智能小车设计方案
智能小车设计方案
总体设计
硬件部分：
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
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
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。
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。
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：
方案一：将小车运行需测试的各种参数写入E PROM (RAM ) , 在通过串口读出EPROM(RAM)中的参数用于调试。 方案二：也可以用4X4
键盘和数码显像管用于显示E PROM (RAM ) 所需参数，
2
2
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：
u (k )=K p {e (k )+
T T 1
k
采用离散型的PID 算法，
参数
k p
∑
j =0
e j +
T 0T
[e (k )-e (k -1)]}
，有四个所需
比例参数，
T 0
微分时间常数，T I 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。