基于ARM的智能车道路识别与控制系统设计VIP免费

哈尔滨工业大学2009届本科优秀毕业设计（论文）选集基于ARM的智能车道路识别与控制系统设计电气工程及自动化学院：高文慧指导教师：陈宏钧摘要：本文研究了智能车的道路识别与控制系统设计问题。在分析智能车模型的基础上，提出了一套智能车控制算法，并完成了硬件系统五部分的设计：电源电路，基于红外传感器的路径识别系统，前轮转向装置，电机驱动装置和远程控制电路。采用模糊控制算法控制舵机，PID算法控制驱动电机，实现了对直道、蛇形弯道以及大半径弯道三种典型道路的自动寻迹。实验结果表明智能车能稳定地寻黑线行驶，在不同类型的道路上行驶的平均速度在1.3m/s以上。关键词：智能车；道路检测；ARM；模糊控制Abstract：Thisthesisstudiesthetrackdetectionandcontrolsystemdesignofasmartcar.Analyzingthemechanicalstructureofcarmodel,thethesisstudiesaconducttrafficcontrolalgorithmforthesmartcarandachievesahardwaresystemwhichconsistsoffiveparts:powercircuit,trackdetectingsystembasedoninfrared,front-wheelsteeringdevice,motordrivingdevice,andremotecontrolcircuits.ThethesisdevelopsaPIDalgorithmtocontrolthedrivemotorandachievesaFuzzycontrolalgorithmtocontrolthesteeringmotor.Asaresult,thesmartcarcandetectandfollowthetypicalroadofstraightroad,snakeroadandbigradiusroadautomatically.Theexperimentalresultsshowthatthesmartcarcantracktheblack-guidelanesmoothly,andtheaveragespeedisover1.3meterpersecondondifferenttypelanes.Keywords：smartcarlanedetectionARMfuzzycontrol1引言智能车是一个由传感器、控制机构和控制算法组成的智能系统，其基本原理为由道路识别模块获取道路信息，经微处理器处理后产生舵机与后轮电机的驱动信号，使智能车沿着预设有黑色引导线的白色道路前进,实现自主导航。智能车的设计涉及计算机、电力电子、电机拖动等知识，其开发不仅有着诱人的应用领域和商业前景，而且是对人类智能化技术的挑战。智能车以LPC2210微控制器为核心,配有路径识别系统，前轮转向装置，电机驱动装置和远程控制电路，能根据小车的车速和车的位置，控制小车的转向舵机和直流驱动电机，相应调整小车的行驶方向和速度，使智能小车自动地沿着一条任意给定的黑色带状引导线快速、稳定地行驶。2智能车硬件系统智能车系统的总体结构框图如图2-1所示，该系统以微处理器LPC2210为核心，外围包括直流电源模块、路径识别传感器阵列、转向舵机模块、驱动电机模块和车速传感器五部分。2.1ARMLPC2210微处理器LPC2210芯片是世界首款可加密的具有外部存储器接口的ARM芯片，是一个支持实时仿真与踪的32位微控制器，内核为ARM7TDMI-S。片内集成了16KB的RAM，具有UART、I2C、SPI、PWM和ADC等众多片内外设，可简化系统设计并提高其性能。极低的功耗、多个32位定时器、8路10位ADC、9个外部中断及内部PLL时钟可调使其特别适用于工业控制系统[1]。2.2直流电源模块电源模块为系统和其它模块提供所需电压。本智能车有多路电源要求：单片机所需的5V稳压电源，道路识别传感器模块需要的5V电源，S3010伺服电机需要的6V电源，直流电机驱动需要的7.2V电源和基于SC2272-T4遥控电路需要的12V电源。我们现有的电源是一块7.2V的镍镉充电电池，它由6颗1.2V电池串联构成，总容量2000mAh[2]，相应的系统供电图如图2-2所示。276哈尔滨工业大学2009届本科优秀毕业设计（论文）选集图2-1系统总体结构框图图2-2系统供电图2.3路径识别传感器阵列识别单元由12组红外二极管三极管耦合电路和基于LM324的比较电路构成，传感器阵列呈“一”字形等间距排列，每组间距1.6cm[3]。对于每个单元，如果路面条件为白色，大部分红外二极管发出的光线将会被反射，然后由红外三极管接收，使三极管导通，其射极电压将被拉高。三极管的射极电压与通过电位器获得的参考电压相比较后获得低的电平信号，则比较器输出逻辑0。如果路面条件为黑色，大部分红外二极管发出的光线将被吸收，红外三极管截止并且发射极电压被拉低，则比较器输出逻辑1。通过ARM处理器I/O端口读取传感器信息，就可以识...