基于飞思卡尔单片机的光电智能小车设计-论文.pdf

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1、第35卷第4期华北水利水电大学学报(自然科学版)Vo1．35No．42014年8月JournalofNorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower(NaturalScienceEdition)Aug．2014DOI：10．3969／j．issn．1002—5634．2014．04．018基于飞思卡尔单片机的光电智能小车设计夏斌，郭树满，郭朋彦，邹栋，张纯梁，满达(1．河南农业大学信息与管理科学学院，河南郑州450002；2．华北水利水电大学机械学院，河南

2、郑州450045)摘要：随着自动控制技术的飞速发展，无人化装备得到了越来越广泛的应用，智能车辆成为未来汽车产业的重要发展趋势．为实现车辆的无人操控功能，利用飞思卡尔单片机控制原理设计了一款光电智能小车．该车采用16位MC9S12XS128芯片作为主控制器，通过光电传感器采集道路信息，采用s—D5型号舵机实现小车转向，使用BTS7970半桥驱动芯片组成电机驱动模块，采用光电编码器实时监测车速，采用LM2940系列线性稳压芯片设计电源管理模块．主控制器对所采集的数据进行分析处理，并采用修正的PID控制算法调节驱动电

3、机的转速和转向舵机的角度，实现对智能车行驶速度和运动方向的闭环控制，使其以设定的目标速度沿着道路快速稳定地自动行驶．关键词：光电智能小车；飞思卡尔单片机；智能循迹；光电传感器中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1002—5634(2014)04—0075—04智能汽车是未来汽车的重要发展方向，它集车1．2底盘的改进辆技术、人工智能、自动控制、计算机技术、传感器技此次设计的目标道路较为平整，为了确保其他术、通信技术、信息融合技术等于一身，一定程度上部件的稳定性，去掉原有底盘上的减振器，将底盘下代表了一个

4、国家的自动化与智能化水平¨．智能车体固定牢固，以保证该车在行驶过程中平稳无晃车辆包括摄像头、光电传感器、电磁等多种动．将舵机的位置前移以提高前轮的灵敏度．类型一．2系统的硬件设计文中以飞思卡尔l6位微控制器MC9S12XS128为控制核心，制作了一台能够自主循迹的光电式智硬件电路是控制系统的基础．为了给智能车提能小车，在实验室条件下能够实现自主循迹及避障供一个稳定、可靠的硬件平台．该硬件系统采用模块行驶等功能．化设计，即由MC9S12XS128-6]最小系统模块、电源管理模块、驱动电机模块、舵机驱动模块、激光传

5、1机械系统设计感器模块、车速检测模块等组成，系统为一个闭环控机械性能对智能车的行驶稳定性有很大的影制系统，如图1所示．响，是整个系统设计的基础．该智能车底盘采用现有的车辆模型，购买时已组装好，只需对其相关部分进IlR通S2讯3行调整与改造．1．1前轮的调整MC9S12XSl28主销后倾可提高小车的行驶稳定性，主销内倾核心控制芯片使转向轮具有自动回正功能，前轮外倾可以减少汽车重载时的离地间隙和锁紧螺母的载荷．根据这些毒电机广——动电机模块IlIl舵E机L驱动明模惧块驮要求，对前轴左右车轮分别作出调整．图1系统整体

6、框图收稿日期：2013—12—28基金项目：河南省教育厅科学技术研究重点项目(13A460693)．作者简介：夏斌(1980一)，女，河南郑州人，讲师，主要从事嵌入式系统与自动化方面的研究76华北水利水电大学学报(自然科学版)2014年8月路、复位电路，RS232通信接口、BDM调试接口及插2．1MC9S12XS128最小系统模块件等，如图2所示．最小系统模块包括MC9S12XS128芯片、晶振电VVRLOR茧磊PP3／PWM3缉需Hl2学RB一～2。4，6¨l0981％64姿V1032098765432●09

7、8765432一=一一一一墨!_R8黜：2—C22nc3口I=％=]_c—32_．=I％=1I@22搴=：1c％17i．一v一¨图2最小系统原理图2．2电源管理模块的行驶速度．驱动电机模块采用2片BTS7970驱动电源管理模块为该智能车各控制模块提供稳定芯片构成H桥电路来控制电机的转向与转速．驱动的电源．智能小车靠一个功率较大的直流电机在后芯片利用单片机输出的PWM波，把蓄电池输出到桥驱动，较好路面工况下车辆加速时电机的瞬时电驱动电机的7．2V电压调制为频率一定、占空比可流将超过10A，这会对整个供电系统造成很

8、大冲变的电压序列，通过改变PWM信号的占空比，来控击．为了减小这种冲击，系统采用多路供电的方式来制驱动芯片的输出电压．为了防止电机在正反转交减少各模块问的相互干扰．系统中使用的电源主要替过程中产生的反串电压通过PWM控制口烧坏单有7．2V和5．0V两种．供电电池产生的7．2V电压片机，在单片机PWM输出口和驱动芯片的输入端直接经1路去耦滤波连接到电机驱动上，另4路分之间添加6N137光