基于嵌入式智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

馬建偉

摘要：

本文將詳細(xì)介紹嵌入式智能小車控制系統(tǒng)的整體構(gòu)造，并針對(duì)其內(nèi)部的硬件與軟件進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)，從而較好的展現(xiàn)出當(dāng)前汽車領(lǐng)域的整體發(fā)展，架構(gòu)出未來(lái)汽車的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：

嵌入式智能小車;控制系統(tǒng)設(shè)計(jì);軟件設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：

U463.6;TP23

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：

A

文章編號(hào)：

1672-9129（2020）15-0033-01

引言：當(dāng)前汽車領(lǐng)域的最新研究為智能汽車，其展現(xiàn)出了車輛工程中的自動(dòng)控制與人工智能，為更好的加強(qiáng)汽車的內(nèi)部性能，專業(yè)人員對(duì)其內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行了深入研究，并探索出了其內(nèi)部控制系統(tǒng)的整體發(fā)展。

1嵌入式智能小車控制系統(tǒng)的整體構(gòu)造

在智能小車的控制系統(tǒng)內(nèi)其核心處理器為內(nèi)部高端芯片，借助選頻電路對(duì)其內(nèi)部信號(hào)開(kāi)展科學(xué)檢測(cè)，利用信號(hào)放大相關(guān)電路。專業(yè)人員借助選頻電路收集到的信號(hào)傳送到單片機(jī)內(nèi)的AD口，通過(guò)單片機(jī)處理其內(nèi)部傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)。智能小車控制系統(tǒng)內(nèi)的單片機(jī)可有效收集內(nèi)部信號(hào)或編碼器內(nèi)的信號(hào)等，借助螺旋儀中的加速度計(jì)信號(hào)開(kāi)展均值濾波，借助系統(tǒng)內(nèi)部的多種算法來(lái)得到一項(xiàng)實(shí)際數(shù)值，該數(shù)值可利用脈寬控制的電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)輸出。在進(jìn)行智能小車調(diào)試的過(guò)程中人們可利用WiFi模塊將部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到設(shè)備內(nèi)部的上位機(jī)中，通過(guò)適當(dāng)?shù)挠^察與研究發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)數(shù)據(jù)信息可呈現(xiàn)在器械內(nèi)的液晶顯示屏中。此外，利用WiFi模塊還能收到上位機(jī)傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)，運(yùn)用合適的技術(shù)將其再傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中，加強(qiáng)信息的處理效率，比如，智能小車中的一鍵停車功能就較好的展現(xiàn)其內(nèi)部系統(tǒng)信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程，增強(qiáng)了該類汽車的科學(xué)性。

2優(yōu)化嵌入式智能小車控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)

2.1硬件設(shè)計(jì)。

（1）選頻電路的整體設(shè)計(jì)。依照專業(yè)的電磁場(chǎng)理論，產(chǎn)生電磁場(chǎng)的條件為在其周遭布置相應(yīng)的交變電流，借助上載流導(dǎo)線通過(guò)的電流，其交流電的電流頻率在20kHz左右，100mA為該階段其電流數(shù)值，其生成的電磁波為低頻電磁波，其低頻范圍在3-30kHz之間，屬低頻到工頻，波長(zhǎng)大約在100-10KM間。

通過(guò)電磁學(xué)中的內(nèi)容可知載流導(dǎo)線的周遭會(huì)充滿磁場(chǎng)，技術(shù)人員可在其內(nèi)部放置一套電感線圈，進(jìn)而利用電磁感使其內(nèi)部形成帶有感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，雖然其信號(hào)較弱，但該感應(yīng)電壓也有百毫伏級(jí)。在該磁場(chǎng)空間中還會(huì)帶有多種頻率，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱也各不相同，其信號(hào)若采用直接收集法，其獲取的信號(hào)會(huì)帶有較大噪聲。在開(kāi)展選頻電路的信號(hào)選頻時(shí)，可使用20kHz的交流磁場(chǎng)，繼而有效過(guò)濾噪聲，消除其對(duì)磁場(chǎng)的干擾，此類電路的實(shí)際運(yùn)行狀況。

（2）設(shè)計(jì)信號(hào)中的放大電路。在完成諧振電路的整體設(shè)計(jì)后，由于其電壓值最大為百毫伏，因而技術(shù)人員需進(jìn)一步放大其收集到的信號(hào)。比如，在智能小車的硬件裝置中其內(nèi)部芯片的輸出類型主要為滿擺幅，其理論上的供電電壓值在5V左右，可將該電壓值釋放到最大，并利用放大完成后的電壓值找出其內(nèi)部幅值，其最高壓擺率可在22V/us左右，進(jìn)而較好的滿足了信號(hào)中的電路放大需求。此外，技術(shù)人員還可借助信息技術(shù)中的仿真軟件進(jìn)行放大設(shè)計(jì)，也能達(dá)成電路信號(hào)的放大效果[1]。

（3）設(shè)計(jì)檢波電路。在完成電路信號(hào)的放大后，借助對(duì)硬件系統(tǒng)的研究，該信號(hào)仍屬交變電流中的電壓信號(hào)，若將此信號(hào)交送給單片機(jī)內(nèi)的A/D口，其單機(jī)片內(nèi)的信號(hào)濾波會(huì)更加難以處理。在開(kāi)展電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中技術(shù)人員還需完成檢波電路的設(shè)計(jì)，將其內(nèi)部的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，并傳送到單片機(jī)內(nèi)的A/D口內(nèi)，此電路的設(shè)計(jì)原理依照了倍壓整流的方式，借助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)也可切實(shí)驗(yàn)證該電路電壓的轉(zhuǎn)換度。

2.2軟件設(shè)計(jì)。

（1）設(shè)計(jì)內(nèi)部主程序。在開(kāi)展智能小車軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程中，技術(shù)人員需進(jìn)行主程序設(shè)計(jì)，由于其軟件系統(tǒng)較復(fù)雜，在進(jìn)行主程序設(shè)計(jì)期間需保證其各個(gè)模塊的初始化，改善其運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)運(yùn)行時(shí)的中斷程序來(lái)了解主程序內(nèi)部子程序的運(yùn)行態(tài)勢(shì)。

具體來(lái)說(shuō)，在實(shí)行中斷設(shè)計(jì)的過(guò)程中，借助單片機(jī)內(nèi)定時(shí)器的中斷來(lái)完成其子任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)，比如，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的計(jì)數(shù)值在1時(shí)，該單片機(jī)可適時(shí)接收傳感器內(nèi)的信號(hào)，并進(jìn)行A/D的采集活動(dòng)，在完成信號(hào)的均值濾波后運(yùn)用函數(shù)法開(kāi)展信號(hào)的處理;若計(jì)數(shù)值在2時(shí)，其接收到的傳感器數(shù)據(jù)會(huì)與濾波進(jìn)行互補(bǔ)，并獲取智能小車精確的運(yùn)行狀態(tài)，利用調(diào)用函數(shù)完成小車平衡的控制;若計(jì)數(shù)值在3期間借助相關(guān)函數(shù)可分析出小車在運(yùn)行道路中出現(xiàn)偏離，利用函數(shù)模型可推斷出小車正確的行駛路線，從而改善其整體的運(yùn)行態(tài)勢(shì)。

（2）設(shè)計(jì)智能小車的姿態(tài)。在計(jì)算智能小車的姿態(tài)算法時(shí)，技術(shù)人員需找到準(zhǔn)確的角度信息，在采用螺旋儀角的速度時(shí)利用合適的積分運(yùn)算能找出其信息速度存有的偏差，并通過(guò)科學(xué)算法改善其累計(jì)誤差獲取小車精準(zhǔn)的姿態(tài)信息。在開(kāi)展姿態(tài)算法的過(guò)程中技術(shù)人員可采用加速度計(jì)對(duì)螺旋儀積分與角度信息進(jìn)行詳細(xì)比較，在放大其產(chǎn)生的誤差后借助合適的比例進(jìn)行運(yùn)算，從而得到小車精準(zhǔn)的積分[2]。

（3）設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)內(nèi)的上位機(jī)。由于上位機(jī)軟件能較快獲取PC機(jī)的IP地址，也能適時(shí)處理其內(nèi)部的信息協(xié)議，因而其內(nèi)部的整體設(shè)計(jì)在軟件系統(tǒng)中較為重要。首先，技術(shù)人員借助上位機(jī)可通過(guò)IP地址函數(shù)的轉(zhuǎn)換改變其網(wǎng)絡(luò)地址，并將該類字符或數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在系統(tǒng)控件中，進(jìn)而在上位機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中就能隨時(shí)接收到PC機(jī)內(nèi)部的IP地址。其次，上位機(jī)利用函數(shù)的讀取還能高效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。最后，通過(guò)對(duì)函數(shù)的截取上位機(jī)還能斬獲數(shù)據(jù)包內(nèi)部的字節(jié)數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)內(nèi)部的多種功能判斷出邏輯函數(shù)的真實(shí)性，借助相關(guān)程序處理其接收到的數(shù)據(jù)，并將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)截圖放置到顯示屏中，在了解上位機(jī)運(yùn)行的整套流程后，智能小車的軟件系統(tǒng)將獲得更快發(fā)展。

總結(jié)：綜上所述，為科學(xué)的控制智能小車的正常運(yùn)行，技術(shù)人員借助其內(nèi)部芯片對(duì)其硬件與軟件系統(tǒng)進(jìn)行了整體化設(shè)計(jì)，在增強(qiáng)小車的運(yùn)行水準(zhǔn)后，其控制系統(tǒng)的發(fā)展會(huì)更為平穩(wěn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂純.基于ARM嵌入式的智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].河南科技，2019（29）：17-20.

[2]潘曉貝.基于ARM嵌入式的智能小車的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2018，45（03）：136-137.