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摘要：本智能丰控制系统采用飞思卡尔16位单片机作为唯一的核心控制单元，加以直流电机、舵机、光电传感器和电源电
# q- ^* G; v: g$ k路以厦其他电路构成。由安装在车前郝的反射式红外传感器负责采集信号，并将采集到的电平信号传入核心控制单元，板·心控制# X5 t7 i/ y6 G
单元对信号进行判别处理后，由PWM4发生模块发出PWM波，分别对转向舵机扣直流电机进行控制，完成智能车的转向与前
* |$ o% t, f1 O8 n7 V* N0 n+ m$ m进。智能车后轮上装有霍尔传意器，用来采集车轮转速反馈的脉冲信号，井经由核心控制单元进行PID控制算法处理后会自动调
; Q3 q3 x+ m9 c5 J$ e+ X/ W7 I节输入到电机驱动模块的PWM波占空比，从而控制小车的速度。寻迹由RPR220型光电管完成。
9 y% @: t' O9 J8 q5 w) U: VI前言. `, e p4 F$ |* m) d0 y8 s
随着计算机技术和信息技术的发展，智能车的应用越来
& B! \# K8 S: {9 E, `( w3 f越普及。它不仅应用于各种特殊环境中，而且广泛应用在工业
% F" l+ ^; N( Z2 w3 q生产和汽车制造，并且正在逐步渗透到了日常生活。智能车使/ x+ ^. C @% t
机动车的动力性能、操控性能、安全性能舒适性能等各个方面- M, Y5 v7 E+ ?1 d$ G( ]9 b
的改进和提高。智能巡航、躲避运行过程中的各种障碍物都将& ]) k$ @ N) \6 c1 M
依赖于机械系统及结构和信息技术问的完美结合。本文着重6 [. l1 M$ A. }5 {
介绍一个基于MC9S12DGl28单片机智能车原理及控制电路
8 O [. [1 t6 O7 v/ t0 O! a设计、电机和驱动电路、避障电路模块、电控系统模块设计与$ i1 M9 {/ p5 E% Q# b$ L& u7 \
实现方式。本智能车控制系统采用MC9S12DGl28作为唯一' s$ x) K& D$ I g+ Y6 ~# L8 D
的核心控制单元，由安装在车前部的反射式红外传感器负责5 s8 b- x; S4 T4 z! n
采集信号，并将采集到的电平信号传人核心控制单元，核心控
1 Z- Y7 Z8 f/ C8 J2 G2 A U& f+ e制单元对信号进行判别处理后，由PWM发生模块发出PWM2 E) X& B) H; i% {/ O2 Z( h2 z
波，分别对转向舵机和直流电机进行控制，完成智能车的转向
( ~9 P0 J" S/ X) ]- K与前进。智能车后轮上装有霍尔传感器，用来采集车轮转速反- x' S" u0 K& `* u8 L( S" h& i
馈的脉冲信号，并经由核心控制单元进行PID控制算法处理9 d; ^! E9 ^4 f5 N \ B
后会自动调节输入到电机驱动模块的PWM波占空比，从而
' e2 L9 c; Z! s& R4 g控制小车的速度。该方案设计巧妙，硬件电路简单．经过测试# |/ `5 g4 o+ T# l* L2 ^5 k
该系统性能稳定，较好地达到了各项指标。
% D+ u) G+ L) O7 ]( x1 d2方案设计和硬件组成
' q& M4 |% X0 h% h0 |5 m本智能车采用C768车模，以飞思卡尔单片机为控制核
( e% p7 `+ q* o, K. h. q h心，该器件是一款性能优良的单片机，包含一个16位中央处
; c! Y- ] X+ \: U理单元、64KB Flash用于保存小车的运行过程的状态参量、
; ?& s1 {+ M# }. z4KB RAM、1KB EEPROM、两个异步串行通信接口和一个同5 S9 R, S, s# k1 R) j8 C9 h8 `
步串行接口等丰富资源，能够满足本设计的需求，该器件具有
( `/ }. Z1 E# q, u+ L% T8 R良好的稳定性，使得智能车能够在复杂的路面上及恶劣的工; B! Q& }& R1 L6 W2 J' d
业现场使用。电源由7．2V的配用电池提供。由于小车系统有
* z" m( }! P0 E3 M2 z }它的特殊性，要求能在一个较宽的电平范围内正常工作，仅靠
2 h4 `" h1 b9 f a5 u" |/ S( g单一电池供电，电量不稳定。因此智能车经过稳压芯片
$ c" Z' [% B& M, x. ~1 n, aLM2940CT一5稳压后，输出5V电压，分别对以下几个模块进
1 k5 L; m. m7 a5 J- T0 H, z行供电；单片机、转向舵机、霍尔传感器和光电管。智能车主要
. ^1 m8 {6 q6 Q( u% l) p由路径识别模块、转向控制模块、其他电路模块等组成。系统
" ~: @5 ^* ?$ W7 {2 z2 o的结构图如图1所示。
1 E- Z/ r6 E7 i/ N: d( G1 d/ c
! }0 [* ?$ z# g模块功能
( P1 k& C5 P) y6 ?! I3 w图1 系统的结构图
\9 b! K4 u. k(1)、路径识别模块：路径识别使用直流反射式红外光电) w9 \/ q; v; l; w" c
管方案，所有传感器在车前进行一字形排列，将路径信息以数
( W# G/ O8 R' D$ }字信号的形式传送给mcu，并根据高电平的位置判断黑线的# t( L& ?/ F" Q
位置。9 t9 R( N7 Z- N) A) f, o1 I
(2)转向控制模块：舵机(伺服电机)的转动会转化为转向& }1 P( D: _9 K, Q: R
拉杆的横向移动，从而带动车轮的转动，控制模型车的前进方
+ }8 U+ z# E z1 J: O( V% q* Q! {! s向。对舵机的控制采用的PID控制。根据黑线的位置，MCU向0 S+ u, ~% \( |; U; d
舵机输出相应占空比的PWM信号波．5 }& C& T1 F5 T- t5 t2 o6 ]
(3)行驶车速控制模块：这部分主要由驱动芯片L298N、
4 ?* |2 x5 ]1 m/ e- n. L直流电机和速度传感器(霍尔传感器)组成，形成对车速的闭9 R; q- V. |) z4 D+ r, v) p! t
环控制。根据红外光电管所传送的路径信息，判断车所处的运
4 H0 e5 V+ d% X# u3 M4 f7 ?5 c行状况(转弯、直行)，并合理地调整PID的三个主要参数，达
; `: L. C$ J& F( @: o到响应迅速并消除静态误差的目的。
/ ?7 v! B) g, O(4)其他电路模块：采用LM2940CT--5稳压电路将电源& z P# }7 E& P- A9 ^
电压转为5V的稳定电压为单片机、舵机、霍尔传感器和光电! [$ s* g% e+ C8 H5 W* s A5 \0 R) K
管供电。
# X2 R& @% ]" a4电路设计2 i0 f4 g& p5 p" Y* @ k4 u
(1)电源模块设计2 T; a; t8 w: e& ~0 b
电源管理模块是系统硬件设计中的一个重要组成单元，6 X5 x% K$ Z: e' Q% h+ h8 g8 D2 H
要保证使整个系统供电充足稳定。电源由7．2V的配用电池提7 b0 |2 W1 @. E
供，其原理图如图(2)所示。本系统采用7．2V电池供电。为满" s6 a5 S' X. u7 _/ {# K8 U
足系统各单元正常工作的需要，用稳压管芯片LM2940CT一57 V1 w, S$ x: X3 V9 V1 I
将电源电压稳压到5V。给单片机、舵机、霍尔传感器、光电管、
8 i! ]* b0 w1 |2 T' f/ Z) a; i单片机系统电路、路径识别的光电传感器电路、车速检测的旋
2 }4 }2 j! F9 ?; Y" J1 a% }转编码器电路和驱动芯片L298N电路供电。
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发表于 2020-1-13 10:03
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