系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)

　　競(jìng)賽規(guī)則規(guī)定，智能車系統(tǒng)采用飛思卡爾的16 位微控制器MC9S12XS128 單片機(jī)作為核心控制單元用于智能車系統(tǒng)的控制。在選定智能車系統(tǒng)采用光電傳感器方案后，賽車的位置信號(hào)由車體前方的光電傳感器采集，經(jīng)XS12 MCU 的I/O 口處理后，用于賽車的運(yùn)動(dòng)控制決策，同時(shí)內(nèi)部Pulse-Width 模塊發(fā)出PWM 波，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)對(duì)智能車進(jìn)行加速和減速控制，以及多個(gè)伺服電機(jī)對(duì)賽車各個(gè)部位的轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制，使賽車在賽道上能夠自主行駛，并以最短的時(shí)間最快的速度跑完全程。為了對(duì)賽車的速度進(jìn)行精確的控制，在智能車后軸上安裝光電編碼器，采集車輪轉(zhuǎn)速的脈沖信號(hào)，經(jīng)MCU 捕獲后進(jìn)行模糊PID 自動(dòng)控制，完成智能車速度的閉環(huán)控制。此外，還增加了鍵盤作為輸入輸出設(shè)備，用于智能車的角度和方位控制。系統(tǒng)總體方框圖如圖1。

　　根據(jù)以上系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，賽車共包括七大模塊：MC9S12XS128 主控模塊、傳感器模塊、電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、速度檢測(cè)模塊、輔助調(diào)試模塊。各模塊的作用如下。

　　MC9S12XS128 主控模塊，作為整個(gè)智能車的“大腦”，將采集光電傳感器、光電編碼器等傳感器的信號(hào)，根據(jù)控制算法做出控制決策，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)和伺服電機(jī)完成對(duì)智能車的控制。

　　傳感器模塊，是智能車的“眼睛”，可以通過一定的前瞻性，提前感知前方的賽道信息，為智能車的“大腦”做出決策提供必要的依據(jù)和充足的反應(yīng)時(shí)間。

　　電源模塊，為整個(gè)系統(tǒng)提供合適而又穩(wěn)定的電源。

　　電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)和伺服電機(jī)完成智能車的加減速控制和轉(zhuǎn)向控制。

　　速度檢測(cè)模塊，檢測(cè)反饋智能車后輪的轉(zhuǎn)速，用于速度的閉環(huán)控制。

　　輔助調(diào)試模塊主要用于智能車系統(tǒng)的功能調(diào)試、賽車狀態(tài)監(jiān)控等方面。

　　智能車傳感器模塊設(shè)計(jì)

　　在確定智能車總體方案時(shí)，我們選擇光電傳感器的方案。為了獲得更大前瞻距離，為控制系統(tǒng)后續(xù)處理贏得更多的時(shí)間，在從眾多光電傳感器中選擇了大前瞻的激光傳感器，前瞻距離可以達(dá)到普通光電傳感器的數(shù)倍甚至十幾倍，完全滿足競(jìng)賽的要求。