智能车控制系统毕业论文(4)

河南理工大学毕业设计说明书

2.2控制芯片MC9S12DG128电路设计

智能车系统所采用的控制芯片是飞思卡尔公司的16位的微处理器MC9S12DG128。芯片引脚图如图2-3所示。

图2-3 MC9S12DG128

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2.2.1晶振及锁相环

芯片外部使用16MHZ无源晶振，通过锁相环将总线时钟倍频到24MHZ。晶振电路如图2-4所示。

图2-4 晶振电路图

2.2.2 复位电路

本系统采用了MC3406复位芯片对CPU进行复位。复位电路如图2-5所示。

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图2-5 复位电路图

2.2.3 I/O口分配

本系统I/O口具体分配如下：PTH0——PTH5，PORTA0——PORTA6，PORTE3 共14位用于小车前面路径识别的输入口；PACN10——用于车速检测的输入口；PORTB0——PORTB7用于显示小车的各种性能参数；PWM23——用于伺服舵机的PWM控制信号输出； PWM01——用于驱动电机的PWM控制信号输出。

2.3电源管理单元

电源是智能车控制系统的动力来源，为智能车上的硬件，如为处理器，

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传感器，执行机构提供稳定可靠的电压。目前市场上常见的充电电池有镍镉电池，镍氢电池，锂电池，碱性电池和封闭式铅酸电池等。考虑到模拟道路的路况十分复杂，弯道多，直道少，镍镉、镍氢等电池无法为智能车控制系统提供持续，稳定的电压。而锂电池，由于具有能量高，寿命长，额定电压高，充放电能力强等优势，又能满足智能车的应用要求，因此被选作智能车的动力电源。由于智能车电路系统中不同模块所需的工作电压和电流容量各不相同，因此电源转换电路应包括多个稳压电路。智能车采用的锂电池的规格是7.2V，3000mAh，转电源管理单元是本系统硬件设计中的一个重要组成单元。根据系统各部分正常工作的需要，本系统电压值分为5伏、6.5伏和7.2伏三个档。其主要用于以下三个方面：

（1）采用稳压管芯片LM2576将电源电压稳压到5V后，给单片机系统电路、路径识别的光电传感器电路、车速检测的旋转编码器电路和驱动芯片MC33886电路供电。电路如图2-6所示。

图2-6稳压电源电路图

（2）经过一个二极管降至6.5V左右后供给转向伺服电机。 （3）直接供给直流驱动电机。

同时考虑到稳压芯片LM2576的额定输出电流较小，故采用两片LM2576 分别对单片机电路、车速检测电路、驱动芯片电路和光电传感器电路供电，保证系统正常运行，达到了显著的效果。

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2.4 路径识别单元

探测路面黑线的基本原理：由发射管发射一定波长的红外线，经地面反射到接收管。由于在黑色和白色上反射系数不同，黑色区域大部分光线被吸收，而白色区域可以反射回大部分光线，所以接收管接收到的反射光强度不同，进而导致接收管的特性曲线发生变化的程度不同。而从外部观测可以近似认为接收管两端输出电压不同，经分压后的电压也就不同，从而可以将黑白路面区分开来。通过AD对这个电压的采集并转换成数字信号进行处理，根据AD值的情况来判断黑线的位置，从而实现对小车角度和速度的控制。路面信息检测原理图如图2-7所示。

图2-7 路面信息检测原理图

检测电路采用红外发射管和光敏三极管。因为此电路尺寸小、质量轻、灵敏度高，外围电路简单。而且电路不易受到普通光源的干扰，能够准确的实时检测。如图2-8所示。

为了让小车能高速行驶，小车必须具备一定的前瞻性。理论上，小车能感知的距离越远，那么就有更多的时间来处理前方的情况，也会跑的更好。但是受到硬件电路功率的制约和车身长度的限制，可以通过传感器对地面角度来增加感知距离，设置为45°射向地面。如图2-9所示。

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