基于光電傳感器的智能車設計方案

1、基于光電傳感器的智能車設計方案 在智能車的設計之初，我們分析認為，在基于光電傳感器的智能車設計系統(tǒng)中重要的是信號的完整性，即通過傳感器獲得賽道信息和車的位置信息越多越好。關(guān)鍵詞： 傳感器(304) 時間:2010-07-01 23:09 作者:IOTer 點擊: 135次  我要發(fā)布文章收藏推薦打印【核心提示：在智能車的設計之初，我們分析認為，在基于光電傳感器的智能車設計系統(tǒng)中重要的是信號的完整性，即通過傳感器獲得賽道信息和車的位置信息越多越好?！?#160;雙核的引入在智能車的設計之初，我們分析認為，在基于光電傳感器的智能車設計系統(tǒng)中重要的是信號的完整性，即通過傳感器獲得賽道信息和

2、車的位置信息越多越好。通過比較8位和16位單片機的接口數(shù)目與性能要求，本設計決定使用兩片8位微控制器MC9S08DZ60作為核心控制單元。系統(tǒng)基本構(gòu)建如圖1所示，包括傳感器信號采集處理、動力電機驅(qū)動、轉(zhuǎn)向舵機控制以及控制算法軟件開發(fā)等。 雙核間通信接口SPI在車輛運行過程中，三種傳感器的信息需要由控制器來采集，分別是光電傳感器、速度傳感器、角速度傳感器。由于角速度傳感器需要有一個準確的采樣周期，我們使用單片機的內(nèi)部定時器產(chǎn)生一個1.2ms的時間基準。在這個1.2ms的周期里執(zhí)行對三種傳感器的數(shù)據(jù)采集，當定時器的溢出中斷時執(zhí)行一次SPI的數(shù)據(jù)發(fā)送程序。SPI是一種高速、全雙工、同步的通

3、信總線，并且在芯片的引腳上只占用四根線，分別是mosi，miso，sck，ss。我們使用1MHz的數(shù)據(jù)傳輸速度，使用3個字節(jié)來發(fā)送傳感器的數(shù)據(jù)，兩個字節(jié)發(fā)送速度傳感器和角速度傳感器的數(shù)據(jù)?？刂葡到y(tǒng)與上位機的通信接口SCI車輛在行駛過程中的運行狀況，是無法直接通過觀察來得到的，所以我們使用上位機系統(tǒng)來進行實時監(jiān)控。使用wap200b無線串口模塊來發(fā)送數(shù)據(jù)，模塊使用3.0V供電，內(nèi)置高速MCU，數(shù)據(jù)傳輸準確率高。單片機與模塊間通訊使用標準串口，將其設置為115200波特率、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無奇偶校驗。一次通訊共發(fā)送7個數(shù)據(jù)。首先發(fā)送兩個數(shù)據(jù)作為握手信號分別是0x00和0xFF，之后使用3個

4、字節(jié)的數(shù)據(jù)發(fā)送傳感器信息，1個字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送角度信息，1個字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送速度信息，最后一位保留位做以后擴展使用，發(fā)送0x00。鍵盤與主控芯片的通信接口I2C車輛在實際調(diào)試時有許多參數(shù)需要不停的調(diào)試，如PID參數(shù)車輛的轉(zhuǎn)角及速度等。設置不同的參數(shù)時如果每次都重新下載程序的話會費時費力，所以在這里我們使用鍵盤來輸入車輛行駛時的參數(shù)。鍵盤控制芯片HD7279是一片具有串行接口的，可同時驅(qū)動8位共陰極數(shù)碼管(或64只獨立的LED)的智能顯示驅(qū)動芯片，該芯片同時還可連接多達64鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成LED顯示、鍵盤接口的全部功能。我們使用單片機的4個I/O口來操作HD7279，分別為CS、CLK、DAT

5、A、KEY 。我們可以通過鍵盤來設置一些參數(shù)，如PID的Kp、Ki、Kd參數(shù)，直線及彎道的速度等。A/D模塊在采集角速度中的應用本系統(tǒng)中A/D轉(zhuǎn)換模塊主要用于采集陀螺儀的輸出值。由于模擬陀螺造價比較低，而在車?？刂葡到y(tǒng)中對角度精度的要求不是很高，所以使用模擬陀螺對車身姿態(tài)進行實時校正。MC9S08DZ60內(nèi)部集成了12位數(shù)模轉(zhuǎn)換通道。由于模擬陀螺輸出信號范圍為05V，這樣單片機的參考電壓為+5V，由高精度穩(wěn)壓模塊單獨供電，確保轉(zhuǎn)換的精度。對A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)處理程序如下： void Gyro_Process(void)if(Gyro_Start = 1)unsigned int Ma

6、x,Min,i,Value;signed long Sum;Gyro_Data_Num = 0;while(Gyro_Data_Num < 13)Gyro_Collection();/AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)采集函數(shù)Gyro_Start = 0;for(i=1,Max=0,Min=0xffff,Sum=0;i<13;i+)Value=Gyro_Data_BUFi;Sum+=Value;if(Max<Value)Max=Value;if(Min>Value)Min=Value;Sum= Sum-Max-Min ;SUM_Test = Sum;CarAngel_V=(signed

7、long)(Sum/10)- (signed long)Gyro_MidValue)*10000)>>16);/限幅處理/if(CarAngel_V > 0)CarAngel_V = (CarAngel_V *1013) / 1000;if(CarAngel_V<0)CarAngel_V = (CarAngel_V *1004)/ 1000;if(CarAngel_V>32767)CarAngel_V=32767;if(CarAngel_V<-32767)CarAngel_V=-32767;if(Gyro_Calibration_Flag = 1)CarAn

8、gelRate = (unsigned int)(CarAngel_V + 32767);elseCarAngelRate = 32767;TPM模塊在伺服電機中的應用MC9S08DZ60擁有8路獨立的PWM通道，可以獨立配置PWM的頻率和占空比，最高頻率為總線時鐘頻率20MHz，可以滿足對舵機和電機的控制。同時此模塊還有兩路計數(shù)器模塊，可以采集碼盤返回的電機速度值，以便用于速度閉環(huán)控制。其中電機控制中的PWM初始化如下： void Motor_init(void)TPM2SC = 0x00; /* Stop andreset counter */TPM2MOD = VV_MAX;/

9、15khz /* Period value setting */(void)(TPM2C0SC = 0); /* Channel 0 int. flag clearing(first part) */* TPM2C0SC: CH0F=0,CH0IE=0,MS0B=1,MS0A=0,ELS0B=0,ELS0A=4 */TPM2C0SC = 0x24;/* Int. flag clearing (2nd part) and channel 0 contr. register setting*/TPM2C0V = VV_MAX/2; /50%占空比 /* Compare 0value setting

10、 */(void)(TPM2SC = 0); /* Overflow int. flag clearing(first part) */* TPM2SC: TOF=0,TOIE=0,CPWMS=0,CLKSB=0,CLKSA=1,PS2=0,PS1=0,PS0=0 */TPM2SC = 0x08; /* Int. flag clearing (2nd part) andtimer control register setting */普通I/O接口的應用MC9S08DZ60單片機的普通I/O口操作可以用于邏輯控制、顯示控制、信息采集等，其中對各個引腳的配置也比較簡單，需要配置方向寄存器PTXDD、上拉使能寄存器PTXPE，壓擺率寄存器PTXSE及數(shù)據(jù)寄存器PTXD，以A口為例：Int_A()