智能车培训之一-概况

智能车系统简介培训安排

一、认识智能车

1、智能车组成

2、机械组件

3、智能车转向及驱动

二、智能车信息获取技术（1）

1、基于电磁传感器的路径信息获取

2、速度信息获取

三、智能车信息获取技术（2）

1、基于CCD/CMOS传感器的路径信息获取

2、基于光电传感器的路径信息获取培训安排

四、智能车控制算法

1、转向算法

2、驱动控制算法

3、车身平衡控制算法

五、认识智能车控制器—MC9S12DG128

1、组成及基本概念（中断、堆栈、定时器等）

2、基本外围部件（数字I/O等）

3、最小系统设计

六、智能车制作之软件——C语言开发

概述基本结构及组成路径识别电机控制舵机控制速度测量电源设计

机械布局

控制方案/1概述—什么是智能车1概述—跑道信息1概述—分类（电磁）1概述—分类（光电）1概述—分类（摄像头）2基本结构路径识别CCD、光电电磁电机控制

舵机、电机速度检测单片机电源管理信息处理及控制算法３路径识别

任务检测车道相对车模的偏移量、方向、曲率等信息目标

获取更多、更远、更准确的车道信息检测方式：光电检测视频检测电磁检测３.1路径识别----光电检测激光管红外管激光阵列供电方式：直流电压OR脉冲电压放大电路单排OR双排直线排列OR曲线排列均匀OR非均匀

器件选型工作方式排列分布３.1路径识别----光电检测光电传感器工作原理由一个红外线发光二极管和光敏三极管组成工作时，二极管向反射表面（赛道面）发射红外线。光敏三极管如果接收到反射回的红外线则导通，反之则关断。在赛道上，白色的表面有利于反射红外线，而黑色的轨迹则吸收红外线光电管路面检测电路光电检测方式３.2视频检测

线阵列线阵列图像传感器类似于模拟式红外传感器。它只扫描前方一行的数据信息，但是环境影响小。面阵列前方路径感知的情况决定了智能车的控制性能。视频图像传感器的主要特性就是尽可能早的感知前方路径信息，使得控制器能够预动作。

图像传感器的接口类型

USB接口（微机用）全电视信号输出（PAL,安全监控用）

摄像头安装视频同步信号分离视频信号采集处理

实现摄像头的安装影响两个方面的性能:

图像处理的复杂程度和精度小车的机械性能安放在小车左右对称的中线上。安装主要涉及前后位置、高度和俯视角度。对图像处理影响较大的是摄像头安装高度和俯视角。摄像头视场示意图视场同步信号分离

由CCD来的复合视频信号输入到LM1881中经处理后，就可得到本系统需要的行同步信号，及场同步信号。

视场信号:

视场信号分离:视场信号采集

场同步信号连接到处理器的一个普通I/O管脚上，用于查询也可接到可产生中断的管脚上。行同步信号将连接到处理器的一个中断管脚上，产生中断，从而控制对图像的采集。各输出信号中只用到复合同步信号和场同步信号，其它输出管脚悬空不与单片机连接。4电机控制

电机性能的好坏与与电机的驱动部分密切相关。大赛组委会提供了一种电机驱动芯片MC33886；另外还有多种电机驱动芯片可使用，如L298。通过改变PWM的占空比可控制电机的转速。电机RS-380SH特性直流电动机驱动芯片MC33886特性：工作电压：5-40V导通电阻：120毫欧姆输入信号：TTL/CMOSPWM频率：<10kHz短路保护、欠压保护、过温保护等.MC33886芯片的典型应用５舵机控制

舵机在智能车的转向控制中起着重要作用，它决定了智能车行驶时的方向性。下面将从以下几方面来介绍：

舵机功能舵机结构舵机的基本参数舵机控制方法舵机结构

舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计，直流电机、控制电路板等；工作原理：

控制量舵盘角度尺寸：39.4*37.8*27.8重量：56g工作速度:0.11sec/60º(4.8V)0.08sec/60º(6.0V)堵转力矩:6.1kg.cm(4.8V)7.7kg.cm(6.0V)工作角度：±90度舵机的基本参数（HS-925）舵机控制方法舵机特性曲线

实际中，由于受到机械传动等各种因素的影响，舵机转向角度与脉宽并不是成正比的，需要在实践中不断调整。舵机控制信号的产生

软件计数方式；定时器中断方式；

PWM硬件产生方式。S12DG128PWM控制器

8路PWM输出端口；独立的8路8bitPWM输出，或者4路16bitPWM输出；

A,B,SA,SB时钟源。脉宽范围对应舵机旋转角度，一方面舵机的极限位置；另一方面考虑到车模转向的极限。可以通过测试得到大约40度左右的旋转角度；控制说明舵机的响应时间对于控制非常重要，一方面可以通过修改PWM周期获得。另一方面也可以通过机械方式，利用舵机的输出转距余量，将角度进行放大，加快舵机响应速度；关于舵机控制信号的说明6智能车的转速测量

转速测量在电机速度控制中起着重要作用。通常的转速测量方式有以下几种，可以依据实际情况进行灵活选用。编码器信号稳定，但价格与测量精度要求成正比。测速电机利用单片机AD口进行采集信号，但测量精度不高。自制编码器价格便宜，易于安装备调试，能够保证测量精度要求，但使用的计算机机时较多。7智能车的电源设计

一般来讲，舵机、传感器和MCU需要稳压控制。采用基本的稳压芯片:

如7805

采用开关稳压电源:

如LM2576/2575DC

采用LDO (低压差)线性稳压电源:

如TPS73

8机械布局——合理布局，简洁稳定舵机安装编码器安装摄像头安装和固定底盘降低整车布局图机械8机械布