论智能汽车的发展

刘宝程 张怀虎 刘景彪

摘 要：智能车是一个以汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的汽车模型。

关键词：智能 汽车

一、智能车简介

智能车是一个以汽车电子为背景，涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的汽车模型;是电子计算机等最新科技成果与现代汽车工业相结合的产物，因而“善解人意”。通常具有自动驾驶，自动变速，甚至具有自动识别道路的功能。另外，车内的各种辅助设施也一应电脑化，常常给人以新奇感。

二、智能车结构及调整

电磁循迹智能车是在电磁循迹的基础上，依靠算法控制的一种循迹车。根据设计与功能，系统结构主要包括七个模块，即微型处理器控制模块、电源模块、电磁传感模块、舵机控制模块、电机控制模块、速度检测模块和调试模块。当电磁传感模块对通电闭合铜导线产生感应电势时，通过运放芯片将放大后的电平信号输入给微型处理器控制模块。 经过处理后形成 PWM 波输入给舵机控制模块，进而控制舵 机带动前轮进行转向 ;同时微型处理器控制模块形成的另两 路 PWM 波输入给电机控制模块，进而控制电机带动后轮转动。 微型处理器控制模块还另有接口连接速度检测模块，实现速 度 PID 闭环控制。调试模块能实时显示并调整智能车的项参数。

三、硬件电路

根据系统结构所述，该系统硬件电路设计主要分为微型处理器控制模块、电磁传感模块、电源模块、舵机控制模块、电机控制模块、速度检测模块和调试模块。

1、元器件简介

1.1电磁传感模块

电磁传感器模块主要包括感应、选频、放大和检波四部分。本文中，在智能车行进路线中心通设一条引导线，导线中通100 mA，20 kHz 的交变电流。首先感应环节选用 8×10 mH 简单、成本低、体积小、灵敏度高且抗干扰能力强的工字电感，在 100 mA 直导线电路中，其在一定高度能检测的峰峰值约为 48 mV，能很好地满足感应交变电流产生交变磁场的要求。其次选频主要是为了过滤其他频率的干扰信号，根据 LC 谐振并联公式计算，本文采用 6.8 nF 的电容与电感组成 LC 并联谐振电路。再者由于电感感应电动势的量级为毫伏级别，不能被单片机所识别，所以需要经过放大处理，放大电路由运放芯片 TLV2772 与电位器构成。最后为了能检出波动信号中的有用信号，检波电路采用小信号检波的肖特基二极管 SS14，便于获得正比于交流线圈感应电压值的直流信号，也便于单片机进行 A/D 转换。

1.2电源模块

电源模块贯穿于整个系统，系统中需要有 +5 V与 +12 V电压供給。电源模块的设计直接能决定整个系统，因此不仅需要考虑电压稳伏、电流容量等参数，也要注意 DC-DC 转换效率，降低噪声防止干扰 。出于节能要求，本文选用 4 个串联大电容作为电池。首先，驱动控制模块需要 +12 V 电源供给，本文选用B0512S-1W 的 DC-DC 电源模块，其优点是体积小、效率高，无需外加电路，隔离性能好。其次，处理器控制模块、电磁传感模块、舵机控制模块等需要 +5 V 电压供给。因为超级电容充放电很快，我们采用TPS630701 稳压芯片，其具有低静态电流的高效降压 - 升压转换器，适用于输入电压可能高于或低于输出电压的应用。

1.3舵机控制模块

由微型处理器控制模块单片机生成 PP5 与 PP6 经过74LS244 芯片形成一路 PWM 波连接给舵机控制模块，舵机三根线分别连接地、+5 V 和 PWM。

1.4电机控制模块

由微型处理器控制模块单片机生成 PP0 与 PP1 经过74LS244 芯片形成两路 PWM 波，与 +12 V，+5 V 和地一起连接给电机控制模块，驱动电路是由 2 片 IR2104 芯片构成的 H桥式驱动电路 ，其形成两路驱动电流给电机模块驱动后轮转动。

1.5速度检测模块

要实现对速度量的闭环控制，就需要实时采集并反馈智能车的速度信息。本系统选用 E6A2-CW3C 欧姆龙 500 线编码器来测量车速，具有A，B 双相，编码器转一圈产生 500 个脉冲，其精度高、反应快，且能正反测转速。

1.6调试模块

调试模块主要由参数显示和参数调整部分组成，其中参数显示部分采用 OLED 显示屏来显示所要参数，参数调整部分采用矩阵键盘。

2.AD软件

Altum Designer主要是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统，运行在Windows XP、Windows7操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。

Altium Designer 提供了唯一一款统一的应用方案，其综合电子产品一体化开发所需的所有必须技术和功能。Altium Designer 在单一设计环境中集成板级和FPGA系统设计、基于FPGA和分立处理器的嵌入式软件开发以及PCB版图设计、编辑和制造。并集成了现代设计数据管理功能，使得Altium Designer成为电子产品开发的完整解决方案-一个既满足当前，也8满足未来开发需求的解决方案。

信号名（节点信号名）、与印制电路板的基准点相关的x-y 坐标轴以及测试焊盘的坐标位置（说明测试焊盘位于印制电路板的哪一面）。

四、心得体会

智能车辆是目前现代化交通工具的发展趋势，该项技术的研究和实现将对现代社会文明和进步有积极的推动作用，智能小车集成了智能车辆的关键技术，对它的研究有着重要的意义。自动路径识别技术在智能汽车路径识别方面的应用还处于起步阶段，随着对自动路径识别技术进一步的研究通和智能汽车自动控制技术的进-.步研究和发展，我相信将会从根本上改变现行汽车的信息交换、信息采集处理、车辆控制、汽车安全、行车导航与定位等技术方案与体系结构。自动控制技术在驾驶智能汽车上的应用在很大程度上可减轻驾驶员的负担和提高交通安全性，若配合交通控制系统，实现合理分配交通流，实现交通顺畅，甚至可实现智能汽车的自动驾驶。智能小车技术已经取得了很多可喜的进展，研究成果令人鼓舞，但还远没有达到使用要求。随着传感技术、智能技术和计算技术等的不断提高，智能小车一-定 能够在科学探测、工业生产和日常生活中扮演人的角色。