MC9S12DG128的路徑識別的智能車系統設計

1.6 直流驅動電機控制模塊

本系統中，直流驅動電機控制模塊由RS-380SH型直流電機、功率驅動芯片ULN2003、電機驅動芯片MC33886及MC9S12DG128單片機組成。

功率驅動芯片ULN2003為單片高電流增益雙極型大功率高速集成電路，本系統采用了其中兩組用于增強單片機輸出的PWM信號的驅動能力。

其中，電機驅動芯片MC33886是單片集成的H橋元件，它適用于驅動小馬力直流電機，并且有單橋和雙橋兩種控制方式。D1、D2為使能端，IN1、IN2為PWM信號控制輸入端，OUTl、OUT2為輸出端。由于智能車從直道高速進彎時需通過緊急降速來保證系統的穩定，所以電機正轉時必須能夠產生反向制動力矩。因此本系統選擇了MC233886的全橋工作方式。

當需要智能車減速時，PI控制器計算值為負，令PWM5輸出的PWM信號占空比為零，PWM3輸出的PWM信號占空比與計算值的絕對值相同，并且計算值越負，OUT2的電平高出OUT1越多，電機有反轉趨勢。反之，當需要智能車加速時，PI控制器計算值為正，PWM3輸出的PWM信號占空比為零，PWM5輸出的PWM信號占空比與計算值的絕對值相同，計算值越大，OUTl的電平高出OUT2越多，電機有正轉趨勢。

2 軟件設計

本系統的控制方案是根據路徑識別模塊和車速檢測模塊所獲得的當前路徑和車速信息，控制舵機和直流驅動電機動作，從而調整智能車的行駛方向和速度。圖7為系統程序流程圖。

智能模型車的路徑搜索算法(Line Searching Algorithm)是智能車設計中的關鍵部分。本系統路徑搜索算法采用簡單的switch語句，根據檢測到黑線的光電管的位置判斷舵機的偏轉角度，同時給出相應的速度控制信號。

3 實驗驗證

智能車路徑識別的關鍵在于快速地判斷彎道并快速、準確地響應。智能車行進過程中，從長直道進入連續彎道時，由于曲率變化很小，此時轉速的設定值較大，加之舵機響應時間的限制，智能車極易脫離軌跡。采用加長轉臂的舵機及合理的路徑搜索算法，可以增強智能車對軌跡的跟隨性能。其中，粗線為所尋跡的黑線，細線為智能車實際運行軌跡。

本文設計了一個基于飛思卡爾微處理器MC9S12DG128的智能車控制系統，實現了快速自動尋跡功能。在硬件上，該系統采用MC9S12DG128B單片機為控制核心，協調電源模塊、路徑識別模塊、車速檢測模塊、舵機控制模塊及直流驅動電機控制模塊的工作；在控制算法上，采用路徑搜索算法和類PI控制算法實現對智能車的舵機轉角和電機轉速的控制。此外，系統還完成了對加長轉臂舵機的控制，實現了轉向伺服電機與車速的配合控制。實驗結果表明，該智能車系統響應快，動態性能良好，整體控制性能良好。