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陕西苹果进京宣传推介

? 2018-09-20 17:29 ? 次阅读

引言

党的十九大报告中提到:“统一战线是党的事业取得胜利的重要法宝,必须长期坚持。

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。

以HC9SDGl28单片机为主控芯片的智能车系统设计

图1 系统框图

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。

以HC9SDGl28单片机为主控芯片的智能车系统设计

图2 LM1881 同步分离电路图

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。

以HC9SDGl28单片机为主控芯片的智能车系统设计

图3 传感器电路结构图

4 驱动部分

4.1 电机驱动器选择

根据电机学和电力拖动理论,电机驱动器要有足够的电流输出能力来保证驱动力的充足。综合考虑,电机驱动器采用一体化的专用功率驱动集成电路进行设计分离元件(场效应管)构成的驱动器。

根据电机学,直流电动机转速,n的表达式为:

以HC9SDGl28单片机为主控芯片的智能车系统设计

式中:U为电枢端电压;I为电枢电流;R为电枢电路中电阻;φ为每级磁通量;K为电动机结构参数。

由式(1)可知,直流电动机的转速控制方法可以分为两大类:对励磁磁通进行控制的励磁控制法和对电枢电压进行控制的电枢控制法。现在大多数应用场合都使用电枢电压控制法,本设计采用的是在保证励磁恒定不变的情况下,采用PWM来实现直流电动机的调速方法。

电动机的电枢绕组两端的电压平均值U。为:

以HC9SDGl28单片机为主控芯片的智能车系统设计

式中:占空比D表示在一个周期T里开关导通的时间与周期的比值,D的变化范围为0≤D≤1。由式(2)可知,当电源电压Us不变的情况下,电枢两端电压的平均值Uo取决于占空比D的大小,改变D值也就改变了电枢两端电压的平均值,从而达到控制电动机转速的目的,即实现PWM调制。

为了便于取材和设计方便,此次设计选择了飞思卡尔半导体公司的PC33886。PC33886在PWM调速模式驱动下可以接受20 kHz的工作频率;具有过热、过流、短路保护,并且通过一条反馈线将器件的工作状态反馈给单片机。

4.2 舵机控制

舵机控制程序流程图如图4所示。

以HC9SDGl28单片机为主控芯片的智能车系统设计

图4 舵机控制程序流程图

车模在行驶过程中不断采样路况信息,并通过分析车模与赛道相对位置判断车模所处路况,计算转弯半径。所有舵机标准PWM周期为20 ms,转动角度最大为90°,当给舵机输入脉宽为0.5 ms,即占空比为0.5/20=2.5%的调制波时,舵机右转90°。可以推导出转动角度与脉宽的关系计算公式为:

t=1.5±θ/90

式中:t为正脉冲宽度,单位:ms;θ为转动角度;当左转时取加法计算,右转时取减法计算。

在具体操作中PWM调制波的周期可以设置在20 ms左右一定范围内均可以使舵机正常转动,经反复测试最终把输出PWM调制波周期设为13 ms。

运行电机的转速以及舵机的转角,在软件上都是通过对PWM波占空比进行设置来相应控制的。

5 电源模块

电机驱动系统要求大功率的电源供应:低内阻、大电流、对电源的纹波不敏感;单片机和图像采集系统对电源质量要求较高:低内阻、波纹小、自身功耗不大,但要严防电动机在工作时产生的干扰。供电系统框图如图5所示。

以HC9SDGl28单片机为主控芯片的智能车系统设计

图5 供电系统框图

由于摄像头需要一个9~12 V的电压才能正常工作,而充电电池的电压只有6~7.2 V。所以DC-DC升压电路便成为必须。

DC-DC电压变换采用MC34063A集成电路,该器件内部集成了温度补偿器、比较器、动态电流带限占空比可控的振荡器和一个高电流输出驱动器。输出电压直接由两个外接的误差为2%的电阻控制。该电路可以方便地应用于升压和降压两种场合,电路原理图如图6所示。

以HC9SDGl28单片机为主控芯片的智能车系统设计

图6 电源电路图

6 软件设计

软件结构图如图7所示。

以HC9SDGl28单片机为主控芯片的智能车系统设计

图7 软件程序结构图

整个小车自动识别控制过程都是通过主控单片机芯片上的程序控制来完成整个智能控制过程。小车开启后将自动沿着有一定宽度的黑线轨道行驶,行驶中将连续检测到的黑线位置信息反馈给主控芯片,通过主控芯片处理后将执行结果反馈给控制器,进而控制小车前行方向,并通过软件检测小车速度及按键的更改信息最终将结果通过LCD显示屏显示。

7 结语

智能车设计涉及控制、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。整个设计没有采用过于复杂的检测方法或控制算法,而是采用了摄像头图像处理技术和经典PID控制算法,这样不但能保证系统的可靠性、稳定性与快速性,而且节省了成本与工作量。在控制算法上,PID控制保证了系统的快速和稳定;在检测方法上,摄像头连续检测的设计,保证了高速直线行驶的无抖动,以及光电管测速方法的应用,保证了测速系统的简单可靠。

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发表于 2018-09-20 12:01 ? 2052次阅读
小米有品推出QIN多亲AI电话,采用紫光展锐SC...

卫星国检中心:北斗三号的成功离不开“中国芯”的努...

按照计划,年底前我国将建成由18颗北斗三号卫星组成的基本系统,为“一带一路”沿线国家提供服务。

发表于 2018-09-20 11:08 ? 411次阅读
卫星国检中心:北斗三号的成功离不开“中国芯”的努...

关于反熔丝FPGA的结构和原理以及其在密码芯片设...

随着计算机和通信的发展,信息传输过程中信息安全的重要性越来越受到人们的重视。在信息传输过程中,人们普...

发表于 2018-09-20 10:22 ? 117次阅读
关于反熔丝FPGA的结构和原理以及其在密码芯片设...

高通推出Gobi调制解调器芯片组,可支持具备UM...

高通表示,MDM9225与MDM9625两款芯片组可以对应LTE载波聚合技术 (LTE carrie...

发表于 2018-09-20 10:14 ? 83次阅读
高通推出Gobi调制解调器芯片组,可支持具备UM...

梅花香自苦寒来 海思的核“芯”竞争力

在任正非的大力支持下,海思从持续亏损走到智能手机芯片设计厂商前列,成为了华为最坚强的后盾。

发表于 2018-09-20 09:39 ? 697次阅读
梅花香自苦寒来 海思的核“芯”竞争力

特斯拉的野望 已准备好自动驾驶定制化人工智能芯片

当地时间8月1日,特斯拉首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)称,该公司为自动驾驶打造的定制化...

发表于 2018-09-20 09:18 ? 399次阅读
特斯拉的野望 已准备好自动驾驶定制化人工智能芯片

高通收购恩智浦失败,对中国有什么影响?

中国政府没有在高通恩智浦并购案的最后期限内给出审批意见,最终高通选择了放弃。

发表于 2018-09-20 11:17 ? 1613次阅读
高通收购恩智浦失败,对中国有什么影响?

中国大举投入芯片市场 美国信“芯”或崩溃

美国此前对中兴的制裁,让中国通信行业首次感到“无芯之痛”,也看到了中美芯片产业的巨大鸿沟。殊不知,为...

发表于 2018-09-20 10:27 ? 415次阅读
中国大举投入芯片市场 美国信“芯”或崩溃

关于单片机汇编延时程序的一些了解

如果用高级语言编程,只需要简单地调用延时函数就可以实现,但是计算机具体是怎么实现的呢?要想知其所以然...

发表于 2018-09-20 09:19 ? 82次阅读
关于单片机汇编延时程序的一些了解

长光华芯完成B轮1.5亿融资,战略布局已全部完成

麦姆斯咨询:本轮融资用于VCSEL激光雷达芯片研发及量产,以及高功率半导体激光芯片和模块产能提升5-...

发表于 2018-09-20 17:18 ? 645次阅读
长光华芯完成B轮1.5亿融资,战略布局已全部完成

RISC-V指令集架构为何?为何逐渐获科技大厂与...

RISC-V虽采开放免费路线,但某些地方不同于其他开放原始程式码的硅智财专案,例如它有自己的硬件描述...

发表于 2018-09-20 16:48 ? 465次阅读
RISC-V指令集架构为何?为何逐渐获科技大厂与...

柏壹科技获政府专项资助 无线充电技术新突破

近日,深圳市科技创新委员会发布了《关于 2019 年第一批科技计划拟资助项目的公示》。

发表于 2018-09-20 15:46 ? 299次阅读
柏壹科技获政府专项资助 无线充电技术新突破

我国处理器封装技术是怎样的?

随着我国制造技术的发展,在处理器生产过程中,芯片封装和封装后两个阶段在我国也能够实现。近日笔者有幸参...

发表于 2018-09-20 11:06 ? 232次阅读
我国处理器封装技术是怎样的?

IC芯片是如何进行封装的?

目前常见的封装有两种,一种是电动玩具内常见的,黑色长得像蜈蚣的 DIP 封装,另一为购买盒装 CPU...

发表于 2018-09-20 10:58 ? 221次阅读
IC芯片是如何进行封装的?

三星电子宣布,将为挖矿机厂商Innosilico...

加密货币挖矿机芯片代工大战再起波澜!在过去台积电一直独霸中国3大挖矿机厂商订单之后,2日韩国三星电子...

发表于 2018-09-20 10:46 ? 421次阅读
三星电子宣布,将为挖矿机厂商Innosilico...

什么是芯片封装?有哪些作用?

如今的芯片封装,是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,起着安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作...

发表于 2018-09-20 10:37 ? 132次阅读
什么是芯片封装?有哪些作用?

只为8英寸芯片生产线!士兰微拟与多方向士兰集昕增...

京华为的Mate20系列毫无疑问将首发麒麟980处理器,据悉它将采用台积电7nm工艺,最高主频高达2...

发表于 2018-09-20 10:03 ? 645次阅读
只为8英寸芯片生产线!士兰微拟与多方向士兰集昕增...

华为OceanConnect IOT平台总经理王...

华为OceanConnect IOT平台总经理王强指出,2018年全球已公布NB-IoT网络数量超过...

发表于 2018-09-20 09:34 ? 1959次阅读
华为OceanConnect IOT平台总经理王...

全球半导体行业正面临人才结构性短缺的制约,与大厂...

半导体产业自诞生之日起,资金与人才就是这个产业发展的关键。芯片产业不依赖丰富的自然资源,不需要其设施...

发表于 2018-09-20 18:30 ? 947次阅读
全球半导体行业正面临人才结构性短缺的制约,与大厂...

柏壹无线充电发射器BOEONE Q50通过Qi ...

柏壹无线充BOEONE Q50(产品型号BE-Q50-A1)通过了Qi v1.2.4认证,WPC无线...

发表于 2018-09-20 17:55 ? 233次阅读
柏壹无线充电发射器BOEONE Q50通过Qi ...

新AI技术如何破解人类脑部思维?

就智能感知而言,如何获取人类脑部思维同样是业内长期探索的问题。

发表于 2018-09-20 17:35 ? 319次阅读
新AI技术如何破解人类脑部思维?

新思科技海外首次投资建设的武汉全球研发中心顺利封...

新思科技武汉全球研发中心座落于武汉东湖新技术开发区,是新思科技在海外首次投资建设的顶级研发中心,预计...

发表于 2018-09-20 17:29 ? 135次阅读
新思科技海外首次投资建设的武汉全球研发中心顺利封...

定位慢、不精准?曦力A22了解一下

除了拥有先进的定位性能,曦力 A22 还首次将先进的 AI 技术带到了大众价位手机,也就是说,我们能...

发表于 2018-09-20 16:47 ? 825次阅读
定位慢、不精准?曦力A22了解一下

介绍氛围灯方案:用不同的颜色会让人有温暖、放松、...

如果将IO口的复用功能灵活运用,即将JATG口的IO口也复用成GPIO功能来对氛围灯进行控制的话,这...

发表于 2018-09-20 16:29 ? 281次阅读
介绍氛围灯方案:用不同的颜色会让人有温暖、放松、...

RK3308和RK3326是Rockchip今年...

据前瞻产业研究院数据显示,预计今年我国的智能家居市场规模将达1800亿元,2020年将达到3576亿...

发表于 2018-09-20 16:07 ? 525次阅读
RK3308和RK3326是Rockchip今年...

核“芯”科技成就国产“大脑”——军用芯片&电子元...

而信息战中重要的核心是信息的获取和处理,核心电子元器件则在其中担当主角。核心电子元器件的战略作用体现...

发表于 2018-09-20 15:43 ? 919次阅读
核“芯”科技成就国产“大脑”——军用芯片&电子元...

单按键开关控制电路

本文主要介绍了思恋单键开关电路图。包括了单键开关机电路、单键轻触电子开关电路和简单的单按键开关电路及...

发表于 2018-09-20 15:41 ? 292次阅读
单按键开关控制电路

基于msp430f149单片机下74hc14n应...

MSP430系列单片机是一种新型的功能强大的单片机%2C具有超低功耗和适应工业应用的特点。

发表于 2018-09-20 14:49 ? 178次阅读
基于msp430f149单片机下74hc14n应...

瑞波光电完成6500万A轮融资 激光芯片未来可期

本轮明星级VC共同入场也标志着激光芯片领域已成为资本高度关注的领域之一,而瑞波光电无疑已成为在该领域...

发表于 2018-09-20 14:36 ? 416次阅读
瑞波光电完成6500万A轮融资 激光芯片未来可期

3600亿芯片“国家队”版图浮现,芯片企业要想突...

7月17日,以房地产为主营业务的万业企业抛出重组公告,根据公告,万业企业拟向大基金协议转让5643....

发表于 2018-09-20 17:52 ? 787次阅读
3600亿芯片“国家队”版图浮现,芯片企业要想突...

美国推ERI计划来应对中国的崛起

为了因应业界面临的两项共同挑战——摩尔定律的式微以及中国的崛起,预计在未来五年内,美国将陆续为ERI...

发表于 2018-09-20 17:17 ? 709次阅读
美国推ERI计划来应对中国的崛起

苹果iphone9最新消息,iphone9可能双...

由此可见,苹果终于意识到了双卡双待功能的必要性,并专门为中国市场做出了调整。目前在国内,Apple ...

发表于 2018-09-20 17:12 ? 15907次阅读
苹果iphone9最新消息,iphone9可能双...

高通骁龙855开始大规模量产,小米或将首发?

在移动芯片领域,高通拥有无可撼动的霸主地位。去年年底的时候,高通推出了首款人工智能平台芯片:骁龙84...

发表于 2018-09-20 16:49 ? 324次阅读
高通骁龙855开始大规模量产,小米或将首发?

董明珠:关于她的芯片投资、智能装备

董明珠说,在今天这样的讨论场——中美贸易战,有怕吗?担心吗?“我觉得没有什么可怕、担心,只要坚持自己...

发表于 2018-09-20 16:02 ? 277次阅读
董明珠:关于她的芯片投资、智能装备

芯片产业发展迎来新动力,芯片产业投资机遇

此外,2014年9月成立的国家集成电路产业投资基金(简称“大基金”)今年5月也向国务院上报了二期方案...

发表于 2018-09-20 15:56 ? 361次阅读
芯片产业发展迎来新动力,芯片产业投资机遇

国内芯片产业开启新一轮投资,有什么看点?

此外,据《红周刊》统计数据,截至7月27日,大基金一期直接投资芯片领域上市公司23家,其中A股上市公...

发表于 2018-09-20 15:34 ? 259次阅读
国内芯片产业开启新一轮投资,有什么看点?

美国芯片业正开始直面一个令人不安的现实

将设计和制造分解到更小的组件上,也使得较小规模公司参与进来具有经济效益,扭转行业整合直至集中到少数几...

发表于 2018-09-20 14:54 ? 398次阅读
美国芯片业正开始直面一个令人不安的现实

国内芯片设计的上市公司,基本都是在细分领域的国内...

比如2017年汇顶科技在指纹识别芯片领域实现了对瑞典FPC的超越,成为国产设计芯片在消费电子细分领域...

发表于 2018-09-20 14:29 ? 1422次阅读
国内芯片设计的上市公司,基本都是在细分领域的国内...
《刺猬索尼克》 《我是谁》 盲选还有五集 婚礼不像戏剧般梦幻 女神蹙眉迷人(图) 赌王之子与百亿女友低调约会 片场获拥抱安慰 拒公开求婚细节(图) 未成年小鲜肉成最大热门 北京惨烈首映
5月电影好戏连台 罗大佑加盟 纽约篇下月开播 晒头裹纱布照(图) 胸部傲人妩媚性感 梁家辉等造型奇葩(图) 我的老婆是大佬 老狼补位遭疯抢 明年1月1日起执行 伊能静素颜卖萌遭讽刺老了 大S饼脸现身北京 露怯写错球星名 传黄晓明杨幂将演电影版