第四届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告
图4.6 码盘
红外传感器安装在正对码盘的前方，虽然这样做精度比编码器要低很多，但是成本低廉制作容易，如果智能车速度较快，可以考虑再减少码盘上黑白色条的数量即可。
当圆盘随着齿轮转动时，光电管接收到的反射光强弱交替变化，由此可以得到一系列高低电脉冲。设置9S12 的ECT 模块，同时捕捉光电管输出的电脉冲的上升沿和下降沿。通过累计一定时间内的脉冲数，或者记录相邻脉冲的间隔时间，可以得到和速度等价的参数值。
测速电路使用自行研制的红外反射式光电测速传感器。速度测量电路使用红外反射式光电对管RPR220，自行制作的编码盘，比较电路等组成。
速度测量电路图4.7所示。红外反射式光电对管的光敏三极管信号通过比较器处理后输入单片机的计数器模块，利用单片机的输入捕捉功能，处理智能车速度信息。自制的编码盘有16道黑色条纹，电机旋转一周将产生16次输入捕捉中断。
单片机记录两次中断的时间间隔T。两次中断对应于智能车前进的距离S为：16.5/24
cm,即0.6875cm，其中16.5cm为智能车后轮实测周长[7]。智能车实时速度
30033KRPR220324VCC10KVCC5.1KVCC8A1LM3585.1KIOC0 图4.7测速电路 8
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V(cm/s)的计算公式如下：
V?S16.5/240.6875??cm/sTTT
4.4激光管管检测电路
激光传感器与普通的光电传感器原理都是一样，但是其前瞻能力远大于普通的光电传感器，可以达到30-40厘米，对于智能车来说已经足够。
在竞赛中，规则规定传感器最多不能超过16个，我选用了14个激光传感器，所有的传感器呈“一”字排布。激光传感器由两部份构成，一部份为发射部份，一部分为接收部份。发射部份由一个振荡管发出200KHz频率的振荡波后，经三极管放大，激光管发光；接收部份由一个相匹配200KHz的接收管接收返回的光强，经过电容滤波后直接接入S12单片机的PAD0与PAD1口(PAD0与PAD1口两下8位的数据口组成一个16位的数据口，用于检测14路传感器信号)，检测返回电压的高低。由于激光传感器使用了调制处理，接收管只能接受相同频率的反射光，因而可以有效防止可见光对反射激光的影响。
为了简化14路激光传感器的控制，减少激光传感器相互之间的干扰，传感器的控制采用了分时发光的策略，使用74LS138作为分时控制器，由S12的3个IO口来控制7组传感器的开断，同一时间控制每组相隔最远的两路传感器发光，这样接收管就接收不到相邻传感器发射的激光了，因而达到了防止相互传感器之间干扰的目的。
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图4.8激光管实物图
光电传感器检测路面信息的原理是由发射管发射一定波长的红外线，经地面反射到接收管[13]。如图4.7，由于在黑色和白色上反射系数不同，在黑色上大部分光线被吸收，而白色上可以反射回大部分光线，所以接收到的反射光强是不一样，进而导致接收管的特性曲线发生变化程度不同，而从外部观测可以近似认为接收管两端输出电阻不同，进而经分压后的电压就不一样，就可以将黑白路面区分开来。
图4.9 光电传感器原理
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4.5拨码开关电路
由于在智能车比赛开始后，不能够对智能车硬件及软件进行修改，在保证了硬件有效可靠的同时，软件有可能不能够适应新场地，所以设计拨码开关对智能车有关参数进行设置也是必要的。拨码开关电路如下图所示：
R1Header 9123456789VCCSW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW012345678SW-DIP8S1161514131211109 图4.9 拨码开关
这是一个八段的拨码开关，我们把它成成上下连个部分，显然，每个部分都有16种状态，前四个来改变舵机参数，后四个改变直流电机参数，这样对于适应新的场地很有好处。
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4.6单片机最小系统电路
图4.10 单片机最小系统电路
第五章 智能车的控制策略和算法
5.1路径搜索算法
对于本控制系统采用14对激光管的方案，单排排列在车体中部上方。编号为6、7的光电对管处于正中央位置。利用14对传感器进行道路识别。传感器对白色和黑色的反射率不同，单片机PAD口读入值相应为0、1。在程序中对传感器信号进行处理，判断传感器是否检测到黑色引导线。
为了增强判断的准确性，采用窗口法处理检测值，以去除瞬间的干扰。 路径检测完后，将测的的路径值暂时存储，进行加权处理后，可以通过一定的算法，将路径信息传递给舵机和电机控制部分，以选择给定合适的转角和速度。
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