基于红外传感器的智能汽车设计.docx

《基于红外传感器的智能汽车设计.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于红外传感器的智能汽车设计第一章智能汽车设计概述第一节智能汽车简要介绍智能汽车设计的模型车是采用智能汽车竞赛所使用的车模，该车模是以国爱德美公司生产的Matiz系列1:10模型车如图1所示，其基本尺寸参数如表一所列。图1模型车示意图该模型车底盘采用的是等长双横臂式表1模型车的基本尺寸参数基本参数尺寸轴距198mm前轮距137mm后轮距138mm/146mm车轮直径52mm传动比18/76独立悬架。但车轮上下跳动时，车轮平面没有倾斜，但轮距会发生较大变化，故车轮发生侧向滑移的可能性较大。根据汽车理论的基础知识，可以在实

2、际组建当中进行调整，以使汽车获得最佳的性能。关于智能汽车竞赛的基本情况：参赛队伍通过设计基于单片机的自动控制器控制模型车在封闭的跑道上自主寻线运行。在保证模型车运行稳定即不冲出跑道的前提下，跑完一圈的时间越小，成绩越好。自动控制器是以单片机MC9S12DG128为核心，配有传感器、电机、舵机、电池以及相应的驱动电路，它能够自主识别路径，控制模型车高速稳定运行在跑道上。图1所示为安装有自动控制器的模型车。比赛跑到表面为白色，中心有连续黑线作为引导线，黑线宽25cm。比赛规则限定了赛道宽度和拐弯最小半径等参数，赛道具体形状

3、在比赛当天现场公布。控制器自主识别引导线并控制模型车沿着赛道运行。图2所示为赛道示意图。图1安装有自动控制器的智能车设计自动控制是制作智能车的核心环节。在严格遵守规则中对于电路限制条件，保留智能车可靠运行的前提下，电路设计应尽量简洁紧凑，以减轻系统负荷，提高智能车的灵活性，同时应坚持发挥创新原则，以简洁但功能完美为出发点，并以稳定为首要前提，实现智能车快速运行。图2赛道示意图（700mm×500mm）作为能自动识别道路运行的智能汽车，车模与控制器可以看成一个自动控制系统。它可分为传感器，信息处理，控制算法，执行机构四个

4、部门组成。其中以单片机为核心，配有传感器、执行机构以及它们的驱动电路构成了控制系统的硬件；信息处理与控制算法由运行在单片机中的控制软件完成。因此，自动控制器设计设计和控制软件两部分。硬件电路是整个设计的基础。系统结构如图3所示。图3硬件电路大赛详细规则如下：A.电路器件及控制驱动电路限制1)核心控制模块可以采用组委会提供的HCS12模块，也可以采用MC9SDG128自制控制电路板,除了DG128MCU之外,不得使用辅助处理器以及其它可编程器件；2)伺服电机数量不超过3个；3)传感器数量不超过16个（红外传感器的每对发射

5、与接受单元计为1个传感器，CCD传感器记为1个传感器）；4)直流电源使用大赛提供的电池；5)禁止使用DC-DC升压电路为驱动电机以及舵机提供动力；6)全部电容容量和不得超过2000微法；电容最高充电电压不得超过25伏。B.赛道基本参数1)赛道路面用纸制作，跑道所占面积不大于5000mm*7000mm，跑道宽度不小于600mm；2)跑道表面为白色，中心有连续黑线作为引导线，黑线宽25mm；3)跑道最小曲率半径不小于500mm；4)跑道可以交叉，交叉角为90°；5)赛道为二维水平平面；6)赛道有一个长为1000mm的出发区

6、，计时起始点两边分别有一个长度100mm黑色计时起始线，赛车前端通过起始线作为比赛计时开始或者与结束时刻。注：不包括拐弯点数目、位置以及整体布局第二节智能汽车方案设计智能汽车的设计方案主要有两种：一是，基于红外传感器的道路识别模块设计的智能小车；二是基于CCD摄像头的道路识别模块设计的智能小车。基于这两种设计的智能汽车设计主要从以下几个方面着手：硬件设计和软件设计，而软件设计又是基于硬件设计和总结规律的基础上得出的。首先冲硬件设计开始。2.1电源模块电源模块为系统其他模块提供所需要的电源。设计中除了考虑电压围和电流容量

7、等基本参数之外，还要在电源转换效率、降低噪声、防止干扰和电路设计等方面进行优化。可靠的电源方案是整个硬件电路可靠运行的基础。全部硬件电路的电源由7.2V、2A/h的可充镍镉蓄电池提供。由于电路中的不同电路模块所需要的工作电压和电流容量各不相同，因此电源模块应该包含多个稳压电路，将充电电池电压转换成各模块所需要的电压，主要包括如下不同的电压：1.5V电压。主要为单片机、信号调理电路以及部分接口电路提供电源，电压要求稳定、噪声小，电流容量大于500mA。2.6V电压。主要为舵机提供提供工作电压。实际工作时，舵机所需要的工作

8、电流一般在几十毫安左右，电压无需十分稳定。3.7.2V这部分直接取自电池两端电压，主要为后轮驱动电机模块提供电源。4.12V电压。如果采用CCD/CMOS图像传感器来进行道路检测，则需要12V工作电源。5.2V电压。为红外发光管提供工作电压。可以采用开关电源从电池降压而得，这样可以红外检测电路的电源利用效率。需要根据红外发射管的参