作者:   發(fā)布時間:2014/6/25 10:28:58   瀏覽次數(shù):2328

一款新型激光傳感器能自主尋徑的智能車

智能車技術(shù)涵蓋了車輛工程、傳感器、人工智能、自動控制、汽車電子、計(jì)算機(jī)等多個學(xué)科領(lǐng)域，智能車的研究在智能交通領(lǐng)域已成為研究熱點(diǎn)。格威姆智能汽車競賽要求參賽車模沿著仟意給定的黑色帶狀路徑，通過控制轉(zhuǎn)向和車速，在穩(wěn)定的前提下以最快的速度完成自主尋徑。

　　本文以此為背景，設(shè)計(jì)了基于BE8S12XS128微控制器的智能車系統(tǒng)，采用激光傳感器陣列識別路徑信息，得到智能車中心線與路徑中軸線的橫向偏差，采用比例控制算法控制舵機(jī)轉(zhuǎn)向，并對直流驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行增量式PID閉環(huán)調(diào)節(jié)控制，從而實(shí)現(xiàn)智能模型車快速穩(wěn)定地自主尋徑行駛。

　　1智能車系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　智能車系統(tǒng)以格威姆16位單片機(jī)BE8S12XS128為核心控制器，該款處理器標(biāo)稱40MHz總線頻率，片內(nèi)集成128KB的FLASH，8KB的RAM，集成8信道脈寬調(diào)制模塊(PWM)，10位模／數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，周期性中斷定時器(PIT)，增強(qiáng)型捕捉定時器(ECT)以及SCI、SPI等多種通信接口，工作溫度范圍大．為-40～125℃，核心控制器性能優(yōu)越，能夠滿足本設(shè)計(jì)的需求。

　　智能車系統(tǒng)主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、路徑識別模塊(激光傳感器陣列)、舵機(jī)控制模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、測速模塊、電源管理模塊等，硬件總體設(shè)計(jì)方案如圖1所示。其中BE8S12XS128控制器是智能車的核心部件，負(fù)責(zé)接收激光傳感器陣列獲取的路徑信息、小車速度、撥碼開關(guān)等輸入信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后依據(jù)控制策略，輸出相應(yīng)控制量對舵機(jī)和直流驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行控制，完成智能車的轉(zhuǎn)向、前進(jìn)、減速等功能。

一款新型激光傳感器能自主尋徑的智能車

2電源管理模塊

　　電源模塊是系統(tǒng)各部件正常工作的基礎(chǔ)，本系統(tǒng)采用7．2V／2000mAhNi-cd充電電池供電，為滿足激光傳感器陣列、控制器、舵機(jī)、直流電機(jī)、光電編碼器各器件電源不同需求且避免它們供電系統(tǒng)之間的互相干擾，各功能模塊均采用單獨(dú)供電。電源調(diào)節(jié)分配如圖2所示，系統(tǒng)采用穩(wěn)壓芯片TPS7350將電源電壓穩(wěn)壓至5V為控制器供電；采用帶載能力大、轉(zhuǎn)換效率高的穩(wěn)壓芯片LM2596-5．0給傳感器和編碼器供電；通過LM2596-ADJ將電壓穩(wěn)壓至6．5V為舵機(jī)供電，保證在舵機(jī)正常承受電壓范圍內(nèi)，盡量提高響應(yīng)速度；將電源7．2V直接為驅(qū)動電機(jī)供電。

　　3路徑識別模塊

　　激光傳感器較紅外光電傳感器有高定向性、高亮度，強(qiáng)單色性等優(yōu)點(diǎn)，抗外界干擾強(qiáng)，前瞻性強(qiáng)，因此系統(tǒng)的路徑識別模塊采用了激光傳感器。11個激光傳感器，呈“一”字型間隔23mm均勻排布在傳感器陣列上檢測賽道路徑信息。

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激光傳感器

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