【正文】 void ini_Timer(void) { TSCR2_PR=7。 // 占空比為 15： 20 初始化時可任意設(shè)置 PWME=0X13。 PWMDTY5=10。 //設(shè)置 PWM01 通道頻率 100KHZ/2021=50HZ PWMPER4=20。 //輸出波形左對齊，否則中心對齊 PWMDTY01=80。 //A_CLOCK=BUS_CLOCK/8=3MHZ PWMSCLA=15。 //對應(yīng)通道脈沖起始位為高電平 極性為 1 PWMCLK=0X33。 //不準(zhǔn)許等待模式下分頻時鐘禁止運行 PWMCTL_PFRZ=1。 //01 共 同組成 16 位通道作為舵機的控制信號輸入口 為 1級聯(lián)為 0 分開 PWMCTL_CON45=0。 //關(guān)閉 PWM PWMCNT01=0。 void PWM_init(void) //脈寬調(diào)制模塊的初始化。 while(!CRGFLG_LOCK)； //循環(huán)直到該位為 1 即時鐘頻率已穩(wěn)定， CLKSEL_PLLSEL=1。 //選定鎖相環(huán)時鐘 此句被注解掉 PLLCTL_CME=1。 //時鐘合成寄存器初始化 REFDV=0X07。 //選擇高頻寬帶控制 PLLCTL_SCME=1。 //實時中斷允許 PLLCTL_PCE=1。 //選擇外部晶振為時鐘源 PLLCTL_PLLON=0。 void PLL_init(void) // 系統(tǒng)時鐘的初始化，因當(dāng)時摸索欠考慮，時鐘初始化比較亂，需要改進(jìn) { CLKSEL_PLLSEL=0。光電傳感器方案主流程圖如圖 71 所示： 圖 71 光電傳感器方案主程序流程圖 開始 MCU 初始化 定時中斷使能 啟動定時器 實時路徑檢測 路徑識別算法 舵機控制算法 舵機控制信號輸出 定時中斷否 速度采樣 驅(qū)動電機控制信號輸出 驅(qū)動電機 控制算法 安放：基于光電傳感器的自動循跡智能車系統(tǒng)設(shè)計 30 單片機初始化 單片機初始化主要包括鎖相環(huán)初始化、 I/O 端口初始化、 PWM 初始化、定時中斷的初始化、輸入捕捉通道初始化、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊初始化，以及各種變量和常量初始化。軟件的設(shè)計中，程序的主流程是：先完成單片機的初始化（包括 I/O 模塊、 PWM 模塊、計時器模塊、定時中斷模塊初始化）之后，通過無限循環(huán)語句不斷的重復(fù)執(zhí)行路徑檢測程序、數(shù)據(jù)處理程序、控制算法程序、舵機輸出及驅(qū)動電機 輸出程序。隨著微控制器技術(shù)的發(fā)展，控制器的資源愈加豐富，功能日趨強大，為實現(xiàn)更高智能的控制算法提供了良好的平臺。 ~ 38176。 舵機轉(zhuǎn)向角度控制子程序?qū)崿F(xiàn)設(shè)定 PWM調(diào)制波的脈寬，使其高電平寬度從~ ~，所對應(yīng)舵機轉(zhuǎn)向角度為 38176。 舵機初始化子程序?qū)崿F(xiàn)初始化單片機 PWM 模塊的相應(yīng)通道，使得該通道輸出 PWM 波頻率為 520Hz，同時設(shè)置 PWM 極性即起始電平為高電平。 SRM102 型舵機響應(yīng)速度為 。改變占空比常數(shù)可以改變輸出脈沖的寬度。 MC9S12XS128 單片機中有 8 路獨立的 PWM 輸出端口，可以將其中相鄰的 2 路 PWM 輸出級聯(lián)成一個 16 位的 PWM 輸出。 安放：基于光電傳感器的自動循跡智能車系統(tǒng)設(shè)計 26 圖 67 不同占空比的 PWM波形控制的 轉(zhuǎn)向伺服電機 狀態(tài)圖 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 68 轉(zhuǎn)向伺服電機 控制方法圖 由于小車前輪轉(zhuǎn)向只能在 45? 度范圍內(nèi)，所以用于小車轉(zhuǎn)向的 PWM 波的占空比范圍為 5%10%之間，右轉(zhuǎn)極限位置時 PWM 波占空比為 5%，左轉(zhuǎn)極限占空比為 10%，頻率為 50HZ。舵機輸出轉(zhuǎn)角與控制信號脈寬之間的關(guān)系如下圖 66： 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 圖 66 舵機輸出轉(zhuǎn)角與控制信號脈寬之間關(guān)系 控制信號 采用 PWM（ Pulse Width Modulate） 脈寬調(diào)制波，在特定的頻率和占空比 下 轉(zhuǎn)向伺服電機會轉(zhuǎn)動特定的角度 。另外一 根連線藍(lán)線或黃線為控制信號線。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速一定時，通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為 0，電機停止轉(zhuǎn)動。它內(nèi)部有一個基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為 20ms，寬度為 的基準(zhǔn)信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。 舵機本身是一個位置隨動系統(tǒng)，一般由舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計 5k、直流電機、控制電路等組成。這時可以根據(jù)具體情況慢慢調(diào)節(jié)。 在實際制作過程中， 個人 認(rèn)為控制信號的頻率不需要太高，一般在 400Hz 以下為宜，占空比 16 級調(diào)節(jié)也完全可以滿足調(diào)速要求，并且在小車行進(jìn)的過程中，占空比不應(yīng)該太高，在直線前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎 的時候應(yīng)該區(qū)別對待。我們使用的 組委會提供 單片機，它是 16 位單片機，可提供 8 路 PWM 直接輸出，頻率可調(diào)，占空比可調(diào)，控制電機的調(diào)速范圍大，安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 使用方便。 PWM 控制波形的實現(xiàn)可以通過模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)，例如用 555 搭成的觸發(fā)電路，但是，這種電路的占空比不能自動調(diào)節(jié)，不能用于自動控制小車的調(diào) 速。 工作電壓： 540V 導(dǎo)通電阻： 120 毫歐姆 輸入信號： TTL/CMOS PWM 頻率： 10KHz 具有短路保護(hù)、欠壓保護(hù)、過溫保護(hù)等； 安放：基于光電傳感器的自動循跡智能車系統(tǒng)設(shè)計 22 IN13IN219CCP17FS2AGND1PGND9PGND10PGND11PGND12OUT16OUT17OUT214OUT215VP34VP35VP316D213D118K1MC33886IN13IN219CCP17FS2AGND1PGND9PGND10PGND11PGND12OUT16OUT17OUT214OUT215VP34VP35VP316D213D118K2MC3386R791K3R801K3A+MG1MOTOR SERVOC647PFC747PFCaVCCPWM5PWM3+5v 圖 64 MC33886 電機驅(qū)動原理圖 PWM 信號控制電機的轉(zhuǎn)速 PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制，通常配合橋式驅(qū)動電路實現(xiàn)直流電機調(diào)速，非常簡單，且調(diào)速范圍大，它的原理就是直流斬波原理。 OUT1 輸出電機調(diào)速信號。 MC33886 內(nèi)部集成有兩個半橋驅(qū)動電路。 當(dāng)三極管 Q2和 Q3導(dǎo)通時，電流將從右至左流過電機，從而驅(qū)動電機沿另一方向轉(zhuǎn)動（電機周圍的箭頭表示為逆時針方向）。 當(dāng)三極管 Q1和 Q4導(dǎo)通時，電流將從左至右流過電機，從而驅(qū)動電機按特定方向轉(zhuǎn)動（電機周圍的箭頭指示為順時針方向）。例如，如圖 ，當(dāng) Q1管和 Q4管導(dǎo)通時，電流就從 電源 正極經(jīng) Q1從左至右穿過電機，然后再經(jīng) Q4回到電源負(fù)極。根據(jù)不同三極管對的導(dǎo)通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉(zhuǎn)向。 如圖 61所示， H 橋式電機驅(qū)動電路包括 4個三極管和一個電機。電路得名于 “H 橋式驅(qū)動電路 ”是因為它的形狀酷似字母 H。由于智能車不需要倒車，為了擴大芯片的驅(qū)動能力， 把兩個半橋并聯(lián)使用。為了簡化驅(qū)動電路設(shè)計，將采用集成電機驅(qū)動芯片 MC33886對電機進(jìn)行控制。直流電機的控制由單 片機的 PWM 信號來完成。在工作電流為 ，轉(zhuǎn)速將達(dá)到 14060r/min，此時工作效率最大。作為系統(tǒng)控制算法的執(zhí)行機構(gòu)，電機能否被很好的驅(qū)動和控制，這直接關(guān)系系統(tǒng)能否正常運行。 UH B I B 安放：基于光電傳感器的自動循跡智能車系統(tǒng)設(shè)計 18 綜上所述，我選擇了簡單且易于實現(xiàn)的霍爾傳感器作為輪速傳感器，其電路圖如下： 圖 55 霍爾測速電路圖 其工作原理：霍爾傳感器接收到速度轉(zhuǎn)化的電壓信號經(jīng) LM324N差分放大器放大傳遞給單片機進(jìn)行速度信號的處理。由于光電碼盤與電 動機同軸，電動機旋轉(zhuǎn)時，光柵盤與電動機同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，通過計算每秒光電編碼器輸出脈沖的個數(shù)就能反映當(dāng)前電動機的轉(zhuǎn)速。光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。 但是測速電機成本高，體積大，不易安裝等缺點?；魻柧哂畜w積小，成本低，反應(yīng)快，獲取 信號準(zhǔn)確等優(yōu)點，只是霍爾元件與磁鋼之間距離不一調(diào)節(jié)。如圖 1 所示，在半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流 I，并在薄片的垂直方向施加磁感應(yīng)強度為 B 的勻強磁場，則在垂直于電流和磁場的方向上，將產(chǎn)生電勢差為 UH的霍爾電壓， 它們之間的關(guān)系為 U=k BId (51) 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 圖 54 霍爾原理 式中 d 為薄片的厚度， k 稱為霍爾系數(shù)，它的大小與薄片的材料有關(guān)。比賽中所使用的常見測速方法如下： 霍爾傳感器 霍爾傳感器是一種磁傳感器。 在車輪沒有打滑的情況下，車速正比于驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速。方案具體布 局的 PCB圖如圖 53 圖 53 紅外探測布局的 PCB圖 測速檢測模塊 為了使得模型車能夠平穩(wěn)地沿著賽道運行，除了控制前輪轉(zhuǎn)向舵機以外，還需要控制車速。 在方案選擇中，最終采用的是上述第一種方案。這樣對不同賽道有更強的適應(yīng)性。在這個方案中，傳感器的位置是可以在一定范圍內(nèi)靈活排布的。這種方案的優(yōu)點在于拓寬了邊沿傳感器的檢測范圍，更適合于小車快速行進(jìn)中的彎道檢測，但相對一字形布局來說， M形布局不利于信息檢測的穩(wěn)定，易于產(chǎn)生振蕩，不利于小車行駛的 穩(wěn)定。這種方案信息檢測相對連貫，準(zhǔn)確，使控制程序算法簡單，小車運行連貫，穩(wěn)定。在一字形中傳感器的間隔有均勻布局和非均勻布局兩種方式，均勻布局不利于彎道信息的準(zhǔn)確采集，通常采取的是非均勻布局。個人認(rèn)為在傳感器的布局中，要解決兩個問題：信息檢測的精確度和信息檢測的前瞻性。將檢測到的信號送到單片機 I/O口，當(dāng) I/O口檢測到的信號為高電平時，表明紅外光被地上的黑色引導(dǎo)線吸收了，表明小車處在黑色的引導(dǎo)線上；同理，當(dāng) I/O口檢測到的信號為低電平時，表明小車行駛在白色地面上。 RPR220是一種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個砷化鎵紅外發(fā)光二級管，而接收器是高靈敏度硅平面光電三級管。光電傳感器工作時，先將被測量轉(zhuǎn)換為光量的變化，然后通過光電器件再把光量的變化轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電量的變化 ,從而實現(xiàn)非電量的測量。所謂光電傳感器尋跡方案，即路徑識別電路由一系列發(fā)光二極管、接收二極 管組成，由于賽道中存在軌跡指示黑線，落在黑線區(qū)域內(nèi)的光電二極管接收到的反射光線強度與白色的賽道不同，由此判斷行車的方向。 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 第 5 章 路徑識別模塊和測速檢測模塊 路徑識別模塊 路徑識別模塊是智能車系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊之一，路徑識別方案的好壞，直接關(guān)系到最終性能的優(yōu)劣。其電路圖如下圖： IN12OUT3GNDU2LM7806CT6V12P3He