智能小車控制器設計

摘 要：設計一種以MC9S12XS128單片機為控制核心、MC33886為電機驅動芯片、E6A2光電編碼器為車速檢測元件、TCRT5000紅外光電開關管為路況探測器以及電源變換電路和方向舵機等構成控制器的硬件電路，并對對智能小車控制器的軟件算法等進行了論述。

關鍵詞：智能小車；E6A2光電編碼器；增量控制算法

前言

近年來， 伴隨著現代控制技術、傳感器技術、電力電子技術的發展，智能化的交通已成為熱門研究課題。為了更逼真的模擬智能車輛，智能小車設計飽含集感知、運動、規劃、決策、控制與執行等多功能于一體的智能控制系統， 涉及到傳感器技術、微處理器控制、信號處理、電機驅動、人工智能、電源變換等設計研究。

1 控制器硬件設計[1] [2]

控制器采用模塊化設計，由單片機小系統、電源變換、車速檢測、環境感知器、電機驅動、方向舵機、狀態顯示、無線通訊模塊等構成。硬件總體構成如圖1所示。

1.2 環境探測

選擇15只紅外收發對管TCRT5000 作為環境感知傳感器，15只紅外傳感器成“W”字排開作為智能小車的導航單元，安裝在車體的前端。單只傳感器對路徑信息采集電路如圖3

1.4方向舵機[2]

本設計采用的是Futaba S3010型號的舵機，它是一個脈寬位置隨動系統，通過內部位置反饋，可使它的舵盤輸出轉角正比于給定脈寬控制信號。它由舵盤、減速機構、位置反饋電位計、執行電機和控制電路板組成，在負載力矩小于其額定輸出力矩的情況下，它的輸出轉角就會正比于給定的脈沖寬度。

1.5 電源變換

電源變換電路為智能小車系統提供穩定可靠的電源，系統采用分布式供電形式，能有效減少各電路模塊之間的干擾，如圖5所示。具體變換電路如圖6。

1.6 單片機系統[5]

本系統的核心控制板實質上是MC9S12XS128的最小硬件系統。它由MC9S12XS128芯片組，時鐘晶振電路、接口電路、復位電路及接插件等構成。

2 控制器的軟件算法

本設計軟件主程序流程如圖7，采用C語言編程

3 結束語法

根據以上研究原則，設計的控制器主要電路如圖8。本文設計的智能小車控制器使用MC9S12XS128單片機為控制核心，利用無線串口方式和上位機通訊。經過實驗測試表明智能小車具有自動識別路徑、良好的機動性能。

參考文獻

[1]師樹恒，孫明，師素娟 基于MC9S12XS128的智能循跡小車設計[J]. 自動化與儀表2012（4）：50-51

[2]段穎康.基于MC9S12XS128單片機的智能循跡小車的硬件設計[J].電子元器件應用 2010，12（1）：33-35.

[3] 董宗祥， 石紅瑞， 楊杰 嵌入式智能小車測控系統的設計與實現[J].計算機測量與控制.2010.18（ 2）：357-358

[4] 王興 賈曉虎，郝春麗 基于增量式光電編碼器位移傳感器研究[J].電子設計工程 2012，3（4）：155-156.

[5]飛思卡爾公司MC9S12- XS128單片機手冊

作者簡介：姚奉嘉（1991-），男，湖北天門，本科，研究方向：電氣自動化。