基于MC9S12DG128的车载智能路径识别系统

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基于MC9S12DG128的车载智能路径识别系统

基于MC9S12DG128的车载智能路径识别系统

汽车路径导航系统我们并不陌生，随着控制技术及计算机技术的发展，智能车系统将在未来工业生产和日常生活中扮演重要的角色。智能车寻迹系统采用红外反射式光电管识别路径上的黑线，并以最短的时间完成寻迹。为了使智能车快速、平稳地行驶，系统必须把路径识别、相应的转向伺服电机控制以及直流驱动电机控制准确地结合在一起。

采用MC9S12DG128的车载智能路径识别系统主要特点是功能高度集中，易于扩展且支持C语言程序设计，从而降低了系统开发和调试的复杂度。由电源模块、主控制器模块、路径识别模块、车速检测模块、舵机控制模块和直流驱动电机控制模块组成。鉴于单片机系统的核心作用，主控制器模块采用单独的稳压电路进行供电；为提高舵机响应速度，将电源正极串接一个二极管后直接加在舵机上；电机驱动芯片MC33886直接由电源供电。通过外围电路整定，电源被分配给各个模块。

路径识别模块采用收发一体的红外反射式光电管JY043作为路径的基本检测元件。本系统选用11个JY043按“一”字形排列在20cm长的电路板上，相邻两个光电管之间间隔2cm。因为路径轨迹由黑线指示，落在黑线区域内的光电二极管接收到的反射光线强度与白色的不同[2]，所以根据检测到黑线的光电管的位置可以判断行车方向。光电传感器寻迹的优点是电路简单、信号处理速度快。在不受外部因素影响的前提下，光电管能够感知的前方距离越远，行驶效率越高，即智能车的预瞄性能越强。

智能车在行驶过程中，舵机的响应时间决定着系统的稳定性及快速性。为了减小舵机的时滞现象，充分利用舵机的转矩余量，本系统采用了以下三种方法：(1)提高舵机工作电压，使其工作在额定电压之上，从而减小舵机的响应时间；(2)将舵机转臂加长至3.5cm，充分利用转矩余量；(3)将两个8位PWM寄存器合并为一个16位PWM寄存器，将舵机的PWM控制周期放大至2000，从而细化PWM控制量，使转臂变化更加灵活、均匀。

本系统的控制方案是根据路径识别模块和车速检测模块所获得的当前路径和车速信息，控制舵机和直流驱动电机动作，从而调整智能车的行驶方向和速度。智能车路径识别的关键在于快速地判断弯道并快速、准确地响应。智能车行进过程中，从长直道进入连续弯道时，由于曲率变化很小，此时转速的设定值较大，加之舵机响应时间的限制，智能车极易脱离轨迹。采用加长转臂的舵机及合理的路径搜索算法，可以增强智能车对轨迹的跟随性能。

基于MC9S12DG128的智能车控制系统，实现了快速自动寻迹功能。在硬件上，该系统采用MC9S12DG128B单片机为控制核心，协调电源模块、路径识别模块、车速检测模块、舵机控制模块及直流驱动电机控制模块的工作。完成了对加长转臂舵机的控制，实现了转向伺服电机与车速的配合控制。该智能车系统响应快，动态性能良好，整体控制性能良好。

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