智能小车设计方案.doc

智能小车设计方案总体设计控制算法软件部分：PWM模块ECT模块AD模块串口模块定时器模块电机、舵机速度检测电光感应器小车道路单片机资源： 硬件部分：设计制作思路：本车采用MC9S12DG128单片机为核心，附加外围接口电路，将光电传感器采集的到的道路信息进行综合判别和处理，并通过速度传感器获得当前小车速度，然后发出指令给电机驱动器（包括舵机和驱动电机）控制小车，从而控制小车速度，准确的根据道路特定路线行驶。快速准确的光电感应器信息采集，快速准确的实时速度控制和单片机进行的综合数据处、理，是小车能够智能实现小车的加速、减速、左右转向。通过车模的组装、传感器的选择与安装、系统电路板的设计与安装、控制算法的设计与调试，从而实现小车自动识别行驶道路，并根据线路实现自动加速、减速和左右转向等功能。1、 路径识别软硬件设计2、 舵机的控制软件设计3、 电机驱动模块设计4、 测速模块设计5、 整体运行控制系统设计6、 串口模块的软硬件设计硬件模块7.2v 2000mA电源电源模块： 6V MC33886W7806LM2596TLM2575 7.2V 2V 5V电机舵机红外发射管霍尔传感器单片机红外接收管 器件：LM2596T LM2575 7806稳压管或LM1117 CS3020型的霍尔元件 红外管可采用ST111（ST168或ST602）收发一体的红外管或ISAL6200和TSOP1738的组合.设计实践：1、 机械设计：（1）光电传感器的布局（2）舵机的安装（3）测速传感器的安装2、 硬件设计：（1）HCS12控制核心（2）电源管理单元（3）路径识别单元（4）车速检测模块（5）舵机控制单元（6）直流驱动机单元3、 软件设计：（1）初始化算法（2）路径离散识别算法（3）路径连续识别算法（4）控制策略及控制算法启动电机由初设初速行驶采集路面信息减速 判断小车位置 N 有 偏 移传感器模块：测速部分：采用霍尔传感器测速，在后车轮粘贴两个小型的永磁体，附近固定一个霍尔传感器，如下图，一个引脚接地，一个接电源，另一个是输出引脚，只要通过一个上接电阻，接至5V电压，就可以形成开关脉冲信号。后轮电机每转一周期，则可以产生两个脉冲信号。然后单片机通过定时器计时器捕获这些脉冲，并计算出小车当前的速度值。输出 M1 J1123 R 磁钢 Vcc 红外传感部分：由于MC9S12MCU具有ATD模块，带有16路AD通道，我们可直接与红外管相接。 R1 R2 Vcc 电机驱动模块：该电机采用PWM波控制，由单片机外接两片MC33886芯片来驱动电机。这里利用两个输入OWM信号给IN1，IN2进而控制电机正向、反向转动。由于单片MC33886驱动能力有限，所以采用两片MC33886并联来增加驱动能力，并减少单片MC33886的发热。调试模块：方案一：将小车运行需测试的各种参数写入,在通过串口读出EPROM(RAM)中的参数用于调试。方案二：也可以用4X4键盘和数码显像管用于显示所需参数，用于调试。需测量参数：1、在直线上的加速度 2、PID控制算法中的比例系数Kp，积分系数Ki，微分系数Kd（注：采用离散型的PID算法，有四个所需参数比例参数，微分时间常数，为积分时间常数，为采样周期。PID中的参数可通过试凑法获得，采用目测小车运行结果，先从大点值开始试，直到达到小车稳定为止。由于方案2增加了键盘扫描程序和数码管显示程序，软件复杂程序增加，所以采用方案1。MCV控制模块：I/O分配：1、 PA口用于小车光电管发光控制；2、 PT用于车速检测的输入口；3、 PB用于显示小车的各种性能参数（串口）；4、 PWMO（PPO引脚）与PWM1（PP1引脚）合并用于舵机的PWM控制信号输出；5、 PWM2(PP2引脚）与PWM3（PP3引脚）合并用于驱动电机的PWM控制信号输出（电机正转）；6、 PWM4（PP4引脚）与PWM5（PP5引脚）合并用于驱动电机的PWM控制信号输出（电机反转）；7、 PAD口用于传感器光电接收管电压信号的输入口。软件部分电机与舵机都使用数字PID控制算法控制。开始 系统初始化 启动电机以初始速度行驶结束注：这里也可以判断小车速度是否减速加给小车加速，即通过中断获得小车当前速度，然后与我们初设的速度对比，没减速说