基于S12的光电式自动寻迹车的设计

基于S12的光电式自动寻迹车的设计

基于S12的光电式自动寻迹车的设计
引言

自动寻迹车是一种具备自主判断、决策能力的综合智能系统。它的设计集机械、电子、
检测技术与智能控制于一体，在社会生活中有着广泛的应用，例如自动化生产线的物料
配送机器人，医院的机器人护士，商场的导游机器人等。

全国“飞思卡尔”智能模型车大赛在这样的背景下产生，智能模型车比赛要求利用车上的
视觉装置，使智能小车在给定的区域内沿着轨迹自动行进，在确保稳定性的情况下，速
度最快者获胜，根据路径判别的原理不同，分为光电组、电磁组和摄像头组三种类型。
本文所述智能车为光电组设计，采用与白色地面颜色有较大差别的黑色线条引导和反射
式激光管识别路径，通过舵机驱动前轮转向，采用直流电机驱动后轮前进，并采用PWM实
现电机的调速，使智能车快速、平稳地行驶。

总体设计思想

为了能够自主寻迹行驶，智能车应具有路径识别、方向控制、速度检测、驱动控制等功
能，根据比赛规定，本设计以飞思卡尔公司提供的比赛专用车模为载体，以飞思卡尔16
位微控制器MC9S12XS128单片机作为控制核心，用激光传感器来进行路径识别，采用前轴
转向后轴驱动方式。为了精确的控制赛车速度，在智能车后轴上安装光电编码器，采集
车轮转速的脉冲信号，由主控制器进行PID自动控制，完成智能车速度的闭环控制。整个
智能车的设计可分为硬件设计与软件设计两部分。

硬件设计

硬件系统应包括主控制器选择、电源管理模块、寻迹传感器模块、测速传感器模块、舵
机控制模块以及电机驱动模块。

主控制器模块

本设计以16位微处理器MC9S12XS128为控制核心，最高总线速度40MHz，模数转换器（AD
C）转换时间3μs，具有出色的EMC功能。主要I/O口的分配如下:PA0～PA7共8位用于小车
前面路径识别的输入口，PT7用于速度传感器检测的输入口；PWM1用于伺服舵机的PWM