采用新型光電傳感器的智能車(chē)控制與研究

速度檢測電路

本文采用增量式光電編碼器來(lái)測量車(chē)速，其輸出脈沖的頻率正比于轉速，可以通過(guò)測量單位周期內脈沖個(gè)數或者脈沖周期得到脈沖的頻率，具有較高的精度。

電源變換電路

智能車(chē)系統配有7.2v的蓄電池，可直接為直流電機供電。單片機、光電傳感器和光電編碼器所需電壓為5v，伺服舵機為6v。這些電壓則由7.2v蓄電池調節得來(lái)。

單片機和光電編碼器通過(guò)穩壓芯片7805穩壓輸出5v電壓供電。光電傳感器數目多、功耗大，對電源穩定性要求更高，故單獨采用效率較高的芯片lm2575對它供電。給舵機供電的芯片選用的是低壓差可調輸出三端線(xiàn)性穩壓器lm1117，片上提供安全操作保護等功能。

軟件設計

軟件設計分模塊實(shí)現，其中主程序包括時(shí)鐘初始化、i/o口初始化、舵機電機初始化、采集信號和控制算法，程序流程見(jiàn)圖7。

實(shí)驗結果及其分析

程序開(kāi)發(fā)過(guò)程中完全采用了組委會(huì )提供的s12核心開(kāi)發(fā)板，它是由mc9s12dg128單片機構成的最小系統。mc9s12dg128屬于hcs12系列單片機，是motorola推出的高性能16位微控制器。它能夠提供32-512kb的第三代快閃嵌入式存儲器，總線(xiàn)速度可達50mhz，外圍時(shí)鐘可達25

mhz。還具備編碼效益、片上糾錯能力，并與mc68hc11和mc68hc12結構編碼向上兼容。mc9s12dg128單片機具有112個(gè)引腳，其中與cpu相關(guān)的引腳都是兼容的。

s12開(kāi)發(fā)板上有構成最小系統的復位電路、晶體振蕩器及時(shí)鐘電路，串行接口的rs-232驅動(dòng)電路，+5v電源插座。單片機中已經(jīng)寫(xiě)入了開(kāi)發(fā)的監控程序。8個(gè)小燈用于調試應用系統。單片機的所有i/o端口都通過(guò)兩個(gè)64芯的歐式插頭引出。

硬件調試時(shí)，分別對各模塊功能進(jìn)行測試，重點(diǎn)調節光電傳感器，它感知黑白線(xiàn)時(shí)輸出信號應不同，感知白線(xiàn)時(shí)經(jīng)過(guò)比較器輸出為低電平，感知黑線(xiàn)時(shí)輸出為高電平。軟件調試時(shí)，可利用bdm開(kāi)發(fā)工具，顯示單片機運行時(shí)其內部存儲器中的數據。

通過(guò)硬件軟件的聯(lián)合調試和實(shí)驗，出現了一些問(wèn)題，但通過(guò)對程序的完善和車(chē)模的重新裝配后效果大大改善。最終車(chē)?？稍谂艿郎涎€(xiàn)運行，但仍存在功耗較大，轉向延時(shí)等問(wèn)題。

結語(yǔ)

本文基于自動(dòng)控制原理，利用探路模塊的道路偏差信號使智能車(chē)實(shí)現尋跡跟蹤，利用pwm技術(shù)控制電機的轉速和舵機的轉向。

本文重點(diǎn)介紹了光電傳感器的排布“w”形布局以及循線(xiàn)控制算法，它們是保證智能車(chē)循線(xiàn)運行的關(guān)鍵。“w”形布局使智能車(chē)具備了道路預測能力，而循線(xiàn)控制算法使得車(chē)體轉向快速正確。

通過(guò)對智能車(chē)仿真和實(shí)驗表明，整個(gè)系統的方案可行，系統的控制策略和軟硬件基本合理?？刂品矫?，雖然經(jīng)典的pid控制在電機調速方面有良好的控制效果，但由于車(chē)模的動(dòng)力學(xué)模型因車(chē)況不同而變化等原因，使得pid控制效果受到影響，以后可考慮采用模糊控制，使算法更加智能化，系統的適應性更強。

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