整個系統(tǒng)以 MC9S12DG128B 為核心，為了能夠讓系統(tǒng)快速有效的工作，設(shè)計了路況識別單元、電源管理單元、電機驅(qū)動單元、輪速采集單元和信息處理單元。同時輔助于一定的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，使整個有機的結(jié)合在一起，智能汽車的整體結(jié)構(gòu)如圖1-1 所示。

　　圖 1-1 智能汽車的整體設(shè)計結(jié)構(gòu)

　　傳感器部分采用光電傳感器作為基本的感應(yīng)單元，整個傳感器部分由8 個光電傳感器組成。每個傳感器電路配備一個電位器，用以調(diào)節(jié)傳感器的靈敏度。采用LM324 對傳感器采集的模擬信號進行整型，最終的信號以8 位數(shù)字信號的方式通過數(shù)據(jù)線傳遞出去。

　　由于系統(tǒng)電源由電壓為 7.2V 的蓄電池供電，而系統(tǒng)的單片機電源、舵機單元以及一些芯片需要5V 電源供電，為此設(shè)計制作了電源單元。根據(jù)不同的單元部分對電流的需要，采用分開獨立供電的方式對系統(tǒng)進行供電。

　　直流電機采用組委會提供的半橋式驅(qū)動器 MC33886 作為主要的驅(qū)動芯片，采用驅(qū)動芯片說明書上提供的典型電路配置作為參考設(shè)計驅(qū)動電路，在實際的設(shè)計中，為了增強對電機的驅(qū)動能力，同時考慮到電機只需要正轉(zhuǎn)即可，我們將MC33886 的兩個半橋合并在一起，提高了工作效率。系統(tǒng)采用PWM 信號對電機的轉(zhuǎn)速進行控制，考慮到汽車在轉(zhuǎn)彎時可能需要緊急制動，同時使用了MC33886 的制動功能。

　　為了能夠?qū)崟r的監(jiān)控汽車的行駛速度，我們設(shè)計了輪速測量單元。采用一個發(fā)光二極管和光敏三極管作為基本的采集單元，在二者之間加入一個帶有空格的圓形單元，當(dāng)汽車行駛時，圓形單元切割光線，產(chǎn)生類似正弦波形，通過整形電路，將正弦波變成標(biāo)準(zhǔn)的方波。通過S12 單片機的Input capture 功能模塊計算出輪速。

　　單片機單元是整個系統(tǒng)開發(fā)的重中之重，根據(jù)實際的需要，我們主要開發(fā)了單片機的I/O 功能模塊、PWM 功能模塊、定時器模塊和信號輸入捕捉模塊。其中采用S12 的I/O 模塊采集來自傳感器部分的信號，PWM 模塊產(chǎn)生PWM 信號控制伺服電機的轉(zhuǎn)速，定時器模塊主要用來產(chǎn)生實時中斷，對整個系統(tǒng)的信息進行實時監(jiān)控處理，信號輸入捕捉模塊主要用來采集輪速信號，對車輛的輪速進行計算。單片機采用C 語言為基本的工具進行開發(fā)，對于各個功能模塊的底層開發(fā)以單片機的說明書為指導(dǎo)進行。

　　本文在對自動汽車導(dǎo)航設(shè)計中最為常用的紅外反射傳感器設(shè)計和 CCD 傳感器設(shè)計方式優(yōu)缺點深入分析的基礎(chǔ)上，提出了一種兼顧二者優(yōu)勢，同時最大程度的避免二者缺點的算法。其主要思想是：利用CCD 傳感器判斷范圍遠的優(yōu)點進行路徑預(yù)判；同時利用紅外反射傳感器靈敏精確的特點進行當(dāng)前路徑控制。并通過將二者處理結(jié)果進行比較和綜合，得到最為精確的方向與速度控制信號，保證車輛運行正確性與高速性。同時，算法采用模糊控制的思想可以進一步優(yōu)化車輛運行的最佳路線。此外，并行設(shè)計的容錯系統(tǒng)可以保證當(dāng)某個傳感信號出現(xiàn)較大誤差或錯誤時，系統(tǒng)仍可通過備用信號控制保證車輛運行的穩(wěn)定性與可靠性，從而極大的提高了無人導(dǎo)航汽車運行的安全性。

　　反射式光電傳感器的光源有多種，常用的有紅外發(fā)光二極管，普通發(fā)光二極管，以及激光二極管，前兩種光源容易受到外界光源的干擾，而激光二極管發(fā)出的光的頻率較集中，傳感器只接收很窄的頻率范圍信號，不容易被干擾但價格較貴。理論上光電傳感器只要位于被測區(qū)域反射表面可受到光源照射同時又能被接收管接收到的范圍就能進行檢測，然而這是一種理想的結(jié)果。因為光的反射受到多種因素的影響，如反射表面的形狀、顏色、光潔度，日光、日光燈照射等不確定因素。如果直接用發(fā)射和接收管進行測量將因為干擾產(chǎn)生錯誤信號，采用對反射光強進行測量的方法可以提高系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。
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