智能会车控制系统的设计.docVIP

智能会车控制系统的设计 　　摘 要本设计针对智能会车系统的硬件、软件及调试都作了详细介绍。硬件系统中的控制核心采用ARM Cortex微控制器，车道信息及车辆相关运行状态采用相应的传感器采集信号，车辆之间的通信选择无线通信方式。软件系统采用IAR Embedded Workench开发工具完成程序的编写及调试工作。经过调试实验，该系统可靠性较高，可以实现车辆之间智能会车的控制目的。 　　【关键词】ARM Cortex微控制器 传感器 智能会车控制 　　高新技术发展迅速的当下，人们的生活和生产方式都随之发生变化，汽车拥有量也增多，会车时由于各种原因导致交通事故呈上升趋势。而电子技术及相关技术的发展使汽车产品的概念发生了很大变化，也是电子信息产业界应用于汽车电子领域的重要原因之一。各种电子元器件、传感器、微处理器等技术的成熟为本设计方案的设计奠定了良好的基础。 　　本设计中要求两辆汽车可以按照指定的路线行驶到对方车辆的发车点，行驶过程中，车辆必须可以自动会车、自动后退并躲避对方车辆，具体行车路线如图1所示。该设计经调试可靠性较高，对生产和商业具有一定的参考价值。 　　1 系统总体方案设计 　　本系统由以ARM Cortex微控制器为控制核心的主控制电路模块、红外及光电检测模块、电机驱动模块、电源模块等构成。其中，采用码盘测量电机步长并用电机驱动模块驱动直流电机。两车辆之间采用无线通信，靠红外对管传感器和漫反射红外传感器分别检测车道信息及其间距。整个系统其系统结构图如图2所示。 　　2 硬件系统的设计 　　2.1 主要硬件设备的选择 　　控制芯片选择：该系统中车辆必须实现自动会车、自动后退及躲避车辆的功能，鉴于ARM Cortex微控制器与传统51单片机相比，运算能力及中断响应能力都较强，处理速度较快，性价比高，且配有多路PWM波等外设辅助模块，所以本设计中选择ARM Cortex微控制器1138作为控制核心。 　　电机的选择：根据系统设计的要求可知，无需高精度对车辆进行测控，并且设计小车体积较小，而直流电机体积小，重量轻，易于控制。但步进电机虽然控制精度高，但不易控制，体积又大，不易用于本设计中，故在此选择直流电机。 　　传感器的选择：本设计中车辆需要采集复杂环境中的信号实现设计要求。而红外光电对管传感器与传统的光敏传感器比较，其结构由红外发射器和红外接收器组成，其灵敏度较高，体积小，工作性能稳定。关于测量车距的传感器，设计要求其工作可靠，受外界干扰小，综合考量选择红外测距来改进传统的超声波测距。故本设计中选择红外传感器作为车道信息和车距信息的采集探测器。 　　2.2 基本原理分析 　　电机转动控制：电机转动控制由光电码盘完成，在结构上，光电码盘与电动机同轴。当电动机转动时，码盘与轮胎以相同的角速度旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测并将轴上的机械位移转换为脉冲。通过对脉冲信号的采集实现对电机的控制。 　　车距检测原理：车距检测选择红外传感器采集信号。在结构上，由发射管和接收管构成。由发射管发出的红外光束遇到障碍物反射到接收管上，构成等腰三角形。该等腰三角形的底角是由发射管确定的，而其底长是由位置敏感装置接收管测得的。根据三角形的相关理论则可推算出该三角形的高即设计中所需距离，测量原理如图3所示。 　　路径测量原理：路径测量的原理是根据车辆偏离跑到的距离控制电机转速的大小及车轮偏转方向而进行控制的。当车辆行驶方向向右偏离，则控制电机控制左侧车轮左转弯；反之，则控制电机驱动右侧车轮右转弯；当车辆与车道无偏离时，车辆按一定的速度继续前进。 　　2.3 硬件电路的设计 　　电机驱动电路的设计：电机驱动电路采用启动性能好，转矩大可调速，且可实现PWM波平滑调速的驱动电路，由4通道逻辑驱动电路和双桥式驱动器组成。如图4所示。 　　红外传感器检测电路的设计：红外传感器检测电路如图5所示。信号源于红外发射管而终于接收管。如果红外传感器发射的红外光束照射到黑色跑道时，接收到0电平信号，否则，接收到1电平信号。 　　语音模块电路原理图的设计：该模块采用WT588 D-U语音芯片为控制核心。其接口简单，抗干扰性能较好，操作简单。并在硬件上内置数模转换器、PWM音频处理器等，其电路原理图如图6所示。 　　3 软件系统的设计 　　本设计中软件部分采用嵌入式系统开发工具IAR Embedded Workench，根据设计要求编写相应的程序模块，程序流程图如图7所示。 　　4 系统调试与结果分析 　　系统调试环节根据设计要求制作车道，在常温室内进行调试。控制车辆按照设计要求按照规定的线路行驶并记录时间。调试方法包括： 　　分别发车测试：单独指定某车辆从发车点到对方停车区的测试。 　　同时发车测试：两