采集的準確有效。CMOS攝像頭的輸出信號是PAL制式的復合全電視信號，每秒輸出50幀(分為偶場(chǎng)和奇場(chǎng))。由于CMOS攝像頭采集圖像時(shí)，偶場(chǎng)和奇場(chǎng)不是同時(shí)采集的。因此，可以在每場(chǎng)信號都對路徑進(jìn)行識別。
2．4 無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊設計
該智能車(chē)加裝了基于射頻收發(fā)芯片nRF403的無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊，并可在此基礎上實(shí)現MOD－BUS通信協(xié)議，這對測試智能車(chē)參數及程序調試很有幫助。在運行的過(guò)程中，可以將智能車(chē)的各項參數實(shí)時(shí)發(fā)送上來(lái)，而分析智能車(chē)的運行狀態(tài)可以更有針對性地對控制程序進(jìn)行改進(jìn)。事實(shí)上，在調試運動(dòng)參數的過(guò)程中，可以通過(guò)上位機軟件改變Kp、Ki、Kd等參數，而不用重新燒寫(xiě)程序，因而十分迅速而方便。
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