基于激光傳感器的自主尋徑智能車設計

摘要：設計了一種基于激光傳感器的自主尋徑智能模型車系統(tǒng)，以飛思卡爾公司1 6位單片機MC9S12XS128為核心控制器；系統(tǒng)采用激光傳感器陣列檢測路徑信息，得到智能車與路徑的橫向偏差，采用比例控制算法控制舵機轉向，并對直流驅動電機進行增量式PID閉環(huán)調節(jié)控制，從而實現(xiàn)智能模型車快速穩(wěn)定地自主尋徑行駛。
關鍵詞：智能車；激光傳感器；MC9S12XS128；比例控制；PID控制

0 引言
智能車技術涵蓋了車輛工程、傳感器、人工智能、自動控制、汽車電子、計算機等多個學科領域，智能車的研究在智能交通領域已成為研究熱點。飛思卡爾智能汽車競賽要求參賽車模沿著仟意給定的黑色帶狀路徑，通過控制轉向和車速，在穩(wěn)定的前提下以最快的速度完成自主尋徑。
本文以此為背景，設計了基于MC9S12XS128微控制器的智能車系統(tǒng)，采用激光傳感器陣列識別路徑信息，得到智能車中心線與路徑中軸線的橫向偏差，采用比例控制算法控制舵機轉向，并對直流驅動電機進行增量式PID閉環(huán)調節(jié)控制，從而實現(xiàn)智能模型車快速穩(wěn)定地自主尋徑行駛。

1 智能車系統(tǒng)總體結構
智能車系統(tǒng)以飛思卡爾16位單片機MC9S12XS128為核心控制器，該款處理器標稱40 MHz總線頻率，片內集成128 KB的FLASH，8KB的RAM，集成8信道脈寬調制模塊(PWM)，10位模／數(shù)轉換器(ADC)，周期性中斷定時器(PIT)，增強型捕捉定時器(ECT)以及SCI、SPI等多種通信接口，工作溫度范圍大．為-40～125℃，核心控制器性能優(yōu)越，能夠滿足本設計的需求。

智能車系統(tǒng)主要包括單片機最小系統(tǒng)、路徑識別模塊(激光傳感器陣列)、舵機控制模塊、電機驅動模塊、測速模塊、電源管理模塊等，硬件總體設計方案如圖1所示。其中MC9S12XS128控制器是智能車的核心部件，負責接收激光傳感器陣列獲取的路徑信息、小車速度、撥碼開關等輸入信息，進行數(shù)據(jù)處理后依據(jù)控制策略，輸出相應控制量對舵機和直流驅動電機進行控制，完成智能車的轉向、前進、減速等功能。