智能小车设计方案

总体设计

软件部分：

单片机资源： 定时 器模块 PWM模块 ECT模块 AD模块 串口模块 控制算法 硬件部分：

小车 电机、舵机 速度检测 电光感应器 E2PROM(RAM) 道路 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

电源模块： 7.2v 2000mA 电源 6V MC33886 W7806 LM2596T LM2575 7.2V 2V 5V 电机 舵机 红外 发射管 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

霍尔 单传感器 片机 红外接收管 启动电机由初设初速行驶 采集路面信息

判断 N 小车位置

有 偏 移

减速

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 J1 1 2 R 3 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：

2E方案一：将小车运行需测试的各种参数写入PROM(RAM),在通过串口读出

EPROM(RAM)中的参数用于调试。

2E方案二：也可以用4X4键盘和数码显像管用于显示PROM(RAM)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：

TTkukKp{ekej0[ekek1]}T1j0T采用离散型的PID算法，，有四个所需

参数

kp比例参数，

T0微分时间常数，TI为积分时间常数，T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 判断黑线位置 不偏离 小车匀速 判断是否入弯 N Y 小车减速 如果在一定时间内黑线未偏离 N 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，没减速说明处于直线所以应该加速，小车减速了证明处于弯道应减速。 Y 小车加速 N 判断是否采集到 终 点 Y 减速到停止 结束