智能车的设计
摘要：为了综合利用控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机、机械等专业领域知识，设计实现了一个基于PID控制算法，CCD检测系统，并采用HC9SDGl28单片机作为主控芯片的智能车系统。该系统使用Codewarrior IDE集成开发环境作为程序设计的基本软件平台，能利用摄像头自动识别路况，进行图像处理，进而调整方向沿预定轨道前行，具有屏蔽电感器很强的可靠性、稳定性、快速性、扩展性。
关键词：PID；自动识别；图像处理；智能车
0 引言
轮式小车是智能小车机械结构的主体部分，由车身、轮子、速度传感器、转动轴等结构部件构成。还包括提供动力的驱动器，采集环境信息的摄像头等模块，综合实现收集小车的自身状态信息或外部环境信息，并对传感器的数据进行分析、融合，动态调整小车的运动状态，实现在一定条件下的自主寻迹行驶。
本智能车采用PID控制算法，使用CCD线型摄像头作为黑色引导线的检测设备，经LM393比较后供单片机进行数据采集，图像识别，从而可以进行路径识别。电机驱动采用的是PC33886，使用直射型光电传感器来测量速度，并将相关信息显示在LCD液晶显示屏上，并采用4个按钮按键进行参数设定，为现场调试提供了友好的人机交互界面。
1 系统框架设计
整个差模电感器车模系统可以分为三大部分：环境图像采集部分、电机和舵机驱动部分、中央数据处理部分，且采用16位微控器MC9S12DGl28B作为核心控制单元，系统框图如图1所示。
智能车的动力部分使用的是常见的小型永磁式直流电机。这种电动机的驱动电路非常成熟，既有分离元件组成的驱动器，也有一体化的功率集成驱动芯片可供选用。
智能汽车最重要的部件，也就是智能汽车的大脑——中央处理系统。它不仅负责将环境图像采集部分送来的图像数据进行处理，还要将这些信息转化成为电机的驱动控制信号，使整车按照预定的规则前行，这就要求该系统具有庞大的数据处理能力。
2 路面检测模块
2．1 路面检测方案比较及可行性分析
环境图像采集部分可以采用阵列红外探头和CCD或CMOS图像传感器来实现，前者的特点是价格低廉、电路简单、应用方便，缺点是性能有限，对复杂环境的适应能力较弱，效果较差。而CCD或COMS图像传感器(摄像头)就能弥补阵列红外探头的各种缺点。
为了能快速采集图像数据并且兼顾开发的难易程度，在此次设计中将采用输出标准TV视频信号的黑白监控摄像头。这种摄像头可以配合行、场同步信号分离电路和单片机自身的A／D转换电路，可以将图像方便地采集进来，从而回避数字型摄像头复杂的总线协议和数据处理过程。
2．2 硬件设计
LM1881视频同步信号分离芯片可以从摄像头信号中提取信号的时序信息，LM1881的同步分离电路如图2所示。
引脚2为视频信号输入端，摄像头信号即由此输入LM1881，引脚3为场同步信号输出端，当摄像头信号的场同步脉冲到来时，该端将变为低电平，一般维持 230μs，然后重新变回高电平，引脚7为奇一偶场同步信号输出端，当摄像头信号处于奇场时，该端为高电平，当处于偶场时，为低电平。奇一扁平型电感偶场的交替处与场同步信号的下降沿同步，也就是和场同步脉冲后的上升沿同步。
3 速度传感器
3．1 方案选择
(1)霍尔传感器配合稀土磁钢
优点：获取信息准确、体积小、不增加后轮负载。
缺点：齿轮出靠近主驱动电机，容易受磁场干扰，对齿轮打孔容易顺坏齿轮。
(2)光电传感器
优点：体积小、不增加后轮负载、反射型方案对原有器件不需要再加工。
缺点：精度受到光电管体积的限制。
(3)光电编码器
优点：获取信息准确、精度高。
缺点：增加后轮负载、体积大。
比较以上三种方案，考虑到系统的可靠性，主后轮转动齿轮为塑料质地，打孔比较危险，而且车重的任何增加都有可能影响到车速，最终决定采用直射型光电传感器。
3．2 硬件电路设计
传感器电路结构图如图3所示。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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