智能车测控系统学习教案

1、会计学1智能智能(zh nn)车测控系统车测控系统第一页，共29页。1 概述概述(i sh)第1页/共29页第二页，共29页。2 基本基本(jbn)结构结构1.1.路径识别路径识别2.2.CCDCCD、光电、光电 电磁电磁3.3.电机控制电机控制4.4.舵机舵机(du j)(du j)、电机、电机5.5.速度检测速度检测6.6.单片机单片机7.7.电源管理电源管理8.8.信息处理及控制算法信息处理及控制算法第2页/共29页第三页，共29页。 路径路径(ljng)识别识别l 任务任务l检测车道相对车模的偏移量、方向、曲率等信息检测车道相对车模的偏移量、方向、曲率等信息l 目标目标l 获取获取(h

2、uq)(huq)更多、更远、更准确的车道信息更多、更远、更准确的车道信息l 检测方式：检测方式：l光电检测光电检测l视频检测视频检测l 电磁检测电磁检测第3页/共29页第四页，共29页。.1 路径识别路径识别(shbi)-光电检测光电检测1.激光激光(jgung)管管2.红外管红外管3.激光激光(jgung)阵阵列列1.供电方式：直流电压供电方式：直流电压OR脉冲脉冲(michng)电压电压2.放大电路放大电路1.单排单排OR双排双排2.直线排列直线排列OR曲线排列曲线排列3.均匀均匀OR非均匀非均匀l 器件选型器件选型l 工作方式工作方式l 排列分布排列分布第4页/共29页第五页，共29页。

3、.1 路径路径(ljng)识别识别-光电检测光电检测光电传感器工作原理光电传感器工作原理 由一个红外线发光二极管和光敏三极管组成由一个红外线发光二极管和光敏三极管组成工作时，二极管向反射表面（赛道面）发射工作时，二极管向反射表面（赛道面）发射红外线。光敏三极管如果接收红外线。光敏三极管如果接收(jishu)到反到反射回的红外线则导通，反之则关断。在赛道射回的红外线则导通，反之则关断。在赛道上，白色的表面有利于反射红外线，而黑色上，白色的表面有利于反射红外线，而黑色的轨迹则吸收红外线的轨迹则吸收红外线第5页/共29页第六页，共29页。光电管路面光电管路面(lmin)检测电路检测电路第6页/共29

4、页第七页，共29页。光电检测光电检测(jin c)方式方式第7页/共29页第八页，共29页。.2 视频视频(shpn)检测检测 线阵列线阵列 线阵列图像传感器类似于模拟式红外传感器线阵列图像传感器类似于模拟式红外传感器。它只扫描前方一行的数据信息，但是环境影响小。它只扫描前方一行的数据信息，但是环境影响小。 面阵列面阵列 前方路径感知的情况决定了智能车的控制性前方路径感知的情况决定了智能车的控制性能能(xngnng)(xngnng)。视频图像传感器的主要特性就是尽。视频图像传感器的主要特性就是尽可能早的感知前方路径信息，使得控制器能够预动可能早的感知前方路径信息，使得控制器能够预动作。作。第8

5、页/共29页第九页，共29页。l 图像图像(t xin)传感器的接口类型传感器的接口类型 USB USB接口接口(ji ku)(ji ku)（微机用）（微机用） 全电视信号输出（全电视信号输出（PAL,PAL,安全监控用）安全监控用） 摄像头安装摄像头安装 视频同步信号视频同步信号(xnho)(xnho)分离分离 视频信号视频信号(xnho)(xnho)采集采集处理处理l 实现实现第9页/共29页第十页，共29页。摄像头的安装摄像头的安装(nzhung)影响两个方面的性能影响两个方面的性能: 图像处理的复杂程度和精度图像处理的复杂程度和精度(jn d) 小车的机械性能小车的机械性能 安放在小车

6、左右对称的中线上。安放在小车左右对称的中线上。 安装主要涉及前后位置、高度和俯视角度。对图像处理影响较大的是摄像头安装高度和俯视角。安装主要涉及前后位置、高度和俯视角度。对图像处理影响较大的是摄像头安装高度和俯视角。摄像头视场示意图第10页/共29页第十一页，共29页。第11页/共29页第十二页，共29页。视场同步视场同步(tngb)信号分离信号分离 由由CCD来的复合视频信号输入到来的复合视频信号输入到LM1881中经中经(zhn jn)处理后，就可得到本系统需要的行同步信号，及场同步信号。处理后，就可得到本系统需要的行同步信号，及场同步信号。 视场信号视场信号(xnho): 视场信号分离视

7、场信号分离:第12页/共29页第十三页，共29页。视场信号视场信号(xnho)采集采集 场同步信号连接到处理器的一个普通I/O管脚上，用于查询也可接到可产生中断(zhngdun)的管脚上。行同步信号将连接到处理器的一个中断(zhngdun)管脚上，产生中断(zhngdun)，从而控制对图像的采集。各输出信号中只用到复合同步信号和场同步信号，其它输出管脚悬空不与单片机连接。第13页/共29页第十四页，共29页。4 电机电机(dinj)控制控制 电机(dinj)性能的好坏与与电机(dinj)的驱动部分密切相关。大赛组委会提供了一种电机(dinj)驱动芯片MC33886；另外还有多种电机(dinj)

8、驱动芯片可使用，如L298。通过改变PWM的占空比可控制电机(dinj)的转速。第14页/共29页第十五页，共29页。电机(dinj)RS-380SH特性第15页/共29页第十六页，共29页。直流电动机直流电动机(dngj)(dngj)驱动芯片驱动芯片MC33886MC33886特性特性：工作电压：工作电压：5-40V5-40V导通电阻：导通电阻：120120毫欧姆毫欧姆输入信号：输入信号：TTL/CMOSTTL/CMOSPWMPWM频率：频率：10kHz10kHz短路保护、欠压保护、过温保护等短路保护、欠压保护、过温保护等. .第16页/共29页第十七页，共29页。MC33886MC3388

9、6芯片的典型芯片的典型(dinxng)(dinxng)应用应用第17页/共29页第十八页，共29页。 舵机舵机(du j)控制控制 舵机在智能车的转向控制中起着重要作用，它决定了智能车行驶(xngsh)时的方向性。下面将从以下几方面来介绍： 舵机功能 舵机结构 舵机的基本参数 舵机控制方法第18页/共29页第十九页，共29页。舵机舵机(du j)结结构构 舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计5k5k，直流电机、控制电路板等；，直流电机、控制电路板等； 工作原理：工作原理： 控制信号控制电路板电机转动控制信号控制电路板电机转动(zhun dng)(zhun dng)齿

10、轮组减速舵盘转动齿轮组减速舵盘转动(zhun dng)(zhun dng)位置反馈电位计控制电路板反馈；位置反馈电位计控制电路板反馈； 控制量舵盘角度控制量舵盘角度第19页/共29页第二十页，共29页。v尺寸：尺寸：39.439.4* *37.837.8* *27.827.8v重量：重量：56g56gv工作速度工作速度: 0.11sec/60(4.8V) 0.08sec/60 (6.0V): 0.11sec/60(4.8V) 0.08sec/60 (6.0V)v堵转力矩堵转力矩(l j): 6.1kg.cm(4.8V) 7.7kg.cm(6.0V)(l j): 6.1kg.cm(4.8V) 7

11、.7kg.cm(6.0V)v工作角度：工作角度：9090度度舵机舵机(du j)的基的基本参数本参数 （HS-925）第20页/共29页第二十一页，共29页。舵机控制舵机控制(kngzh)方法方法第21页/共29页第二十二页，共29页。舵机舵机(du j)特性曲特性曲线线 实际中，由于受到机械传动等各种因素的影响，舵机转向角度与脉宽并不是(b shi)成正比的，需要在实践中不断调整。第22页/共29页第二十三页，共29页。舵机舵机(du j)控制信号的产生控制信号的产生 软件计数软件计数(j sh)(j sh)方式；方式； 定时器中断方式；定时器中断方式； PWM PWM硬件产生方式。硬件产生

12、方式。 S12DG128 PWM控制器控制器 8路路PWM输出端口；输出端口； 独立独立(dl)的的8路路8bitPWM输出，或者输出，或者4路路16bitPWM输出；输出； A,B,SA,SB时钟源。时钟源。第23页/共29页第二十四页，共29页。脉宽范围脉宽范围 对应舵机旋转角度，一方面舵机的极限位置；另一方面考虑到车模转向的极限。可以通过测试得到大约对应舵机旋转角度，一方面舵机的极限位置；另一方面考虑到车模转向的极限。可以通过测试得到大约40 度左右的旋转角度；度左右的旋转角度；控制说明控制说明 舵机的响应时间对于控制非常重要，一方面可以通过修改舵机的响应时间对于控制非常重要，一方面可以

13、通过修改PWM周期获得。另一方面也可以通过机械方式，利用舵机的输出周期获得。另一方面也可以通过机械方式，利用舵机的输出(shch)转距余量，将角度进行放大，加快舵机响应速度；转距余量，将角度进行放大，加快舵机响应速度；关于关于(guny)舵机控制信号的舵机控制信号的说明说明第24页/共29页第二十五页，共29页。6 智能智能(zh nn)车的转速测车的转速测量量 转速测量在电机速度控制中起着重要作用。通常的转速测量方式有以下几种，可以依据实际情况进行灵活选用。编码器 信号稳定，但价格与测量精度要求成正比。测速电机 利用单片机AD口进行采集信号，但测量精度不高。自制编码器 价格便宜，易于安装备调试，能够保证(bozhng)测量精度要求，但使用的计算机机时较多。第25页/共29页第二十六页，共29页。7 智