飞思卡尔智能车光电组设计与控制策略

"飞思卡尔智能车光电组比赛的相关技术和设计" 在智能车竞赛中，光电组是一个重要的参赛类别，通常涉及到多个领域的技术融合。中北大学电子与计算机科学技术学院在2011年的比赛中，就采用了以MC9S12DG128单片机为核心的控制系统，该系统巧妙地结合了传感器、信号处理、控制算法和策略，以实现精确的赛道跟踪和速度控制。 首先，车模的硬件设计包括机械结构调整和传感器电路设计。激光管被安装在随动舵机上作为主要的循迹传感器，负责感知赛道的黑白边界。红外传感器则用于检测起跑线，光电编码器则用于获取车辆的速度信息。MC9S12DG128单片机作为核心处理器，负责收集并处理这些传感器的信号。 在软件层面，单片机通过算法判断传感器返回的赛道信息的有效性，并依据激光管传感器的数据调整随动舵机和前轮舵机的角度。同时，根据赛道信息和速度信息，单片机运用PD算法来控制电机速度，以实现动态平衡和精确导航。 电源部分，比赛选用了LM2575稳压芯片，分别提供5V和3.3V电压，以满足不同组件的需求。5V供单片机、速度传感器和电磁感应传感器使用，而3.3V则为加速度计供电。此外，电机的电源则采用飞思卡尔的7.2V可充电镍镉蓄电池，确保动力稳定。 光电传感器是路径识别的关键。当光线照射到黑线和白色路面时，传感器接收到的信号强度不同，通过分析所有接收管的信号状态，可以确定车辆在赛道上的位置，进而执行相应的控制动作，如加速、减速或转向。 PID（比例-积分-微分）控制算法在过程控制中占有重要地位，因其简洁的原理、易于实施和强大的适应性。在计算机未广泛应用之前，模拟PID调节器在工业控制中占据主导地位。随着计算机技术的发展，PID控制策略可以灵活调整，如仅使用P、PI、PD或完整的PID，以适应不同的控制需求。 飞思卡尔智能车光电组比赛不仅体现了硬件集成与软件算法的结合，还展示了在实际工程问题中如何巧妙应用PID控制策略，以实现高精度的自动驾驶。这样的竞赛为学生提供了实践理论知识、提升工程技能的宝贵平台。