国目回圆第二届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车大赛华南赛区二等奖自动寻迹智能车■设计目的智能车主要是为完成自动寻迹功能而设计的。要求能自动识别道路、并做出相应的动作，以达到更快、更准、更稳的行驶效果。智能车采用红外传感器对路面和速度信息采样送进MC9S12单片机进行处理，通过合理利用MC9S12的功能如A／D转换模块、RTI中断等，并配合控制策略，控制车子在各个时刻的运动以达到自动寻迹目的。■赛道检测1．本车采用红外发射接收一体化传感器(STl78)进行道路信息采集。STl78外形见图1。2．道路信息检测电路原理图如图2。图1GNDVCC图2由于比赛规则限制，本车在检测电路中仅使用了14个红外传感器(传感器越多道路检测越精确)，每个传感器都通过上图所示的电路接到单片机的A／D口上。通过对红外传感器进行选择和测试可调整最佳的感测距离。该传感器的最佳感应距离为2～3cm，白色感应电压大于2．5V，黑色感应电压小于1v(赛道为2．5cm宽的黑色引导线)。通过单片机A／D转换后黑色数据小于60，白色数据大于128。能够很好的识别到赛道的变化，具有较高的稳定性。传感器位置的排布非常讲究。如采用直板排布，高长沙理工大学电气学院电子系◎于洋速运动下智能车容易出界犯规。我们采用了“梯形排布”方式，实验证明效果明显，有效地防止了高速情况下智能车老出界的问题。见图3。陶3由于道路检测精度要高，而传感器数目有限，所以采取中间密集两边稀疏的排列方式，这样能够更好的利用有限资源来检测道路信息。■智能汽车速度检测电路为节省资金、我们就地取材，速度检测部分用的是鼠标中的光电对管，并配合鼠标中的齿轮使用。检测电路的PCB板见图4。其中U1，U2分别为红外接收和发射管。BT为电源，左边+5V右边为GND。U3为信号线。当发射和接收管中间没有遮挡时、u3为高电平，如果被遮挡u3为低电平。通过这个原理就可以检测车速。(在车轴上套一图年第4期电子制作·57飞镰镊麓憋熟{熟鳞|l鞣港甏|麓餮鬻蹶黧隧秧竞赛园地{个齿轮，当齿轮随车轴转动时，齿轮上的锯齿会不断遮挡红外线的发射和接收。这样u3上会产生频率与车轮转动频率成正比的正弦波。找到他们之问的换算关系就可以进行速度测量。)速度检测方面我们还设计了F—V转换电路。但事实证明很不成功。不仅精度低、而且还出现了一定程度的数据延迟，这对赛车的影响是相当大的。最后还是选择将传感器采集出的信号、直接通过单片机的一路AID进行采集分析。效果比较满意。此方案能够及时有效地实现速度的采集与控制。■智能汽车电机驱动电路介绍驱动方案有很多种1．专业驱动芯片驱动可以使用比赛组委会推荐的MC，它的优点是简单、可靠，只要按照PDF说明连接电路就行。缺点是集成元件散热效果不好、须外加散热片。并且导通内阻偏高，不利于电机的瞬时响应。改进方案是将多片MC并联，以减小导通内阻。2．分立元件搭建驱动电路我们采用分立元件搭建驱动电路，图5所示为H桥方案：通过Q1、Q4或Q2、Q3同时导通来实现电机的图5正反转，并通过电机反转实现赛车减速。H桥驱动电路的PCB板见图6。由于驱动电路的导通内阻对车的性能影响极大(影响瞬时响应速度)，在高速情况下o．01s都可能决定你的成败，因为当车速达到2m／s时、0．01s你的车就出界lem了。所以我们选择并管来减小导通内冈658·电子制作2008年第4期阻．并且选用的都是低导通内阻的管子(p60n06和IRI"9640)各种驱动我都做了实验，L298也是集成驱动芯片。用它搭成的驱动电路效果很差，不仅驱动无力而且芯片发热严重。me也没能达到预期效果。只有分立的H桥效果理想。■车载电源作为一节电池供电的车来说，电源部分也是相当重要的。选用低压差稳压芯片是必要的，我们选择LM2940—5V稳压芯片。实践证明，选用此种方案能够出色完成任务。单片机在很大电压范围内都能稳定工作。LM2940—5也是3端稳压芯片，其用法和7805相同这里不再赘述。电源PCB板见图7。图7●舵机的作用和工作原理小车靠舵机控制转动方向来转弯。舵机的工作相当简单，它是一个脉宽控制器件。在其控制线上输入一个周期50Hz的pwm信号，舵机的转角同输入信号的脉宽呈线性关系。45。对应1100“s脉宽，00对应1500斗s脉宽，450对应1900肛s脉宽。改变脉宽时、舵机转角自动变化到对应值。舵机的标准工作电压是6v，但比赛中为了提高舵机的响应速度，我们把它直接接在电池上，采用7．4V供电。●小车的控制算法本车采用分段查表的方法，转弯采用大弯、中弯、小弯的控制方式。针对不同的道路检测信息，采用不同的转弯和速度数值来控制小车行驶。例如14个传感器的值是00(1为道路检测所在位置)，即可确定跑道位置并配合当前速度的采样值作出相应控制。识例如当速度很小时，转弯相对灵敏。相同的道路信息我们让舵机转角小些。而当速度较高时、惯性很大，我们要相应改变算法，即使道路检测偏差很小，我们也

文章来源：《华南国防医学杂志》 网址: http://www.hngfyxzz.cn/qikandaodu/2021/0226/463.html