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低成本8位单片机控制的光电寻迹智能车

作者:时间:2012-02-06来源:网络收藏

摘要:提出一种使用激光检测白底黑色跑道的寻迹车的软硬件设计方法,在硬件上设计了最小系统、主板、电机驱动、激光传感器模块、测速模块等电路,采用8位freescaleMC9S08AC16作为核心,使用低的红外传感器测速方案,采用14发射、7接收“-”字型排开的激光传感器检测赛道信息,电机驱动采用“H”型双极性驱动电路。硬件设计上使用了适合8位的枚举查表为主的舵机算法,而速度则为bang-bang控制与P算法控制相结合的方法。
关键词:激光传感器;车;8位;寻迹

车竞速比赛以及多种智能车的应用场合中,需要智能车沿着某条轨迹快速前进,使用普通红外传感器、激光传感器、摄像头识别均可有效提取路面轨道信息而解决这一问题,现在常见使用16位单片机作为控制核心。普通红外传感器因为易受干扰、前瞻距离短等缺点已经较少使用,摄像头有丰富的数据信息,但是低8位单片机不能很好的处理这些信息。激光传感器适中,处理的信号便于8位单片机处理,能够有效的节省硬件成本。针对寻迹智能车进行了软硬件设计,采用3位freescale单片机MC9S08AC16作为控制核心,使用激光传感器提取赛道信息,采用低成本的红外测速方案,算法使用以PID为基础的枚举查表法,做到了处理快速高效。整个设计既满足了竞速小车的响应迅速的要求,又是一种较低成本的设计方案。

1 车模安装
智能车的控制采用的是前轮转向,B型车模采用的是国内厂商生产的1:16的电动越野遥控车的底盘部分,突出特点为四轮驱动,四轮独立悬挂。反射式传感器在小车前方一字形简单排布,14个发射,7个接收,一个发射带两个接收,传感器的前瞻可以达到40cm以上,两个激光发射头间距1.8cm。传感器单元安装图如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/172183.htm

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系统选用红外传感器作为测速传感器把红外传感器安装在后轮上,在后轮的内壁贴上黑白等距的胶带,这样子安装就充分利用了空间,且完成了测速的要求。红外传感器测速安装图如图2所示。车轮转动时,红外传感器将会输出脉冲电平,检测脉冲频率将得到小车速度。这种测速方法无法达到解码器的精度,但是对于小车的速度处理并没有太大影响,而解码器价格昂贵,安装在齿轮上,同等电源和PWM的输出时,小车速度会变慢。

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2 硬件设计
电源管理模块采用7.2 V 2 000 mAh Ni-Cd蓄电池作为系统能源,并且通过降压稳压电路分出6 V,5 V分别给舵机和单片机等供电;使用H桥及其相关器件做了直流电机驱动模块;转向伺服舵机控制智能车转向;用红外传感器测量模块实时测量智能车车速;采用激光传感器作为赛道的检测;系统充分使用了M9S8AC16CG单片机的外围模块,具体使用到的模块包括:定时器模块、PWM脉冲宽度调制模块、中断模块、I/O端口和实时时钟模块等。


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