基于激光傳感器的自主尋徑智能車(chē)設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)了一種基于激光傳感器的自主尋徑智能模型車(chē)系統(tǒng)，以飛思卡爾公司1 6位單片機(jī)MC9S12XS128為核心控制器；系統(tǒng)采用激光傳感器陣列檢測(cè)路徑信息，得到智能車(chē)與路徑的橫向偏差，采用比例控制算法控制舵機(jī)轉(zhuǎn)向，并對(duì)直流驅(qū)動(dòng)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(chē)快速穩(wěn)定地自主尋徑行駛。
關(guān)鍵詞：智能車(chē)；激光傳感器；MC9S12XS128；比例控制；PID控制

0 引言
智能車(chē)技術(shù)涵蓋了車(chē)輛工程、傳感器、人工智能、自動(dòng)控制、汽車(chē)電子、計(jì)算機(jī)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，智能車(chē)的研究在智能交通領(lǐng)域已成為研究熱點(diǎn)。飛思卡爾智能汽車(chē)競(jìng)賽要求參賽車(chē)模沿著仟意給定的黑色帶狀路徑，通過(guò)控制轉(zhuǎn)向和車(chē)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MC9S12XS128微控制器的智能車(chē)系統(tǒng)，采用激光傳感器陣列識(shí)別路徑信息，得到智能車(chē)中心線(xiàn)與路徑中軸線(xiàn)的橫向偏差，采用比例控制算法控制舵機(jī)轉(zhuǎn)向，并對(duì)直流驅(qū)動(dòng)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(chē)快速穩(wěn)定地自主尋徑行駛。

1 智能車(chē)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
智能車(chē)系統(tǒng)以飛思卡爾16位單片機(jī)MC9S12XS128為核心控制器，該款處理器標(biāo)稱(chēng)40 MHz總線(xiàn)頻率，片內(nèi)集成128 KB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(shí)器(PIT)，增強(qiáng)型捕捉定時(shí)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(mǎn)足本設(shè)計(jì)的需求。

智能車(chē)系統(tǒng)主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、路徑識(shí)別模塊(激光傳感器陣列)、舵機(jī)控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、測(cè)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MC9S12XS128控制器是智能車(chē)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(chē)速度、撥碼開(kāi)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(duì)舵機(jī)和直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制，完成智能車(chē)的轉(zhuǎn)向、前進(jìn)、減速等功能。