现在，具有自动驾驭功用的智能车越来越引起人们的注重。智能车配备了各种传感器来收集路况信息，经过计算机的操控可以完成自习惯巡航，并且又快又稳、安全可靠。智能车不只能在风险、有毒、有害的环境里作业，并且能经过计算机的操控完成安全驾驭，能大幅度下降事故的发生率。智能车的规划关键是路况信息的收集，传统的计划多选用红外光电传感器，此计划不只噪声较大，并且与主控CPU的衔接电路杂乱，传输速率慢。本文研讨的智能小车体系选用了TSL1401CL线性CCD图画收集模块，该模块选用串行通讯办法与主控CPU衔接，不只电路简略、功用安稳，并且收集速率快。经过试验测验，本文规划的智能车能依据收集到的图画剖析前方途径及妨碍而完成智能驾驭，具有极强的实用价值和市场前景。
1 体系规划思维
经过调研与剖析，咱们选用了MC9S12XS128单片机、TSL1401CL线性CCD图画收集模块、稳压芯片以及液晶OLED等外围器材规划与开宣布这套智能小车体系。MC9S12XS128高速单片机为Freescale公司新推出的16位高功用高速单片机，其接口丰厚、功耗低、信息处理才能强壮，能对小车前方途径及妨碍进行及时剖析，处理敏捷、功用安稳。为了进步路面图画收集的速度与质量，咱们选用了TSL1401CL线性CCD图画传感器。TSL1401CL具有功耗小、功用安稳、灵敏度高、呼应速度快等长处，其作业进程是先将路况光学信号转化为模仿电流，模仿电流扩大后再进行A/D转化变成数字信号，最终经过串口送至主控CPU。智能小车的CPU依据CCD收集到的信息进行剖析和处理，然后完成体系的自动操控与妨碍处理、途径勘探。在软件规划中咱们选用了先进的PID（份额、积分、微分）算法，其运算参数可以依据进程的动态特性及时整定。经过PID算法，含糊PID算法来完成智能车的转向、控速等准确自动操控，别的还有很好的避障功用，完成了全智能的安全操控。
2 体系硬件规划
本项目选用模块化规划与开发，首要有CCD收集模块、电源模块、电机驱动模块、车速操控模块和转图1体系总体规划框图。
2.1 CCD收集模块
该模块选用TSL1401CL线性CCD图画传感器，其内部由一个128×1的光电二极管阵列、相关的电荷扩大器电路和一个内部的像素数据坚持功用组成，它供给了一起集成开始和中止时刻的一切像素。关于TSL1401CL线性传感器的驱动与运用，本项目运用MC9S12XS128的PA0和PA1引脚对其CLK和SI两个引脚按特定的时序宣布方波信号，TSL1401CL的AO引脚就会顺次输出128个像素点的模仿信号给MC9S12XS128，其电路如图2所示。咱们经过测验发现，该传感器的输出信号和环境光线密切相关，白日AO输出值比晚上高许多，对光和背光相差也很大，白炽光和日光灯光线条件下差异很大。同一镜头或信号扩大倍数，必定无法习惯各种环境，常常会呈现过弱或信号饱满，对环境的习惯性很弱，对此可经过软件运用动态曝光时刻或经过单片机动态改动运放的扩大倍数。
2.2 电源模块
体系由不同的模块组成，每个模块作业的电压不同，规划时还要考虑各模块所需的功率。别的还需规划电池检测体系，以便直观了解电池的状况。智能车需求的电源要求包含5V、7.2V等。关于5V供电规划咱们挑选了LM2940-5，比照7805，2940的长处是低压差稳压，其稳压差小于500mV，这样确保电池在低电压的状况下仍能使单片机和传感器正常作业，一起，LM2940的输出电流可以到达1A，满足供给扩大电路和键盘显现电路的作业。LM2940模块电路规划图如图3所示。
2.3 电机驱动模块
驱动电路为智能车驱动电机供给操控和驱动，这部分电路的规划要求以可以经过大电流为首要目标。驱动电路的基本原理是H桥驱动原理，现在盛行的H桥驱动电路有：H桥%&&&&&%，如MC33886;集成半桥电路，如BTS7970以及MOS管树立的H桥等电路。关于本体系的规划，咱们挑选了功用较好的BTS7970作为电机驱动模块的主芯片，其作业电路图如图4所示。
2.4 速度操控模块
智能车的车速首要选用增量式PID操控和方位式PID操控，将含糊操控与PID操控相结合，使智能车可以在赛道上平稳快速地跋涉。智能小车速度操控体系以XS128单片机为中心，由单片机给电机一个给定速度即理论速度，树立含糊PID操控器，运用含糊PID操控器来操控电机的转速，即操控智能小车的实践速度。再运用光电编码器来丈量智能小车的实践车速，并将实践车速反馈给含糊PID操控器，构成闭环负反馈回路。
2. 5 转向操控模块
智能车的舵机SD-5选用方位式PD操控，由于舵机的操控精度高，不同的PWM占空比对应舵机的不同转角，所以选用开环操控。当小车坐落直道时，将舵机摆正;当小车坐落弯道时，弯道的曲率越大则舵机的转角摆角越大，运用图画的加权平均偏差与图画中心之差作为操控量。
3 体系软件规划
体系软件选用C言语编写，经过Code Warrior IDE编译。软件规划的思维是驱动线性CCD光学器材收集单线图画信息，经过处理收集到的图画来判别小车所在的方位和确认小车跋涉时前进方向上的道路状况，然后将处理后的信息转化成改变的PWM量发送到舵机和电机以及编码器处理模块，然后到达对小车行走方向及车速的操控。体系流程图如图5所示。
4 总结
关于本项目智能小车体系的规划与开发，咱们选用了MC9S12XS128高速单片机为操控中心，经过A/D转化办法获取TSL1401CL线性CCD收集信息以及视点丈量信息，运用含糊PID算法完成对车模直行、转向以及速度操控的计划。其间MC9S12XS128为整个体系信息处理和操控指令的中心，线性CCD传感器用来辨认小车的运转途径，收集的信息在单片机上进行实时比较，经过PID操控算法来操控小车速度、转向，然后完成小车的智能自动驾驭。本计划的长处是电路简略、体系功用安稳。经测验，本智能小车能在杂乱的路况下完成智能自动驾驭。
