智能車模型控制系統

【摘 要】智能車模型是以一個四輪車模為基礎，以一片MC9S12XS128MAL芯片智能車的微控制器，利用CCD信號檢測道路基本信號，實現自定義行車軌跡及其以黑色引導線（本課題寬度為25mm）作為引導方式下完成的行駛過程，行車軌跡必須在6m×8m的場地完成，且必須有五個以上的彎道，其中包括三個直角彎道和兩個180°彎道；利用單片機輸出PWM脈沖和驅動控制舵機和電機的轉向和轉速，使小車能夠安全行駛于預先設計好的路線，并且能在終點處自動停車。

【關鍵詞】智能車 反饋 控制 太陽能

【中圖分類號】TP273 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）14-0080-02

本文主要基于攝像頭通過攝像反饋于單片機，通過單片機作出判斷后，再由單片機傳輸給速度調節控制器，作出相應的判斷，為了更加精確地了解車速，也可以安裝編碼器，對其進行更加精確的速度變化檢測，使得電機精確地調節相應的轉速，確保利用最短的時間以最大最合適的速度在保證不會脫離軌道的原則上安全行駛。本課題的創新之處在于，安裝了太陽能集電裝置，可以利用太陽能集電裝置在車輛停止工作時收集電能，補充智能車的電能，達到更加高效、清潔的理念。此技術響應了新能源汽車的號召，也可以應用于工廠的自動化控制，用于車間之間的無人傳輸，應用于無人駕駛等領域。

一 系統總體設計

采用MC9S12XS128MAL芯片作為基本控制單元，通過CCD信號、電感式接觸開關等器件來采集各類信息，送入主控單元芯片，處理數據后完成相應動作，以達到自身控制。具體地說，就是通過攝像頭傳感器對汽車行駛的模擬路況進行智能化判斷，通過芯片對智能車車速的快慢以及是否轉彎進行操縱，同時還將利用太陽能裝置對太陽能進行收集，將收集到的太陽能有效地加載在智能車模型的攝像頭、電機驅動電路以及控制電路，這樣不僅實現了電動汽車的智能化控制，而且合理有效地利用了太陽能資源。

圖1 系統工作原理框架圖

二 基本模塊的設計

第一，智能化控制。通過攝像頭對外界路況進行信息收集，之后反饋給智能車芯片，芯片根據程序作出一系列反饋，讓電機驅動和舵機作出反應，有效控制車速以及是否轉彎，以達到智能化操作的效果。

第二，車速檢測模塊。在智能車模型的車輪的齒輪部分安裝編碼器，編碼器有效的測試車速，及時準確地將數據反饋給芯片，讓芯片更加準確地作出合理的判斷，使得有效地控制車速。

第三，太陽能集電裝置。通過太陽能電池板有效地將太陽能收集起來，并得以儲存，再將儲存的太陽能以5.0V的大小輸出，在智能車自帶電池電量不足時，供給智能車模型的驅動模塊以及其他控制電路，實現太陽能資源與電動汽車的有機結合。

圖2 電池管理分配圖

通過攝像頭準確有效的確定了外界道路情況，提供準確數據讓芯片作出判斷，并讓智能車進行正確有效的操作，也將太陽能技術與電動汽車有機結合，不僅可以有效的行駛，而且可以有效地利用能源。安裝于智能車模型設備上的攝像頭對路況進行分析，通過CCD傳感器將信息輸給CCD模塊，對此作出判斷反饋，之后輸給控制核心芯片，讓芯片綜合來自于編碼器的信息作出有效的判斷，之后通過輸出裝置傳給電機驅動模塊和其他部件，讓智能車模型達到最適宜的速度朝既定方向行駛，并有效利用了太陽能資源。

三 控制系統的工作流程

第一步：信號的收集。安裝在智能車模型的CCD傳感器拍攝道路圖像，并以PAL制式信號輸出到CCD信號處理模塊進行二值化并進行視頻同步信號分離。

第二步：信號的轉換及傳遞。二值化后的數據和同步信號同時輸入到控制核心芯片，進行進一步處理以獲得圖像信息。

第三步：信號的分析與處理。控制核心芯片對數據作出判斷后反饋給各個執行元件。

第四步：命令的發出及執行。控制核心芯片完成信號分析處理后，發出命令信號，通過電機驅動模塊、舵機以及其他模塊做以輸出，合理有效地控制智能車的轉向與車速。

四 具體實施方式

智能車模型采用核心芯片結合汽車電子，CCD傳感控制技術，將模擬路況與本系統相結合，并將太陽能集電裝置與電動汽車有機結合，實現了能源的有效利用。

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* 指導老師：佟亞洲

通過CCD傳感器拍攝賽道圖像并以PAL制式信號輸出到CCD信號處理模塊進行二值化并進行視頻同步信號分離，二值化后的數據和同步信號同時輸入到控制核心芯片，進行進一步處理以獲得圖像信息。

第一，CCD傳感器拍攝賽道圖像并以PAL制式信號輸出到CCD信號處理模塊進行二值化并進行視頻同步信號分離，二值化后的數據和同步信號同時輸入到控制核心芯片，進行進一步處理以獲得圖像信息。

第二，通過光電轉速傳感器檢測車速，并采用核心芯片的輸入捕捉功能進行脈沖技術計算速度和路程。

第三，通過片上AD檢測電池電壓；舵機轉向采用分段PID控制；電機轉速控制采用PID控制，通過PWM控制驅動電路調整電機的功率。

第四，車速的目標值由默認值、運行安全監控和基于路徑記憶優化策略綜合控制。

第五，通過太陽能集電裝置收集電量，在智能車電量不足的情況下，太陽能電池集電裝置可補充一定的電量，使其得以正常運行。

核心芯片電子控制的核心在于精確合理地輸入判斷信息以及完善的處理程序，智能車模型在智能化控制車速轉向的同時，還參考了汽車自身結構對慣性的利用。為避免智能車供電電池電量過低的情況，特添加了太陽能集電裝置，通過太陽能集電裝置收集電量，合理有效地儲存，使本套裝置更傾向于智能化與清潔化。

該智能控制系統融入了自動控制、人工控制、傳感器技術、圖像處理技術等多門學科，在添加太陽能電池板的外在設備的條件下，使得太陽能技術與電動智能車有機結合。增加了太陽能集電裝置，可以有效利用太陽能資源，讓智能車在不工作的狀態下收集能源，這些能源可以合理利用在智能車模型的電機驅動模塊以及給芯片供電，達到智能化的效果。

參考文獻

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〔責任編輯：高照〕