智能车运动状态实时监测系统的设计及实现

1、    智能车运动状态实时监测系统的设计及实现摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTAC)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为126 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于05 dB，采用18 V电源，TSMC 018m CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。关键词：Butte系统功能及应用本系统主要完成将智能车行驶过程中的各种状态信息(如传感器亮灭，车

2、速，舵机转角，电池电量等)实时地以无线串行通信方式发送至上位机处理，并绘制各部分状态值关于时间的曲线。有了这些曲线就不难看出智能车在赛道各个位置的状态，各种控制参数的优劣便一目了然了。尤为重要的是对于电机控制PID参数的选取，通过速度时间曲线可以很容易发现各套PID参数之间的差异。对于采用CCD 传感器的队伍来说，该系统便成为了调试者的眼睛，可以见智能车之所见，相信对编写循线算法有很大帮助。而且还可以对这些数据作进一步处理，例如求取一阶导数，以得到更多的信息。系统的硬、软件设计设计方案主要分成三部分：车载数据采集系统，无线数传系统，上位机数据处理系统。系统基本构建如图1所示。图1智能实时监测系

3、统结构框图与流程图车载数据采集系统车载数据采集系统主要由单片机负责采集赛车行驶过程中的速度、传感器状态、电池电压、舵机转角等信息。为了使监测系统不占用S12单片机的内部资源并且支持热插拔，我们将除供电之外的监测系统与智能车控制系统相分离。我们选择ATMEL公司的ATMEGA16单片机作为该数据采集系统的处理器。二值型光电传感器信号的采集直接使用该单片机的I/O口进行采集，连续型光电传感器、电池电压及CCD摄像头信号则采用该单片机的A/D口进行采集，速度信息则通过光电编码器和该单片机的计数器来采集。采集到的数据每20ms向上位机发送一次。无线数传系统下位机向上位机传输的是以每20ms传输一组包含

4、了光电编码器值(speed)，电池电压(battery)，舵机转角值(angle)，传感器当前状态 (sensor)的数据，如果是在理想状态下，上位机接收到的应是上述各值循环出现的周期性数据，此时上位机只需将这些数据按顺序装入各自的数组并画图即可。但在实际的无线传输过程中可能出现数据丢失现象。因此加入适当的数据校验是必要的，否则会出现数据装入错误，造成画图的混乱。我们在实际过程中是在每组数据中加入0x00,0xff的帧头，当数据出现错误时，则舍弃该帧数据。数据的无线收发部分采用的是SUNRAY公司的QC96型无线收发模块，该模块可以收发波特率为9600bps的串行数据，距离可达100m。上位机

5、的数据接收及处理上位机部份主要由四个模块构成：·数据接收模块功能：上位机通过串口采集下位机发送的原始数据。实现：VC+中实现串口通信一般有二种方式，分别是MSComm控件和Windows API函数。MSComm简洁易用，适用于比较简单的系统，Windows API函数应用较广但比较复杂繁琐,由于此模块的串口通信功能相对简单,本系统采用前者。在实际过程中使用的是事件驱动的方式，这种方法响应及时，可靠性高，并且比查询法占用更少的资源。·存储模块功能：可直接存储采集到的原始数据，以备以后更多的分析处理。实现：在每个OnComm事件被触发后，将串口接收到的数据直接存入temp临时

6、文件，并且可以在用户的要求下将temp临时文件里的值存储到指定文件。·数据的分析和处理模块功能：将采集到的原始数据进行用户选定的分析和处理，主要包括丢弃错误数据，以及去除帧头并进行数据装入任务，同时也可以对已保存的数据进行分析和处理。实现：将temp临时文件或用户指定文件的数据读出并装入，以下为主要程序代码：void CChuankokjDlg:find_data(car_data c_data, BYTE c_source, int c_length) int i=0; while(i<c_length-6)/防止下标越界   

7、;if(c_sourcei=0x00)&&(c_sourcei+1=0 xff)&&(c_sourcei+6=0x0 0)&&(c_sourcei+7=0xff)/判断帧头并进行数据装入     c_datalength.speed_data=c_sourcei+2;   c_datalength.battary_data=c_sourcei+3;   c_datalength.direction_data=c_sourcei+4;

8、60;  c_datalength.sensor_data=c_sourcei+5;   i=i+1;    else   i+; ·图形显示模块功能：以图形界面来显示处理后的数据，以便更直观地观察智能车的运行状态。实现：将上一模块中装入各数组的数据在用户的选择的模式下进行画图，可以只看一幅图，也可以将四幅图放在一起进行对比观看。实际的运行界面及效果如图2。图2  图形显示介面运行模块结语该系统通过添加无线收发模块，将智能车的实时状态信息传到上位机上，通过VC+编程，用图象直观形象地将其表现出来，很好地达到了对智能车状态实时监测的目的，极大地方便了我们调节PID等智能车