基于自主寻迹智能车控制电路制造技术

一种基于自主寻迹智能车控制电路，属于智能控制技术领域，该控制电路包括单片机、视频信号分离芯片、ＣＣＤ传感器、频压转换芯片、测速装置、电机驱动芯片、电机、电平转化芯片、蓝牙模块、舵机、背景调试模块和ＰＣ机，其中测速装置包括光栅码盘和Ｕ型对射式红外管。本实用新型专利技术的优点：该控制电路集成了外围模块电路，形成了功能完备，体积小的控制系统，同时，充分利用了单片机的各功能模块，提高了单片机的利用率，进而提高智能车的响应速度。同时，通过对各模块芯片电路板的合理布线，使智能车功耗低，同时，抗干扰强，运行稳定。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于智能控制
，特别涉及一种基于自主寻迹智能车控制电路。
技术介绍
目前由于智能车电路板的制作过程，很多人都选择了使用市场上的成品，即带有 MC9S12DG128的通用的开发，再根据系统需求，将各个模块开发后，通过插槽的链接到已有 的通用开发板上，这样就造成了，在智能车运行时，由于震动等物理因素，造成数据线连接 不好，导致系统运行性能不稳定。而且由于通用开发板带有其他模块，功耗大，致使智能车 电池消耗较快；同时，由于通用开发板没有对信号干扰，电池干扰进行有效的屏蔽措施，在 静电较强的环境中，会造成经常复位以及性能上的不稳定，另外人工自制电路板，还有很多 问题。1)芯片选择问题，尤其是电源芯片选择由为重要，提供一个低功耗，稳定输出的电源 对整个系统的稳定非常重要。以前设计人员只追求功能上实现，造成了电路中电流过大，时 常会出现烧坏芯片的情况。即使不少坏，也会出现较强的电磁干扰，影响稳定性。2)对于测 速模块的选择，以往的人员为了便捷，不计成本，选择了已有的产品测速电机，然而没有考 虑到模型车行驶过程中对速度的精度并不是要求特别精确的实际情况。测速电机的使用带 来了两个弊端A，它本身重量过重，一方面是智能车运行时需要更大的功耗，另一方面，也 影响了智能车本身重心等物理性能。B，一般的测速电机比较昂贵。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供一种基于自主寻迹智能车控制电路，通过 电路各个模块集成在一起，以达到降低了电路复杂性，提高单片机利用率的目的。该控制电路包括单片机、视频信号分离芯片、CXD传感器、频压转换芯片、测速装 置、电机驱动芯片、电机、电平转化芯片、蓝牙模块、舵机、背景调试模块和PC机，其中测速 装置包括光栅码盘和U型对射式红外管。该控制电路连接CCD传感器输出端连接视频信号分离芯片的输入端，视频信号 分离芯片的输出端连接单片机的中断请求端口 ；电平转化芯片包括两组输入输出接口，其 中一组输入端连接单片机的数据发送接口，相应的一组输出端连接单片机的数据接收接 口，电平转化芯片的另一组输入端和输出端连接一个串口的接头，通过串口接头，与蓝牙模 块连接，用于向电脑传送智能车图像信息和接受电脑的指令；电机的驱动芯片的输入端连 接单片机PWM端口，输出端得到与单片机PWM输出端口相应的并可以驱动直流电机的PWM 信号；频压转换芯片的IRspeed接口连接单片机的AD转换接口，输入端口连接U型对射式 红外管采集到的脉冲信号，U型对射式红外管与光栅码盘连接；背景调试模块的BKDG引脚 连接单片机的复用引脚，背景调试模块通过接口连接PC机，舵机连接单片机PWM端口。本技术的控制过程本方案单片机为控制核心，由安装在模型车前部的CCD 摄像头传感器负责采集路径信息，并将采集到的电平信号传入核心控制单元，通过AD转换模块，核心控制单元对信号进行判别处理。根据采集到的具体的路径信息，通过PWM输出2 路PWM波，分别对转向舵机、直流电机进行控制，舵机直接接收PWM信号，完成智能车转向控 制，电机控制的实现是通过MC33886芯片完成的，PWM信号输入到电机驱动芯片，再经电机 驱动芯片产生出控制电机的信号，实现智能车的加减速控制，智能车的后轮转轴上还安装 有光电传感器，用于采集车轮转速反馈的脉冲信号，将频率信号输入到频压转换芯片中，转 化成相应的电压值，经AD模块，反馈到核心控制单元，并经由核心单元对实际运行速度与 理想速度值进行比较后，调节输入到电机驱动模块的PWM波占空比，从而控制小车速度。本技术的优点该控制电路集成了外围模块电路，形成了功能完备，体积小的 控制系统，同时，充分利用了单片机的各功能模块，提高了单片机的利用率，进而提高智能 车的响应速度。同时，通过对各模块芯片电路板的合理布线，使智能车功耗低，同时，抗干扰 强，运行稳定。附图说明 图1本技术基于自主寻迹智能车控制电路方框图；图2本技术基于自主寻迹智能车控制电路中单片机电原理图；图3本技术基于自主寻迹智能车控制电路中视频信号分离芯片电原理图；图4本技术基于自主寻迹智能车控制电路中频压转换芯片电原理图；图5本技术基于自主寻迹智能车控制电路中电机驱动芯片电原理图；图6本技术基于自主寻迹智能车控制电路中电平转化芯片电原理图；图7本技术基于自主寻迹智能车控制电路中背景调试模块电原理图；图8本技术基于自主寻迹智能车控制电路中12V供电模块电原理图；图9本技术基于自主寻迹智能车控制电路中5V供电模块电原理图；图10本技术基于自主寻迹智能车控制电路中6V供电模块电原理具体实施方式本技术一种基于自主寻迹智能车控制电路详细结构结合实施例及附图加以 详细说明。如图1所示，在本实施方式中单片机选取MC9S12DG128、视频信号分离芯片选 取LM1881、频压转换芯片选取LM2907、电机驱动芯片选取MC33886、电平转化芯片选取 MAX232、蓝牙模块选取DC219159BL、背景调试模块选取BDM模块。单片机MC9S12DG128如图2所示，其中引脚名称和作用如表1所示表1 视频信号分离芯片LM1881用于分离C⑶摄像头采集的视频信号，提取场中断信 号，行中断信号，提取出有效的视频信号输入单片机进行AD转换，其引脚和功能为1脚为 复合同步输出(COMPOSITE SYNC OUTPUT)端口，将该端口的信号作为行同步的标志，当该端 口有信号输出时，表示采集到一行数据，将它连接到单片机的IRQ端口，在IRQ中断中对采 集到的视频信号进行处理；2脚为视频信号的输入端，该端口接收CCD传感器采集到的视频 信号；3脚为垂直同步输出(VERTICAL SYNC OUTPUT)引脚，该引脚的信号作为场同步信号， 当该引脚有信号输出时，表示采集到一新场；7脚为奇、偶场输出端口，输出经LM1881处理 后的视频信号；4脚接地；8脚接电源，图3为LM1881芯片的视频信号分离电路。将视频信 号通过一个电容接至LM1881的2脚，即可得到控制单片机进行A/D采集的控制信号一行 同步信号CSO与奇偶场同步信号0DDEVEN。本系统将CSO作为行同步信号，与IRQ引脚相连 接，当LM1881分离出行同步信号时，触发IRQ中断。将7脚奇偶场同步信号0/E与PHO 口 连接，作为场中断的触发信号。4脚接地；8脚接电源。对于速度的采集这可以通过车速检测装置实现。在车轮没有打滑的情况下，车速 与驱动电机的转速成正比关系，为了满足安装简便，价格低廉，测速准确等要求，该测速装 置包括光栅码盘和U型对射式红外管，其中光栅码盘具有13个凹槽，直径与轮子内径相同 即4cm;测速装置的工作原理为光栅码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅码盘与电动 机同时旋转，当光栅码盘凹槽时通过U型对射式红外管，红外对射管接收端导通，输出高电 压，当光栅码盘叶片经过U型对射式红外管时，红外对射管接收端导断开，输出低电压。随 着车轮带动光栅码盘旋转，U型对射式红外管检测输出若干通断的脉冲信号，将信号连接到 频压转换芯片LM2907，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数，通过与参考电压比较，得 到相应速度的电压值，频压转换芯片LM2907如图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于自主寻迹智能车控制电路，其特征在于：该控制电路包括单片机、视频信号分离芯片、ＣＣＤ传感器、频压转换芯片、测速装置、电机驱动芯片、电机、电平转化芯片、蓝牙模块、舵机、背景调试模块和ＰＣ机，其中测速装置包括光栅码盘和Ｕ型对射式红外管；该控制电路连接：ＣＣＤ传感器输出端连接视频信号分离芯片的输入端，视频信号分离芯片的输出端连接单片机的中断请求端口；电平转化芯片包括两组输入输出接口，其中一组输入端连接单片机的数据发送接口，相应的一组输出端连接单片机的数据接收接口，电平转化芯片的另一组输入端和输出端连接一个串口的接头，通过串口接头，与蓝牙模块连接；电机的驱动芯片的输入端连接单片机ＰＷＭ端口，输出端得到与单片机ＰＷＭ输出端口相应的并可以驱动直流电机的ＰＷＭ信号；频压转换芯片的ＩＲｓｐｅｅｄ接口连接单片机的ＡＤ转换接口，输入端口连接Ｕ型对射式红外管采集到的脉冲信号，Ｕ型对射式红外管与光栅码盘连接；背景调试模块的ＢＫＤＧ引脚连接单片机的复用引脚，背景调试模块通过接口连接ＰＣ机，舵机连接单片机ＰＷＭ端口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张明慧，陆振林，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]