基于光电管路径识别的智能车系统设计

　　介绍了一种基于光电管路径识别的智能车系统。该智能车使用光电管作为路径识别装置，依靠舵机辅助智能车转向，使用直流电机驱动智能车前进。系统采用符合PI控制算法的控制器进行调速，并通过加长舵机转臂提高舵机响应速度，从而解决了系统的滞后问题。

　　1硬件设计

　　本系统硬件部分以飞思卡尔公司的16位微处理器MC9S12DG128为控制核心，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。系统硬件结构如图1所示。

　　1.1主控制器模块

　　本系统主控制器模块采用的MC9S12DG128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。

　　1.2电源模块

　　本系统由7.2V/2000mAh的Ni-cd蓄电池组直接供电。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。电源调节分配图如图2所示。

　　1.3路径识别模块

　　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[3]。图3为其硬件原理图。

　　1.4车速检测模块

　　车速检测模块采用韩国Autonics公司的E30S-360-3-2型旋转编码器作为车速检测器件。该旋转编码器硬件电路简单、信号采集速度快，360线的精度足以满足PI控制算法调节的需要。旋转编码器与直流驱动电机通过齿数为1:1的两齿轮连接在一起，所以智能车车轮转动一圈即可以用360个脉冲表示。因此一定时间内单片机累加器获得的脉冲数值可以用来表示车速，并可直接作为控制器参数。图4为车速检测模块硬件电路图。