光电循迹智能小车剖析

1、基于光电导航无人驾驶智能车,参赛人员：张言引 韩森涛 周天宇 指导教师：杨有松老师,研究内容,本次比赛我们研究的智能车要实现从起点出发，经过5 个十字或丁字路口左、右转向或直行后快速、稳定、准确的进入指定位置停车并发出声光信号。,传感器信号采集处理 单片机的控制算法及执行 动力电机驱动 转向舵机控制,研究内容,研究方案,对于小车的选择与设计我们采用四驱动前轮转向的小车平台。 它具有加速快、行驶平稳的特点，对于提高小车快速、平稳的行驶有很大的帮助。,车体结构如图所示,平台,传感器分部,研究方案,根据比赛的要求我们将采用以MC9S12DG128为核心的增强型16位单片机进行控制，实现对智能车的直行

2、、转向、入库停车的控制。它包括两个8路10位精度A/D转换器 和4路8位脉宽调制模块（PWM），足以满足我们的需要。 下面为具体的控制导航方案,模块图,研究方案,信号的采集与处理； （1）检测方法：我们采用两侧检测法及通过两翼的传感器实时扫描两侧路线如下图所示。,直行,转弯,研究方案,信号采集原理： 通过使用具有定向发光、单色性好、亮度高的ULN2003 + 74HC238组合的驱动电路的一体激光传感器（包括：激光发射管和接收器）发射特定波长的光来检测两侧路边，并由路面及路界不同的颜色对单色光的反射率不同确保信号采集的准确性。再根据激光传感器接收到不同的光照后会有不同的阻值从而使采集回来的信号

3、是有高，低电平组成（我们用0表示低电平1表示高电平）。,激光传感器一体传感器,研究方案,自身干扰的排除： 并在接收器上安装一定长度的黑色圆筒管及调焦器使每个接收器只接收特定区域的信号、排除传感器自身的干扰如下图所示。,研究方案,自然光的排除： 通过调节波长来排除干扰。,研究方案,信号处理： 对于单片机来说高低电平的区分率不高，所以将采集到的信号通过放大器放大后再输入单片机内。信号的输入也是有高低电平组成，我将两翼六个接收器采集的信号组成一个个数字字符串作为智能车位置的信号,研究方案,3.智能车的导航； （1）直行：经过信号的采集、处理后得到多组信息，我们将这些信息分类后得到如下表所示的车身位置

4、及需要发出的指令：,研究方案,智能车的导航； （2）转向：分为准备路段和转向路段； 准备阶段：当小车到达转向路口前时，具有前瞻性的激光传感器会探测到如下几组信号 110 011； 000 000； 000 000当检测到这一系列信号时开始减速，直到达到预设转向速度后并以这一速度匀速行驶； 转向阶段：当小车接收到转向信号的同时进行打角转向同时也进行路程的测量。当计程器计满转向过程中弧线路程便撤销转向舵机指令， 计程器回零（确保对下次转向无干扰）。由于路段都是90度转转向准备阶段下车为准备阶段，上车为转向阶段,研究方案,智能车的导航； （3）入库停车：入库方案和转向方案类似只是把他的入库速度调至较

5、慢以确保其准确性。当小车进入以慢速进入车库时随即光电开光传感会接收到车库发来的停车信号并传给单片机进行立即制动停车并发出声光信号。,研究方案,智能车的驱动与控制； （1）驱动：由于小车在入库后要自动停车为容易的达到这一目的我们采用“有制动电流通路的不可逆pwm电路”驱动系统来驱动电机工作。其原理图如下：,研究方案,（2）速度控制；由光电编码器采集到的当前速度转变为pwm信号传给单片机进行所需速度的调整。由于单片机带有pwm输出端口，pwm 波获取方便，为了加强灵活性，能实时改变控制量，所以我们利用pwm 脉宽与速度的对应关系对电机进行控制。,研究方案,智能车的驱动与控制； （3）转向控制：由传感器采集到信号处理后传给单片机，再由单片机输出pwm信号给舵机进行打角， （4）停车控制：当小车进入车库时便接受到车库内发出的停车命令后传给单片机处理后发出停车命令及声光信号。,拟解决的关键问题,信号的准确采集 单片机的应用 电路设计，,特色与创新点,