片机的智能寻迹模型车的设计与实现.pdf

出薹三睁愿升竺基于HCS2单片机的智能寻迹模型车的设计与实现1SCM1坠型堡堡E；i了孑计算机工程与设计‘毅，杨天DesignandimplementationoftrackmodelbasedCCD路径I!垒竺．．第29卷第18期2008年9月韩(长安大学汽车学院车辆工程系，陕西西安710064)intelligent-searchingHCSl2(School710064，China)0引言1硬件系统的设计与实现1．2电源管理模块摘要：设计并实现了一种基于HCSl2单片机的智能寻迹模型车系统。采用飞思卡尔公司HCSl2系列16位单片机Mc9sDGl28作为核心控制单元，使用CCD摄像头采集路面信息。通过对检测图像的分析和计算，自动控制舵机转向，并对直流驱动电机进行PID调速控制，从而实现智能车快速稳定的寻黑线行驶。关键词：智能车；HCSl2单片机；路径识别；PID控制中图法分类号：TP368．1文献标识码：A文章编号：1000．7024(2008)18-4736．04HANYi．YANGTianofAutomobile，Chang—alltelligentcarenergizesblack·guide-linemicrocomputer；lane智能车辆是当今车辆工程领域研究的前沿，它体现了车辆工程、人工智能、自动控制、计算机等多个学科领域理论技术的交叉和综合，是未来汽车发展的趋势。本文所述的智能寻迹模型车系统基于FreescaleHCSl2单片机开发与实现，系统采用CCD摄像头识别道路中央黑色的引导线，自动控制小车前进和转向，从而实现快速稳定的寻线行驶。为保证智能车在行驶过程具有良好的操稳性和平顺性，控制系统对转向舵机控制和直流电机驱动控制提出了较为理想的解决方案。智能寻迹模型车(简称智能车)的硬件部分以Freescale公司16位单片机MC9SDGl28为核心控制器，由电源管理模块、路径识别模块、转向控制模块、电机驱动模块和车速检测模块组成。智能车控制系统总体结构如图l所示。1．1核心控制单元智能车的控制核心为MC9SDGl28。其主要特点是资源‘图l智能车控制系统总体结构丰富，功能高度集成，易于扩展，并且支持C语言编程，有利于系统开发和调试。在智能车系统设计中，单片机的I／o资源分配如下：PADO作为CCD模拟视频信号输入端；PT0检测视频行同步信号，PS2检测视频奇偶信号；PACNO用于车速反馈的输入口；PWM01用于伺服舵机的PWM控制信号输出；PWM23和PWM45分别用于驱动电机正反向PWM控制信号的输出Ⅲ。智能车主电源由7．2V／2000mAhNi．cd充电电池提供。为收稿日期：2008．03．25V01．29No．18ComputerEngineeringSept．2008caronUniversity,Xi’ansingle-chipmicrocomputerimplemented．Thein-system，withfreescaleHCSsingle-chipMC9SDGl28asitscontrolmicro-processor,usesCCDcameratoobtainimageinformation，thenthetosystemasCarautomaticallymovesmoothly．ear；HCSl2lI、E—marl：[e-mail]基金项目：长安大学校青年基金项目(06215)。作者简介：韩毅(1975一)，男，陕西三坂人，博士，讲师，研究方向为机电一体化与公路检测仪器开发；杨天(1985一)，男，陕西泾阳人，硕士，研究方向为汽车系统动力学。·——4736-一Abstract：Anisdesignedseries16bitlaneaccordinganalysisadoptsPIDcontrolstrategyhavespeedwell．ThisintelligentforwardfollowinglinequicklyKeywords：intelligentdetection；PID模块控制器servorsteeracanMC9SDGl287．

剧圆圆羞曰引／715⋯900赫1．3路径识别模块1．4转向控制模块1．5电机驱动模块避免电机和舵机等器件对系统产生干扰，各功能模块均采用单独供电。具体实现方案如图2所示。V，供给单片机和车速检测模块，如图3所示。5V稳压电路(2)将电源电压7．2V直接供给驱动电机；对于转向控制模块，为提高舵机的响应速度，采用提升舵机供电电压的方法，通过串联二极管将电源电压降至6．5V左右来给舵机供电。(3)采用DC-DC变换器MC34063将电源电压升压至24V用于电机驱动模块MOSFET管驱动，同时再利用LM7812将MC3