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基于MC9S12X-Sl28單片機的智能車設(shè)計

作者: 時間:2013-02-07 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
  引言

  隨著計算機技術(shù),通信技術(shù),傳感器技術(shù)等的發(fā)展,智能汽車成為汽車發(fā)展的一種趨勢。作為電子計算機等最新科技成果與現(xiàn)代汽車工業(yè)相結(jié)合的產(chǎn)物,因其具有的智能特點而成為研究重點?!帮w思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車比賽在此背景下產(chǎn)生,競賽規(guī)則規(guī)定。賽車在設(shè)定的賽道上能夠自主行駛,并以最短的時間跑完全程者獲勝。因此,硬件不斷創(chuàng)新以適應(yīng)小車的速度要求。本文以MC9S12XSl28為核心處理器,通過實驗比較各個模塊電路設(shè)計方案,從而設(shè)計出性能穩(wěn)定的硬件電路,經(jīng)大賽實際檢驗性能良好穩(wěn)定。

  1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計

  1.1 智能車功能設(shè)計

  根據(jù)大賽規(guī)則,智能車應(yīng)具有路徑識別、方向控制、速度控制、狀態(tài)檢測等功能,設(shè)計采用大賽指定的飛思卡爾16位微控制器作為核心控制單元,利用CCD攝像頭作為識別路徑的傳感器,經(jīng)MC9S12XSl28 MCU的I/O端口處理,控制賽車的運動決策,同時內(nèi)部ECT模塊發(fā)出PWM波,驅(qū)動直流電機及舵機對智能車進行速度控制和轉(zhuǎn)向控制,為了精確控制賽車的速度,在智能車后軸上安裝光電編碼器,采集車輪轉(zhuǎn)速的脈沖信號,經(jīng)MCU捕獲后進行PID自動控制,完成智能車速度的閉環(huán)控制。設(shè)計中應(yīng)注意的原則:重心盡可能低、體積盡可能小、驅(qū)動盡可能大、結(jié)構(gòu)盡可能簡單。

  1.2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

  智能車的硬件設(shè)計是整個系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ),只有在系統(tǒng)硬件設(shè)計可行、穩(wěn)定、可靠的前提下,其他控制方案才能得以繼續(xù)。系統(tǒng)硬件主要包括(主控)、 CCD攝像頭(圖像采集)、旋轉(zhuǎn)編碼器(速度檢測)、SD卡(大量數(shù)據(jù)存儲)、無線抄表(數(shù)據(jù)的無線收發(fā))、直流電機(速度控制)、舵機(方向控制)、電源(5 V/6 V/7 V/3.3V/9 V/12 V)、車模、驅(qū)動器MC33886、MOSFET管等組成。圖1為其整體結(jié)構(gòu)框圖。

基于MC9S12X-Sl28單片機的智能車設(shè)計

  1.3 MC9S12XSl28簡介

  本設(shè)計選用飛思卡爾MC9S12XSl28微控制器作為控制單元。該系統(tǒng)板具有MCU核心系統(tǒng),支持串口調(diào)試下載,具有擴展接口,可進行2次開發(fā),支持 μCOSⅡ。此開發(fā)板兼容性較高,監(jiān)控程序功能強大,可提供各種基本的開發(fā)和調(diào)試功能,如程序的下載和運行、斷點設(shè)置、內(nèi)存顯示等。還可利用 MC9S12XSl28的Flash在線編程技術(shù)實現(xiàn)在線寫入用戶程序和隨時修改Flash存儲內(nèi)容。同時在線實時仿真和監(jiān)測自編程序。根據(jù)實際設(shè)計需要分配控制器內(nèi)部單元,如表l所示。

基于MC9S12X-Sl28單片機的智能車設(shè)計

  2 各功能模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

  智能車硬件系統(tǒng)主要包括電源、電機驅(qū)動、測速、舵機、圖像采集與處理等部分。


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