专利名称：基于电磁引导的自动循迹智能小车控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种控制器，特别是一种基于电磁引导的自动循迹智能小车控制器，该控制器能够自主识别交变磁场引导线并根据通有电流的引导线实现小车快速稳定的自动寻线行驶。
背景技术：
由于汽车事故不断出现，造成重大的社会危害，引起了世界各国的重视汽车驾驶的安全问题已成为全球性的社会问题。为了改善这种现状，提高汽车驾驶的安全性，智能汽车已经成为世界车辆工程领域研究的热点和汽车エ业增长的新动力。智能汽车是一种正在研制的新型高科技汽车，不需要人去驾驶，是ー个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自 动控制等技术，是典型的闻科技综合体。随着企业生广技术的不断提闻以及对自动化技术要求的不断加深，当前的信息技术革命正在推动汽车设计翻开新的ー页，自动化、智能化、多功能将成为21世纪汽车发展的新趋势，电脑技木、自动控制技术以及现代信息融合技术和通信等高科技与汽车的结合，使未来汽车成为更安全、更方便、更舒适的交通工具。汽车撞开了本世纪的大门，它带来的速度和效率，改变了 20世纪人类的生活方式，推动了人类社会的进步。智能化的汽车在21世纪将以更高的速度和效率将人类带入智能信息时代。智能车以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为航天、医疗、エ业控制、物流等各个领域的关键设备。无论是从科学发展、理论研究的角度，还是从汽车エ业发展以及市场竞争的角度看，对智能车辆的研究都是必要的。而智能小车的研究及相关产品开发也将有利于我国在此领域技术发展与进步。因此，研制ー种智能，高效的智能小车控制系统具有重要的实际意义和科学理论价值。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种实现能自主识别路面引导线并根据引导线快速稳定行驶的智能小车。为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案—种基于电磁引导的自动循迹智能小车控制器，包括电源，其特征在于，还包括一单片机，在单片机上连接有车速检测模块、路径识别模块、转向舵机模块和电机驱动模块，电机驱动模块连接直流电机，直流电机还与车速检测模块相连接，单片机、车速检测模块、路径识别模块、转向舵机模块和电机驱动模块均与电源相连接。本实用新型的基于电磁引导的自动循迹智能小车控制器，运用模块化的设计思想进行系统硬件搭建，使各个模块相互独立，既避免了相互干扰，并且替换方便，还有利于调整智能车的整体结构，使智能车得结构变得整洁，重心更合适。
[0008]图I是本实用新型的结构框图；图2是本实用新型软件算法流程图；图3是电磁传感器感应电动势与它距引导线水平位置的函数；图4是本实用新型的循迹原理图；图5是本实用新型转弯示意图；图6是本实用新型车速控制框以下结合附图对本实用新型作进ー步的详细说明。
具体实施方式參见图I，本实施例给出ー种基于电磁引导的自动循迹智能小车控制器，包括ー单片机，在单片机上连接有车速检测模块、路径识别模块、转向舵机模块和电机驱动模块，电机驱动模块连接直流电机，直流电机还与车速检测模块相连接，单片机、车速检测模块、路径识别模块、转向舵机模块和电机驱动模块均与电源相连接。本实施例中，单片机选择MC9S12XS128单片机。在MC9S12XS128单片机上采用CodeWarrior作为程序软件编译器，对智能小车进行调试，使用无线通信接口和存储设备获取智能小车在不同环境条件下的运行參数，定量地分析数据并总结规律，得到相应的算法參数，尽可能地提高智能小车的适应性和稳定性。通过PWM控制策略和PID控制技术对智能小车的转向和速度进行闭环控制，使小车能够自主识别通有20KHz、IOOmA交变电流的磁场引导线并根据引导线实现快速稳定的寻线行驶，控制稳定，能较好的满足控制要求。智能车模需要能够通过自动识别赛道中心线位置处由通有20KHz、100mA交变电流的导线所产生的电磁场进行路径检測，以此来引导智能小车前迸，MC9S12XS128单片机是控制核心，它负责接收赛道信息、小车速度等信息，并对这些信息进行处理，得到合适的控制量来对舵机与驱动电机进行控制。转向舵机模块和电机驱动模块分别用于实现小车转向和电机驱动；电源模块主要为单片机、及路径识别模块、转向舵机模块、电机驱动模块和车速检测模块提供稳定的直流电源。路径识别模块由电磁传感器组成，其功能是获取前方赛道的信息，以供MC9S12XS128单片机作进ー步分析处理；车速检测模块由光电编码器和MC9S12XS128单片机中的脉冲计数模块组成，通过检测赛车的实时车速为赛车的车速控制提供參考量。下面说明该控制装置自动循迹行驶过程參见图2，上电开始后，首先要进行初始化，主要包括MC9S12XS128单片机内的各个功能模块的初始化，然后通过路径识别模块获取引导导线的位置信息，同时通过速度检测模块实时获取赛车的速度，利用智能小车与导线位置的偏差和检测到的实时车速，结合PWM控制技术和PID控制策略对赛车的舵机角度和行驶速度进行恰当的控制调整，使沿跑道快速稳定前迸。A、寻迹原理每个传感器感应的电压幅值E，反映了传感器所在位置的电磁场強度，感应电动势的大小与H/(H2+X2)成正比，其中H是传感器与导线竖直距离，X是传感器与导线的水平距离，假设H = 5cm, X e (-15，+15) cm，计算感应电动势E随着传感器水平距离X的变化的取值，其图像如图3所示；感应电动势E与传感器与导线竖直距离H和传感器与导线的水平距离X之间的关系，对于智能小车而言，H是固定的，就可以根据传感器所感应到的电压值的大小来计算出传感器与导线的水平距离X
权利要求1.ー种基于电磁引导的自动循迹智能小车控制器，包括电源，其特征在于，还包括ー单片机，在单片机上连接有车速检测模块、路径识别模块、转向舵机模块和电机驱动模块，电机驱动模块连接直流电机，直流电机还与车速检测模块相连接，单片机、车速检测模块、路径识别模块、转向舵机模块和电机驱动模块均与电源相连接。
2.如权利要求I所述的基于电磁引导的自动循迹智能小车控制器，其特征在于，所述的单片机采用MC9S12XS128单片机。
专利摘要本实用新型公开了一种基于电磁引导的自动循迹智能小车控制器，包括电源，还包括一单片机，在单片机上连接有车速检测模块、路径识别模块、转向舵机模块和电机驱动模块，电机驱动模块连接直流电机，直流电机还与车速检测模块相连接，单片机、车速检测模块、路径识别模块、转向舵机模块和电机驱动模块均与电源相连接。运用模块化的设计思想进行系统硬件搭建，使各个模块相互独立，既避免了相互干扰，并且替换方便，还有利于调整智能车的整体结构，使智能车得结构变得整洁，重心更合适。
文档编号G05D1/02GK202453734SQ20112055737
公开日2012年9月26日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者侯莹莹, 庞抗, 徐淑芬, 李宏宇, 焦磊, 郝天天, 高闯 申请人:长安大学