智能小車控制器設(shè)計(jì)

摘 要：設(shè)計(jì)一種以MC9S12XS128單片機(jī)為控制核心、MC33886為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、E6A2光電編碼器為車速檢測(cè)元件、TCRT5000紅外光電開關(guān)管為路況探測(cè)器以及電源變換電路和方向舵機(jī)等構(gòu)成控制器的硬件電路，并對(duì)對(duì)智能小車控制器的軟件算法等進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：智能小車；E6A2光電編碼器；增量控制算法

前言

近年來， 伴隨著現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、電力電子技術(shù)的發(fā)展，智能化的交通已成為熱門研究課題。為了更逼真的模擬智能車輛，智能小車設(shè)計(jì)飽含集感知、運(yùn)動(dòng)、規(guī)劃、決策、控制與執(zhí)行等多功能于一體的智能控制系統(tǒng)， 涉及到傳感器技術(shù)、微處理器控制、信號(hào)處理、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、人工智能、電源變換等設(shè)計(jì)研究。

1 控制器硬件設(shè)計(jì)[1] [2]

控制器采用模塊化設(shè)計(jì)，由單片機(jī)小系統(tǒng)、電源變換、車速檢測(cè)、環(huán)境感知器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、方向舵機(jī)、狀態(tài)顯示、無線通訊模塊等構(gòu)成。硬件總體構(gòu)成如圖1所示。

1.2 環(huán)境探測(cè)

選擇15只紅外收發(fā)對(duì)管TCRT5000 作為環(huán)境感知傳感器，15只紅外傳感器成“W”字排開作為智能小車的導(dǎo)航單元，安裝在車體的前端。單只傳感器對(duì)路徑信息采集電路如圖3

1.4方向舵機(jī)[2]

本設(shè)計(jì)采用的是Futaba S3010型號(hào)的舵機(jī)，它是一個(gè)脈寬位置隨動(dòng)系統(tǒng)，通過內(nèi)部位置反饋，可使它的舵盤輸出轉(zhuǎn)角正比于給定脈寬控制信號(hào)。它由舵盤、減速機(jī)構(gòu)、位置反饋電位計(jì)、執(zhí)行電機(jī)和控制電路板組成，在負(fù)載力矩小于其額定輸出力矩的情況下，它的輸出轉(zhuǎn)角就會(huì)正比于給定的脈沖寬度。

1.5 電源變換

電源變換電路為智能小車系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的電源，系統(tǒng)采用分布式供電形式，能有效減少各電路模塊之間的干擾，如圖5所示。具體變換電路如圖6。

1.6 單片機(jī)系統(tǒng)[5]

本系統(tǒng)的核心控制板實(shí)質(zhì)上是MC9S12XS128的最小硬件系統(tǒng)。它由MC9S12XS128芯片組，時(shí)鐘晶振電路、接口電路、復(fù)位電路及接插件等構(gòu)成。

2 控制器的軟件算法

本設(shè)計(jì)軟件主程序流程如圖7，采用C語言編程

3 結(jié)束語法

根據(jù)以上研究原則，設(shè)計(jì)的控制器主要電路如圖8。本文設(shè)計(jì)的智能小車控制器使用MC9S12XS128單片機(jī)為控制核心，利用無線串口方式和上位機(jī)通訊。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明智能小車具有自動(dòng)識(shí)別路徑、良好的機(jī)動(dòng)性能。

參考文獻(xiàn)

[1]師樹恒，孫明，師素娟 基于MC9S12XS128的智能循跡小車設(shè)計(jì)[J]. 自動(dòng)化與儀表2012（4）：50-51

[2]段穎康.基于MC9S12XS128單片機(jī)的智能循跡小車的硬件設(shè)計(jì)[J].電子元器件應(yīng)用 2010，12（1）：33-35.

[3] 董宗祥， 石紅瑞， 楊杰 嵌入式智能小車測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制.2010.18（ 2）：357-358

[4] 王興 賈曉虎，郝春麗 基于增量式光電編碼器位移傳感器研究[J].電子設(shè)計(jì)工程 2012，3（4）：155-156.

[5]飛思卡爾公司MC9S12- XS128單片機(jī)手冊(cè)

作者簡(jiǎn)介：姚奉嘉（1991-），男，湖北天門，本科，研究方向：電氣自動(dòng)化。