基于飞思卡尔HCSl2的小车智能控制系统设计
2．1 HCSl2控制核心
系统的核心控制采用飞思卡尔半导体公司的16位HCSl2系列单片机MC9S12DGl28。其主要特点是高度的功能集成，易于扩展，低电压检测复位功能，看门狗计数器，低电压低功耗，自带PWM输出功能等。系统I／O口具体分配如下：PORTAO、PTH0～PTH7共9位用于小车前面路径识别的输入口；PACNO用于车速检测的输入口；PORTB0～PORTB7用于显示小车的各种性能参数；PWM01用于伺服舵机的PWM控制信号输出； PWM23、PWM45用于驱动电机的PWM控制信号输出。
2．2 电源管理单元
电源管理单元是系统硬件设计中的一个重要组成单元。本系统采用7．2V、2000mAh、Ni-Cd蓄电池供电。为满足系统各单元正常工作的需要，系统将电压值分为5V、6.5V和7.2V三个档。三个电压档的具体实现及其功能如下：
- 采用稳压管芯片L7805CV将电源电压稳压到5V，稳压电路如图3所示，给单片机系统电路、路径识别的光电传感器电路、车速检测的旋转编码器电路和驱动芯片MC33886电路供电；
- 将电源电压7．2V经过一个二极管降至6．5V左右后给舵机供电；
- 将电源电压7．2V直接供给直流驱动电机。
2．3 路径识别单元
为提高小车转向角的控制精度，系统路径识别单元采用9个发射和接收一体的反射式红外光电传感器JY043作为路径检测元件。红外线具有极强的反射能力，应用广泛，采用专用的红外发射管和接收管可以有效地防止周围可见光的干扰，提高系统的抗干扰能力。
对于小车循迹场地的黑白两种颜色，发射管发出同样的光强，接收管接收到的光强不同，因此输出的电压值也不同；给定一个基准电压，通过对不同输出电压值进行比较，则电路的输出为高低电平。当检测到黑自线时分别输出为高低电平，这样不仅系统硬件电路简单，而且信号处理速度快。其路径检测硬件电路如图4所示。
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系统角度控制单元采用Sanwa公司SRM-102型舵机作为小车方向控制元件。在实际运行过程中，舵机的输出转角与给定的PWM信号值成线性关系，以PWM信号为系统输入信号，实现舵机开环控制。舵机响应曲线和控制电路如图5、图6所示。由于舵机的开环转向力矩足够，单片机通过采集的当前路况，给定PWM控制信号，从而实现舵机的转向，具体的舵机转向角与路径识别单元输出值的关系如表1所列。
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文章出处：武汉科技大学 孙浩 程磊 黄卫华 程宇
