的智能循迹模型车硬件体系的规划办法。该体系以MC9S12XS128为操控中心,选用红外及红外接纳传感器收集途径信息,一起运用内部集成H桥电路的MC33886芯片进行电机驱动,并运用LM331芯片来规划测速电路。此体系可对收集到的途径信息及反应的车速数据进行剖析和处理,能及时操控舵机转向和调整电机转速,然后完结小车的主动循迹功用。
全国大学生“飞思卡尔”杯智能轿车比赛是在规则的模型轿车平台上,运用飞思卡尔半导体公司的8位、16位微操控器作为中心操控模块,经过添加路途传感器、电机驱动电路以及编写相应软件,制造一个可自主辨认路途的模型轿车,依照规则路途跋涉,完结时刻最短者为优胜。该比赛涵盖了操控、形式辨认、传感技能、电子、电气、计算机和机械等多个学科的内容。文中依据此比赛为布景,规划了一套智能车操控体系。本体系针对智能车的途径检测,提出了一种依据激光强反射原理的完结计划,完结了高精度的途径检测作用。该体系运用MC9S 12XS128操控器,对红外接纳传感器收集到的路途黑色引导线的信息与测速模块反应的车速信息进行剖析并处理,然后依据路途前方黑色引导线距车体中心线之间的误差,别离送出操控信号给转向舵机和电机驱动模块,然后操控车辆完结快速安稳的自主循迹行进。
该体系硬件规划首要由MC9S12XS128操控中心、电源办理模块、激光发射及接纳模块、舵机操控模块、直流电机驱动模块、车速检测模块、串口及调试接口模块、数码开关与LED指示模块等组成,整个体系构成一个速度闭环操控体系,其结构如图1所示。图中,拨码开关及LED指示模块首要用于挑选车辆的运转形式,即可在程序中完结几种运转的算法,而经过拨码开关便可完结快速切换,以习惯不同的运转环境。
体系的中心操控板是MC9S12XS128的最小硬件体系。其是由MC9S12XS128芯片、时钟晶振电路、复位电路、BDM接口电路、RS232串口电路、滤波电容、电感及接插件等构成。该S12XS系列单片机是在S12XE系列基础上去掉XGate协处理器的单片机,选用了S12X V2 CPU内核,可运转在40 MHz总线频率上,带有ECC模块、2个SPI模块、2个CAN总线个SCI串行通讯模块支撑LIN总线路外部事情触发中止输入端口,8路16位计数器,8路PWM及16路8位、10位、12位A/D,转化时刻为3s。经过BDM接口可向方针板下载程序,还可完结根本的调试功用,如设置断点、读写内存、读写寄存器、单步履行程序、运转程序、中止程序运转等。别的,经过串口可向PC机上传收集到的途径数据及其他测试数据。
电源模块除了为单片机、传感器、舵机和电机驱动等供电外,还为运算扩大器供应正负双电源。因而需供应多种电压值以满意各模块的要求。别的,规划所运用的Nicd蓄电池在电量足够时,其空载电压约有8 V,而且跟着电池的耗费,电压逐步下降。别的电机发动及回转制动时的电流过大,也可能将电池电压拉至更低。为防止因为电源电压的不安稳而影响单片机和传感器及其信号扩大电路的正常作业,本电源规划运用了DCDC改换芯片MC34063以及低差压稳压器LM2940和LM2990。经过MC34063输出安稳的+8 V电压给激光发射二极管,再由LM2940将+8 V变压为+5 V给运算扩大电路及测速电路供应正电源。而运算扩大器的负电源则经过一个自绕的变压器L2感应输出一个-8 V电压,再经过LM2990稳压成-5 V电压供应。MC9S12XS128单片机和红外接纳电路所需的+5 V电压则由电池电压直接串入LM2940稳压所得。在Nicd蓄电池与电源输入之间还串入了一个共模电感L1作为阻隔,由此电机驱动电路便可衔接电池两头,然后保证电机的动力,而且有用按捺电机发生的高频搅扰串到电源模块中,一起也保证了体系在各种速度下的安稳运转。其电源办理模块电路原理如图2所示。
包含了红外发射传感器和红外接纳传感器两部分。为使小车具有远瞻及高精度的优势,体系选用红外激光二极管HLD780060H7J作为红外发射传感器。此发射器是一种半导体激光二极管,宣布的波长为780 nm,作业电压为DC=2 V,作业电流125 mA,发射功率可达60 mW,反射作用可满意要求,只需加装一套可聚集的透镜,其发射才能不光会加强一倍,且还完结了精度可调的功用,需只要对透镜稍作调理即可调整其聚集精度。而接纳器可选用一种高灵敏度硅光敏三极管。本智能车对途径的检测原理是经过红外激光发射管宣布的红外光在遇到反光性较强的物体后被反射回来,并被光敏二极管接纳,使得光敏二极管的光生电流增大,再将这一改变电流转化为电压信号,由处理器进行A/D转化及比较判别,然后完结反光性不同的两种物体的辨认。
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