基于MC9S12DG128控制器的智能寻迹车的设计与实现.pdf
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1、第卷第期 年月 郑州轻工 业学院学 报自 然 科学版 洲 文章编号 只 一一以为一 基于控制器的智能 寻迹车的设计与实现 云 康 , 冯振伟 郑州轻工业学院机电工程学院 , 河南郑州 摘要 采用红外检刚 方式 , 并基于控制器 , 设计了智能寻迹车通过红外传感器检测 道路的引导线信息 , 如有偏 离则控制器控制舵机输出转角进行方向调整 , 从而达到智能跟踪引导线 的设计要求测试结果表明 , 该车抗光线干扰能力强 , 程序代码少 , 能够准确跟踪 引导线运行 关键词 红外检测微控制 器控制智能车 中图分类号 二 文献标志码 一 , 几 一 犷咭 , 郡 忍 哪彻 动几介以 , 腌脚乒彻“ , ,
2、 斤 , , 邵 , 一 加斌 引言 智能汽车又名轮式移动机器人 , 可作为安装有 特定设备的交通载体 , 使用在科学探索 、 工业生产 等场合目前 , 智能汽车的研究重点主要集中在视 频检测及基于其上 的目标检测 、 跟踪 、 避障等本文 拟针对具有黑色引导线并带有弯道 、坡道 等特定道 路 , 基于微控制器 , 设计能够自动识 别路径并跟踪行驶的智能模型车 系统设计 将处理器引人到智能 车 的开发中 , 设计思路为 由安装在智能车前端的传 感器检测道路黑色引导线信息 , 并将检测 到的信号 经过调理后送到智能车控制器 , 由此判断车身与引 导线的相对位置 , 如有偏离则根据算法控制舵机进
3、行方向调整 , 同时控制驱动电机跟踪引导线稳定行 驶 系统结构框图如图所示 卜, 收稿日期 一一 作者简介云康毅一 , 男 , 河南省祀县人 , 郑州轻工业学院助教 , 硕士 , 主要研究方向自动化测童 、测 试与控制 系统 第期云康等 基于控制器的智能寻迹车的设计与实现 道路检测模块 舵机驱动模块 速度检测模块 系统核心 控制器 电机驱动模块 加速度检测模块 调试接口模块 电源模块 舵机驱动电路 舵机驱动电路主要控制智能车根据道路形状 进行转向 舵机本身是一个位置随动系统 , 由舵盘 、 减速齿轮组 、位置 反馈电位计 、 直流电机和控制电 路组成 , 通过内部设计可以使舵盘输出转角正比于
4、给定的控制信号设计选择的舵机型号为四 控制信号是周期为 , 的信号 , 脉 冲宽度决定舵机输出的转角 舵机输出转角与控制 信号脉宽的关系如图所示 。 权淤 图系统结构框图 硬件设计 电源电路 电源模块为系统其他电路的可靠运行提供电 源保障车载主电源为 , 灯 的可充电镍锡 蓄电池 电路主板需要 , 电压供 电 , 可以分别采用 , 和块型 一 升压集成电路实现 , 道路检测电路 道路检测电路主要提取引导线相对于智能车 的偏移量 、方 向 、 曲率等信息 , 是实现智能车沿道路 自动运行的信息保障本设计采用红外检测方式 , 实时检测引导线的位置红外检测方式是指用红外 发射管发射红外线照射道路 ,
5、 由于道路表面与中 心 引导线具有不同的反射强度 , 故通过合理安排红外 发射接收管的空间位置即可检测到智能车前方的 道路信息 一 本设计选择公司 的 集成红外传感器 , 该器件灵敏度高 、可靠性好 红外 检测原理如图所示该检测电路元件参数的设置 会对车辆的道路适应性产生较大影响 , 最佳状态 是 , 在一定范围内 , 传感器既不进人饱和状态又能 够很好地识别引导线 一 鄂 图红外检测 电路图 图舵机输出转 角与控制信号脉宽之关系图 由图可知 , 设为舵机输出角度 , 是斜率 , 为脉宽值 , 设公式 二 , 将点 , 和 , 代人得 , 一 一 , 所以 一 求上式的反函数可得 舵机采用控制
6、 , 将脉宽换算成 占空比得 以刃科 上式可为控制程序提供占空比数据 电机驱动电路 车身后置驱动电机是整个智能车的动力来源 , 本模块电机型号为一电机驱动电路是控制 电机加速运行 、减速制动 的核心模块 , 采用控 制技术 笔者选择集成全桥驱动芯片 , 驱 动电路如图所示 速度检测 电路 为了使智能车能够稳定跟踪引导线的运行 , 除 了要控制前轮转向舵机外 , 还需要控制车速 , 使智 能车在急转弯时不至于因速度过快而冲出道路设 计采用磁电式检测方法 , 即将自制的沿圆周均匀嵌 人粒磁钢片 的圆盘固定在智能车后轮轴上 , 采 郑州轻工 业学院 学 报自 然 科学 版 年 氏 氏 已 图电机驱动
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- 基于 MC9S12DG128 控制器 智能 寻迹车 设计 实现
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