基于9S12DG128的智能车控制系统设计与实现

基于9S12DG128的智能车控制系统设计与实现

基于9S12DG128的智能车控制系统设计与实现
引言

我国自2006年起举办的全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛融科学性、趣味性和观赏
性为一体，是一项以迅猛发展、前景广阔的汽车电子为背景，涵盖了自动控制、模式识
别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多个专业学科的科技创新比赛。参
赛队伍应在车模平台基础上，制作一个能够自主识别路线的智能车，然后在专门设计的
赛道上自动识别道路并行驶。本文所述的智能车就是根据比赛规则要求设计并制作而成
的，该智能车控制系统采用飞思卡尔半导体公司生产的16位MC9S12DG128单片机作为数字
控制器，由安装在车前部的黑白CMOS摄像头负责采集赛道信息，并将采集到的信号经二
值化处理后传人单片机，在单片机对信号进行判断处理后，由PWM发生模块发出PWM波对
转向舵机进行控制，从而完成智能车的转向。另外，智能车后轮上装有旋转编码器，可
用来采集车轮速度的脉冲信号，然后由单片机使用PID控制算法处理后的控制量去改变电
机驱动模块的PWM波占空比，从而控制智能车的行驶速度。

1 系统硬件电路组成

设计有效的智能车控制系统必须首先掌握控制对象的特性。根据对智能车特点的分析，
可以认为，智能车转向控制系统的传递函数近似为一阶积分加纯滞后，速度控制对象的
传递函数则近似为一阶惯性加纯滞后的结论。

转向控制系统主要是要求响应速度快，但对稳态控制精度要求不高。而且控制对象只有
积分和滞后环节，没有常见的惯性环节。根据以上特点，本转向控制可采用PD控制器。


对速度进行检测和控制的意义在于尽可能使智能车按照道路条件允许的最高速度行驶。
在弯道应将车速限制为不脱轨的最高速度，在直道则应适当进行急加速以缩短单圈运行
时间，提高比赛成绩。同时，对速度信号进行积分求和可以得到赛道长度信息，以便为
道路识别与记忆模块提供数据。智能车速度控制