智能車培訓(xùn)之一-概況

智能車系統(tǒng)簡(jiǎn)介培訓(xùn)安排

一、認(rèn)識(shí)智能車

1、智能車組成

2、機(jī)械組件

3、智能車轉(zhuǎn)向及驅(qū)動(dòng)

二、智能車信息獲取技術(shù)（1）

1、基于電磁傳感器的路徑信息獲取

2、速度信息獲取

三、智能車信息獲取技術(shù)（2）

1、基于CCD/CMOS傳感器的路徑信息獲取

2、基于光電傳感器的路徑信息獲取培訓(xùn)安排

四、智能車控制算法

1、轉(zhuǎn)向算法

2、驅(qū)動(dòng)控制算法

3、車身平衡控制算法

五、認(rèn)識(shí)智能車控制器—MC9S12DG128

1、組成及基本概念（中斷、堆棧、定時(shí)器等）

2、基本外圍部件（數(shù)字I/O等）

3、最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

六、智能車制作之軟件——C語(yǔ)言開發(fā)

概述基本結(jié)構(gòu)及組成路徑識(shí)別電機(jī)控制舵機(jī)控制速度測(cè)量電源設(shè)計(jì)

機(jī)械布局

控制方案/1概述—什么是智能車1概述—跑道信息1概述—分類（電磁）1概述—分類（光電）1概述—分類（攝像頭）2基本結(jié)構(gòu)路徑識(shí)別CCD、光電電磁電機(jī)控制

舵機(jī)、電機(jī)速度檢測(cè)單片機(jī)電源管理信息處理及控制算法３路徑識(shí)別

任務(wù)檢測(cè)車道相對(duì)車模的偏移量、方向、曲率等信息目標(biāo)

獲取更多、更遠(yuǎn)、更準(zhǔn)確的車道信息檢測(cè)方式：光電檢測(cè)視頻檢測(cè)電磁檢測(cè)３.1路徑識(shí)別----光電檢測(cè)激光管紅外管激光陣列供電方式：直流電壓OR脈沖電壓放大電路單排OR雙排直線排列OR曲線排列均勻OR非均勻

器件選型工作方式排列分布３.1路徑識(shí)別----光電檢測(cè)光電傳感器工作原理由一個(gè)紅外線發(fā)光二極管和光敏三極管組成工作時(shí)，二極管向反射表面（賽道面）發(fā)射紅外線。光敏三極管如果接收到反射回的紅外線則導(dǎo)通，反之則關(guān)斷。在賽道上，白色的表面有利于反射紅外線，而黑色的軌跡則吸收紅外線光電管路面檢測(cè)電路光電檢測(cè)方式３.2視頻檢測(cè)

線陣列線陣列圖像傳感器類似于模擬式紅外傳感器。它只掃描前方一行的數(shù)據(jù)信息，但是環(huán)境影響小。面陣列前方路徑感知的情況決定了智能車的控制性能。視頻圖像傳感器的主要特性就是盡可能早的感知前方路徑信息，使得控制器能夠預(yù)動(dòng)作。

圖像傳感器的接口類型

USB接口（微機(jī)用）全電視信號(hào)輸出（PAL,安全監(jiān)控用）

攝像頭安裝視頻同步信號(hào)分離視頻信號(hào)采集處理

實(shí)現(xiàn)攝像頭的安裝影響兩個(gè)方面的性能:

圖像處理的復(fù)雜程度和精度小車的機(jī)械性能安放在小車左右對(duì)稱的中線上。安裝主要涉及前后位置、高度和俯視角度。對(duì)圖像處理影響較大的是攝像頭安裝高度和俯視角。攝像頭視場(chǎng)示意圖視場(chǎng)同步信號(hào)分離

由CCD來的復(fù)合視頻信號(hào)輸入到LM1881中經(jīng)處理后，就可得到本系統(tǒng)需要的行同步信號(hào)，及場(chǎng)同步信號(hào)。

視場(chǎng)信號(hào):

視場(chǎng)信號(hào)分離:視場(chǎng)信號(hào)采集

場(chǎng)同步信號(hào)連接到處理器的一個(gè)普通I/O管腳上，用于查詢也可接到可產(chǎn)生中斷的管腳上。行同步信號(hào)將連接到處理器的一個(gè)中斷管腳上，產(chǎn)生中斷，從而控制對(duì)圖像的采集。各輸出信號(hào)中只用到復(fù)合同步信號(hào)和場(chǎng)同步信號(hào)，其它輸出管腳懸空不與單片機(jī)連接。4電機(jī)控制

電機(jī)性能的好壞與與電機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分密切相關(guān)。大賽組委會(huì)提供了一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片MC33886；另外還有多種電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片可使用，如L298。通過改變PWM的占空比可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)RS-380SH特性直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片MC33886特性：工作電壓：5-40V導(dǎo)通電阻：120毫歐姆輸入信號(hào)：TTL/CMOSPWM頻率：<10kHz短路保護(hù)、欠壓保護(hù)、過溫保護(hù)等.MC33886芯片的典型應(yīng)用５舵機(jī)控制

舵機(jī)在智能車的轉(zhuǎn)向控制中起著重要作用，它決定了智能車行駛時(shí)的方向性。下面將從以下幾方面來介紹：

舵機(jī)功能舵機(jī)結(jié)構(gòu)舵機(jī)的基本參數(shù)舵機(jī)控制方法舵機(jī)結(jié)構(gòu)

舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計(jì)，直流電機(jī)、控制電路板等；工作原理：

控制量舵盤角度尺寸：39.4*37.8*27.8重量：56g工作速度:0.11sec/60o(4.8V)0.08sec/60o(6.0V)堵轉(zhuǎn)力矩:6.1kg.cm(4.8V)7.7kg.cm(6.0V)工作角度：±90度舵機(jī)的基本參數(shù)（HS-925）舵機(jī)控制方法舵機(jī)特性曲線

實(shí)際中，由于受到機(jī)械傳動(dòng)等各種因素的影響，舵機(jī)轉(zhuǎn)向角度與脈寬并不是成正比的，需要在實(shí)踐中不斷調(diào)整。舵機(jī)控制信號(hào)的產(chǎn)生

軟件計(jì)數(shù)方式；定時(shí)器中斷方式；

PWM硬件產(chǎn)生方式。S12DG128PWM控制器

8路PWM輸出端口；獨(dú)立的8路8bitPWM輸出，或者4路16bitPWM輸出；

A,B,SA,SB時(shí)鐘源。脈寬范圍對(duì)應(yīng)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，一方面舵機(jī)的極限位置；另一方面考慮到車模轉(zhuǎn)向的極限?？梢酝ㄟ^測(cè)試得到大約40度左右的旋轉(zhuǎn)角度；控制說明舵機(jī)的響應(yīng)時(shí)間對(duì)于控制非常重要，一方面可以通過修改PWM周期獲得。另一方面也可以通過機(jī)械方式，利用舵機(jī)的輸出轉(zhuǎn)距余量，將角度進(jìn)行放大，加快舵機(jī)響應(yīng)速度；關(guān)于舵機(jī)控制信號(hào)的說明6智能車的轉(zhuǎn)速測(cè)量

轉(zhuǎn)速測(cè)量在電機(jī)速度控制中起著重要作用。通常的轉(zhuǎn)速測(cè)量方式有以下幾種，可以依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活選用。編碼器信號(hào)穩(wěn)定，但價(jià)格與測(cè)量精度要求成正比。測(cè)速電機(jī)利用單片機(jī)AD口進(jìn)行采集信號(hào)，但測(cè)量精度不高。自制編碼器價(jià)格便宜，易于安裝備調(diào)試，能夠保證測(cè)量精度要求，但使用的計(jì)算機(jī)機(jī)時(shí)較多。7智能車的電源設(shè)計(jì)

一般來講，舵機(jī)、傳感器和MCU需要穩(wěn)壓控制。采用基本的穩(wěn)壓芯片:

如7805

采用開關(guān)穩(wěn)壓電源:

如LM2576/2575DC

采用LDO (低壓差)線性穩(wěn)壓電源:

如TPS73

8機(jī)械布局——合理布局，簡(jiǎn)潔穩(wěn)定舵機(jī)安裝編碼器安裝攝像頭安裝和固定底盤降低整車布局圖機(jī)械8機(jī)械布