智能避障車電路設(shè)計(jì)(源程序)

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1、第三屆全國(guó)大學(xué)生智能汽車大賽由于今年組委會(huì)光電管和攝像頭分開(kāi)比賽。所以傳感器部分我們選擇了光電管，比賽以小車的速度記成績(jī)，為了讓小車更快更穩(wěn)得跑完全程，傳感器的探測(cè)距離必須要遠(yuǎn)，既要有大的前瞻，普通的紅外對(duì)管由于功率較小，探測(cè)距離增大時(shí)，干擾嚴(yán)重，所以我們自制了大功率對(duì)管，同時(shí)采用了程序控制脈沖發(fā)光的辦法，有效的降低了發(fā)熱，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)采用采用了7.2V2000mAhNi-Cd蓄電池作為系統(tǒng)能源，并且通過(guò)穩(wěn)壓電路分出6伏，5伏已分別給舵機(jī)和單片機(jī)供電。直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊接收速度控制信號(hào)

2、控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，達(dá)到控制車速目的。轉(zhuǎn)向伺服模塊控制舵機(jī)轉(zhuǎn)向，進(jìn)而控制智能車轉(zhuǎn)彎。速度測(cè)量模塊實(shí)時(shí)測(cè)量智能車車速，用于系統(tǒng)的車速閉環(huán)控制，以精確控制車速。系統(tǒng)充分使用了MC9S12DG128單片機(jī)的外圍模塊，具體使用到的模塊包括：ADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、定時(shí)器模塊、PWM脈沖寬度調(diào)制模塊、中斷模塊、I/O端口和實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊等。系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，使用了組委會(huì)提供的代碼調(diào)試環(huán)境CodeWarriorIDE，同時(shí)使用了清華的Plastid2軟件進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。圖1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.1舵機(jī)部分為了使轉(zhuǎn)彎

3、更加靈活，對(duì)舵機(jī)相關(guān)部分作了部分改動(dòng)。首先，我們將舵機(jī)力臂加長(zhǎng)85mm。這樣，對(duì)于同樣的轉(zhuǎn)彎角度值，只需更小的舵機(jī)轉(zhuǎn)角，減小了舵機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)慣性帶來(lái)的弊端。其次，我們將舵機(jī)反裝，使舵機(jī)連桿水平，因?yàn)榇藭r(shí)舵機(jī)提供的力全部用在轉(zhuǎn)彎上。37第三屆全國(guó)大學(xué)生智能汽車大賽3.2前輪部分為了增加前輪轉(zhuǎn)彎時(shí)的穩(wěn)定性，對(duì)前輪相關(guān)部分進(jìn)行了部分改動(dòng)。首先，更改前后墊片的數(shù)量，使前輪主銷后傾，這樣，車輪具有更好的自動(dòng)回正功能。其次，更改連桿的長(zhǎng)度，使車輪外傾，車輪轉(zhuǎn)彎時(shí)，前半部分重心上移，促使賽車轉(zhuǎn)彎更加穩(wěn)定。再次，我

4、們通過(guò)更改舵機(jī)連桿的長(zhǎng)度，增加前輪前束，同樣增加了前輪的穩(wěn)定性。3.3底盤(pán)部分為了提高賽車運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性，對(duì)地盤(pán)相關(guān)部分作了部分改動(dòng)。首先，前輪相關(guān)位置加墊片，降低了前輪重心。其次，更改后輪車軸處的調(diào)節(jié)塊，使后輪重心升高，這樣，車身前傾，一定程度上，增加了車的穩(wěn)定性。3.4后輪部分首先，更換后輪輪距調(diào)節(jié)塊，使后輪兩輪之間間距加大。這樣，車在轉(zhuǎn)彎時(shí)不容易產(chǎn)生側(cè)滑。其次，調(diào)節(jié)后輪差速，使賽車轉(zhuǎn)彎更加靈活。4.1電源部分37第三屆全國(guó)大學(xué)生智能汽車大賽為了能使智能車系統(tǒng)能正常工作，就需要對(duì)電池電壓調(diào)節(jié)

5、。其中，單片機(jī)系統(tǒng)、車速傳感器電路需要5V電壓，路徑識(shí)別的光電傳感器和接收器電路電壓工作為5V、伺服電機(jī)工作電壓范圍4.8V到6V(或直接由電池提供)，直流電機(jī)可以使用7.2V2000mAhNi-cd蓄電池直接供電?？紤]到由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)引起的電壓瞬間下降的現(xiàn)象，因此采用低壓降的三端穩(wěn)壓器成為必然。我們?cè)诓捎胠m7805，和lm7806作為穩(wěn)牙芯片。經(jīng)試驗(yàn)電壓紋波小，完全可以滿足要求。電池（7.2v）2000mAhNi-cd穩(wěn)壓電路5V6V7.2V電機(jī)單片機(jī)舵機(jī)測(cè)速板Encoder對(duì)管圖4.1系統(tǒng)電

6、壓調(diào)節(jié)圖圖4.27805電路圖37第三屆全國(guó)大學(xué)生智能汽車大賽圖4.3電源模塊示意圖4.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)使用飛思卡爾專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片MC33886。驅(qū)動(dòng)電路如圖4.4所示。為了增大驅(qū)動(dòng)能力，減少單片發(fā)熱量，電路采用兩片MC33886并聯(lián)的方案。系統(tǒng)使用PWM控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，充分利用單片機(jī)的PWM模塊資源。電機(jī)PWM頻率設(shè)定為8KHz。MC33886芯片的工作電壓為5-40V，導(dǎo)通電阻為140毫歐姆，PWM頻率小于10KHz，具有短路保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等功能。電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片安裝在制作的電機(jī)

7、驅(qū)動(dòng)PCB板上，在PCB板設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到芯片散熱問(wèn)題，在芯片腹部設(shè)計(jì)了方型的通孔，實(shí)際運(yùn)行效果表明芯片散熱均勻，設(shè)計(jì)合理。為了防止電動(dòng)機(jī)突然停止時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾，在電動(dòng)機(jī)的兩端焊接了一個(gè)0.1μF濾波電容。37第三屆全國(guó)大學(xué)生智能汽車大賽圖4.4兩片MC33886并聯(lián)使用圖4.5兩片MC33886并聯(lián)使用的實(shí)物圖在圖中可以看到，我們使用PWM23和PWM45作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)PWM信號(hào)，兩個(gè)PWM通道級(jí)聯(lián)可以使其輸出更加精確。在程序中，我們把PWM值直接轉(zhuǎn)換成了以米/秒為單位的絕對(duì)速度，這樣使智能車的

8、速度更加直觀切易于調(diào)試。4.3測(cè)速電路37第三屆全國(guó)大學(xué)生智能汽車大賽由于考慮到成本需要，我們采用了紅外對(duì)管和黑白碼盤(pán)作為測(cè)速模塊的硬件構(gòu)成。其中碼盤(pán)為32格的黑白相間圓盤(pán)，如下圖所示：圖4.5碼盤(pán)紅外傳感器安裝在正對(duì)碼盤(pán)的前方，雖然這樣做精度比編碼器要低很多，但是成本低廉制作容易，如果智能車速度較快，可以考慮再減少碼盤(pán)上黑白色條的數(shù)量即可。當(dāng)圓盤(pán)隨著齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電管接收到的反射光強(qiáng)弱交替變化，由此可以得到一系列高低電脈沖。設(shè)置9S12的ECT模塊，同時(shí)捕捉光電管輸出的電脈沖的上升沿和下降沿。