趙偉 于九龍 張瑞

關(guān)鍵字：智能車;電磁循跡;環(huán)境適應(yīng)性;PID控制

? 一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

（一）總的設(shè)計(jì)方案分為硬件和軟件方案，此文中主要分析部分硬件模塊的設(shè)計(jì)及相關(guān)物理模型的分析，對于具體的C語言編程細(xì)節(jié)本文不做詳細(xì)描述。通過傳感器檢測到電壓采集模塊左右兩端和中間傳感器之間的壓差，將采集的壓差傳到STM32F103單片機(jī)，由PWM發(fā)生模塊發(fā)出PWM波，分別對舵機(jī)和直流電機(jī)進(jìn)行控制，完成智能車的轉(zhuǎn)向、前進(jìn)和制動(dòng)等功能。

（二）全部設(shè)計(jì)主要有下面的功能：

①安裝電源檢測模塊，對智能車的電源電量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測并通過OLED顯示屏顯示;②通過車頭的傳感器將磁場信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，再將模擬的電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號;③后車輪裝有編碼器能實(shí)時(shí)檢測小車的行進(jìn)速度;④小車能在直道、連續(xù)的彎道、環(huán)形道路以及低坡度的橋上快速穩(wěn)步前進(jìn);⑤小車具有制動(dòng)功能，在檢測到特定的磁場時(shí)會(huì)立即剎車。

? 二、硬件系統(tǒng)中主要模塊的設(shè)計(jì)

1.電源檢測模塊

本模塊使用高精度電阻分壓的方式對電池電壓進(jìn)行測量

2.穩(wěn)壓模塊的設(shè)計(jì)

我們需要降壓模塊進(jìn)行12v到5v的電壓轉(zhuǎn)換，這里使用的芯片是LM2596S-5.0。

3.電磁傳感器模塊的設(shè)計(jì)

此設(shè)計(jì)利用LC諧振回路選出特定頻率的電磁波，再通過小功率三極管進(jìn)行信號放大，最后通過倍壓檢波電路將交流電轉(zhuǎn)成直流電輸給單片機(jī)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。

4.小車運(yùn)動(dòng)軌跡建模

小車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，后輪的內(nèi)輪和外輪形式的距離不同，行駛的時(shí)間卻一樣，因此后輪之間存在差速問題，傳統(tǒng)的汽車使用機(jī)械差速器完成差速，而我們的小車采用兩個(gè)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)后輪，不需要機(jī)械差速，使得機(jī)械設(shè)計(jì)更加簡單，具體參數(shù)的調(diào)節(jié)需要根據(jù)不同情況靈活改變。

5.速度檢測模塊

編碼器是一種將角位移或角速度轉(zhuǎn)換成一連串電數(shù)字脈沖的旋轉(zhuǎn)式傳感器，從檢測原理上可分為光電編碼器（光學(xué)式）和霍爾編碼器（磁式），本小車采用霍爾編碼器進(jìn)行測速。

? 三、測試結(jié)果

按照設(shè)計(jì)，比賽時(shí)小車能夠快速通過直道、彎道、十字路口等多種類型賽道，完成60m長的賽道共用時(shí)26秒。

? 四、結(jié)束語

電磁循跡是比較新穎的循跡方法，不受光線、溫度、濕度等環(huán)境的影響，循跡精準(zhǔn)高速，雖然現(xiàn)在只在比賽中出現(xiàn)，但這種方式具有廣闊的前景，未來在快遞、倉庫物流等方面將會(huì)發(fā)揮巨大的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]柯亨玉.電磁場理論[M].北京：人民郵電出版社，2004，8.

（作者單位：濟(jì)南大學(xué)）