基于μCOS-Ⅱ系統(tǒng)的智能尋跡模型車的設計與實現(xiàn)

2．1 路徑黑線的識別
路徑黑線的識別的準確程度決定智能車能否完成快速、穩(wěn)定的尋線。識別裝置由高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成，以非接觸檢測方式，檢測距離可調(diào)整達4～20 mm。為了精確測定智能車的相對位置，將7對ST178并排安放在車底盤下部的前端，其分布垂直于智能車行走的方向。當車行走時，保持7個發(fā)光管發(fā)光，當某一個光電對管的下方為黑色軌跡時，相應的接收管輸出為高電平，而下方為白色路面的接收管輸出為低電平。再經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，控制系統(tǒng)就可以分析出當前車行走的位置，從而達到調(diào)整智能車運行狀態(tài)的目的。例如，假設路面黑線的寬度為三組紅外線對管的寬度，當黑線在車體中間時，7個輸入引腳為28H(0011100)；當車體左或右偏時，接收到的數(shù)據(jù)會改變，即“1”會相應的左移或右移，如0001110(右偏)、0111000(左偏)，偏移幅度不同，“1”的移動位數(shù)便不同。
2．2 轉(zhuǎn)向控制模塊
采用PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制，配用L298驅(qū)動電路實現(xiàn)直流電機的調(diào)速，方法簡單且調(diào)速范圍大，它利用的是直流斬波原理，假定高電平導通，在一個周期T內(nèi)導通時間為t，那么一個周期T內(nèi)的平均電壓U=(t／T)VCC=qVCC，其中占空比q=t／T。
電機的轉(zhuǎn)速與電機兩端的電壓成正比，而電機兩端的電壓與控制波形的占空比成正比，因此電機的速度與占空比成正比，占空比越大，電機轉(zhuǎn)的越快，當占空比q=1時，電機轉(zhuǎn)速達到最大。該智能車系統(tǒng)采用8 MHz的晶體振蕩器，PWM信號引腳OCRO／2的頻率為：

式中：變量N代表分頻因子：1．8，32，64，128，256或1 024。占空比計算公式為：
t／T=(OCR0／1／256)
2．3 車速及路程測量模塊
在智能車車后輪上粘貼均勻分布有黑白條紋。在輪轉(zhuǎn)動的過程中，紅外傳感器會不斷檢測到黑、白條紋的出現(xiàn)。當紅外傳感器檢測到的為黑條紋時，輸入電壓為高電平，當檢測到的為白條紋時輸入電壓為低電平。若傳感器檢測到電平跳變，則計數(shù)變量加1。時鐘每秒產(chǎn)生一次中斷，Task_Clock()進程通過郵箱向Task Speed_Calculate()進程發(fā)送數(shù)據(jù)，由此可算出小車速度：速度=數(shù)據(jù)／每圈條紋數(shù)。如圖5，圖6所示。

3 結(jié) 語
本文介紹了一種智能尋跡模型車的設計與實現(xiàn)。實踐證明，該智能車定位準確，系統(tǒng)響應快且穩(wěn)定，具備良好的動力性能和精確的轉(zhuǎn)向性能，證明了μC／OS-Ⅱ系統(tǒng)的有效性和穩(wěn)定性。相比同類智能車，該模型車還具有高性能、低功耗的優(yōu)點。