智能小车范文精选
智能小车范文第1篇
关键词：ATmega128 无线模块 超声波 LCD12864 光电传感器
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0179-02
随着科学技术的发展，自动化智能化的设备越来越多的应用到工作生产生活当中。这些产品不但可以减轻相当一部分的劳动力并且在特殊情况下可以保障人们的生命安全。在这样的环境下，人们愿意花更多的精力来投入到其研发及创新上。这也是在大学期间诸多此类比赛的原因之一。但是于此同时，我们并没有关注到其在硬件资源利用上的浪费。例如很多比赛只需要实现一个功能追求是它的速度及准确度，与此同时也浪费了大量的硬件资源。
本设计在实现其三个最常用的功能之上，更多的是要体现一种思路。我们最大化的利用主控芯片的资源，实现硬件资源的最大化利用。
1 硬件设计
1.1 显示模块
采用LCD12864，其内含字库可以直接调用。用于遥控显示，其功耗低，可以直接显示汉字。与单片机直接连接，可以用来显示控制菜单。
1.2 电源
遥控电源直接用5V直流电源供电，车体上装有6节1.电池采用7805将其装换成5v直流电源给车体上的控制芯片供电。
1.3 电机控制
采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。采用一个L298N，可以同时驱动两个电机。使用PWM方式的调速电路搭接简单、驱动电流大、可靠性高，电机驱动原理如（图1）所示。
L298N芯片内部包含4通道逻辑驱动电路，是一种二相和四相的专用驱动器，内含2个H桥的高电压大电流双全桥驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，符合两轮驱动和单片机控制。它可驱动46V，2A以下的电机，满足小车马达的驱动要求。
1.4 超声波模块
一个控制口发一个10US以上的高电平，就可以在接收口等待高电平输出一有输出就可以开时器计时，当此口变为低电平时就可以读定时器的值，此时就为此次测距的时间。
1.5 无线模块
nRF24L01是一款工作在2.4～2.5GHz世界通用ISM频段的单片机无线收发器芯片。无线收发器包括：频率发生器、增强星SchockBurst模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器。输出功率、频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。
2 软件设计
2.1 遥控端软件设计
遥控端主要是其显示屏的控制，需要有一个二级菜单，代码中通过标志位的判断来实现，在没有按下开始键的时候所做的操作都会存储到一个数组中，该数组存储了需要小车执行的命令。
2.2 车体软件设计
在车体软件设计中，在开始执行测距功能后，由于需要一直将测量的数据发送到遥控端，同时无线模块是半双工器件，故在执行了测距功能后无法再继续接受遥控端发送过来的其他命令数据。
3 设计思想
本设计的宗旨在于通过实现小车的几个功能来证明，在主控芯片性能不高的情况上也可以通过合理充分利用其内部资源来实现小车的多功能性。与以往不同的是，在连接多个外部器件时可以实现芯片内部资源的共享。
现如今嵌入式技术得到了越来越广泛的应用，嵌入式技术的核心在于其软件硬件的可剪裁性，我们正是借鉴了这样的思路应用到低端的处理器中。同时必须要保证的是稳定性。
智能小车范文第2篇
关键词 单片机AVR-ATMEGA16；红外线对管；车速检测；L298驱动
中图分类号TP242 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）54-0202-02
1 方案确定
智能小车控制系统选用AVR-ATMEGA16单片机为控制核心，通过光电编码器对小车速度进行检测，将速度反馈给单片机，由单片机对小车驱动直流电机进行转速控制，从而控制小车的速度并且通过控制PWM脉冲占空比对小车的速度进行调节。当按键按下时，启动小车运行，小车运行过程中由装在车身的红外线对管，检测起始标志线、转弯标志线、超车标志线，将检测到的信号后送给单片机，由单片机控制L298驱动左右轮的电机，来控制电机进行转弯、加速、减速、超车区超车等功能。光电编码器测出两轮电机的转速，送回给单片机来调整小车的行进速度。
2 单元电路设计
2.1 最小系统电路
最小系统选用AVR-ATMEGA16，主要用于对各个模块进行控制，以保证每个模块正常运行，此模块为整个系统的控制核心，通过IO口对接受和发送数据，来实现控制，包括控制PWM波的占空比来控制电机的转速，光电编码器将测得的电机转速送回单片机，红外线对管检测的信息送回单片机，来控制小车按要求进行。
2.2 电机驱动电路
设计过程，由于主控芯片上没有自带的PWM控制器，通过设计硬件电路和软件产生PWM波对电机进行控制。首先芯片通过PWM信号开启关闭通道，电路的有效值功率P如式1所示，只要控制占空比就可改变电机的驱动功率，由单片机的模块发出不同占空比的信号来控制行进电机，按照要求转动。一块L298芯片可同时驱动两个直流电机， L298的工作电压为5V~20V，导通电阻为0.12Ω，输入信号频率通常小于10K，并且具有短路保护、欠压保护、过温保护等功能。从芯片的封装图可以看出，可用两个半桥电路增强其驱动能力，因此该方案可高效率、稳定、精确的控制电机转动。
式1
式1中: P为有效值功率；
为PWM波占空比；
U为电机供电电压；
I为流过电机电流。
2.3 光电编码器测速电路
设计采用光电编码器来测量电机转速，光电编码盘与电动机同轴，电机转动时带动光码盘同速旋转，可将电机转动的圈数也即电机输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量，通过计算每秒光电编码器输出的脉冲个数即可算出电机的转速。
2.4 信号采集红外对管电路
红外对管是一种利用红外线的开关管，接收管在接收和不接收红外线时会出现导通和不道导通两种状态，利用电路可以输出明显的高低电平变化，CPU通过识别这些变化的高低电平，就可以采取措施对小车进行控制。
3 软件设计及工作流程
3.1 软件设计整体介绍
对于小车而言，硬件是小车的躯体，而软件则是小车的大脑，时刻控制着小车的行驶速度和方向。小车的行驶离不开软件的控制。由此可见软件的控制对于小车来讲是很重要的。小车运行的快慢与导航的精度全部依靠软件做的好与否。本设计的软件设计主要分为两个部分：小车的运动模型设计和控制器设计。
3.2 简单运动模型
小车在实际行驶中，主要运动轨迹有两种情况：直线和曲线行驶。本文对两种情况都建立了模型；首先当小车直线行驶时，建立小车运动关系图如图1所示。
图1 小车运动关系图
根据关系图所示，假设小车运动方向与X轴的夹角、X坐标、Y坐标作为状态变量，建立运动状态方程如式所示：
式2
其中，式中VR、VL分别为右轮、左轮的速度， 为小车总体速度，L为左右轮间距。
由于上面的公式具有连续性，而在采样的过程，只能采取间断的信号，因此必须对上面的公式进行离散化。设T作为采样周期，利用光电编码器在一个周期内测出的脉冲个数可求得第n个周期内小车移动的路程。对式2进行离散化与线性插值可以得到一组递推公式如式3所示：
式3
其中，式3中的Xn，Yn表示小车在第n次采集的坐标值。当小车行驶的轨迹是直线时直接带入上面公式就直接可以算出。
3.3 控制器设计
电机控制中，如果只采用开环控制系统控制电机，小车的运行会受外界的障碍物的影响。为了避免这种情况，让小车能够稳定的运行，采用增量式光电编码器形成的测速反馈电路，构成转速负反馈的闭环系统。它能够随着负载的变化而相应的改变电枢电压，以补偿电枢回路电压降的变化，所以相对开环系统它能够有效的减少稳态速降。当反馈控制闭环调速系统使用比例放大器时，它依靠被调量的偏差进行控制。因此是有静差率的调速系统，而比例积分控制器可使系统无静差的情况下保持恒速，实现无静差调速。
本论文的控制器，主要利用经典的PID控制器，采取小车的速度和位置双闭环调速系统；其中，小车的速度是控制器的内环，位置为外环。根据光电编码器采集左右轮的信号，经过下位机的判断和处理，从而改变小车的运动速度和方向。从而实现对小车的速度和位置双闭环调速与导航。
3.4 电机控制
控制电机的运动过程中，主要通过PWM波控制电机的转速；光电编码器采集电机的转速信号，经过施密特触发器整形后，把信号在反馈给控制器。反馈的转速与给定转速比较通过PID算法，把重新计算得来的输入速度送给电机，电机就会根据这个速度运转。
4 测试方案及数据分
4.1 测试方案条件
图2 小车测试跑道
测试在如图2所示的跑道上面进行，根据小车实际的运行情况记录不同要求情况下完成误差及实测数据。小车工作所需电池电压，12V、5V。
1）分别测试甲、乙小车成功通过跑道的所用的时间，及出跑道的次数，其测试结果如表1所示。
车号
项目 甲车 乙车
成功通过用时T 23s 24s
出跑道次数N 0 0
速度cm/s 47 48
表1小车成功通过跑道测试
2）测试甲、乙两车按图 所示位置同时起动，乙车通过超车标志线后在超车区内实现超车功能，并先于甲车到达终点标志线，即第一圈实现乙车超过甲车，测试乙车在超车区内超过甲车的时间。
车号
项目 甲车 乙车
T超车用时 2s 3s
出跑道次数N 0 0
表2
4.2 测试仪器
1）DT9205 数字万用表；
2）UTD2062 CE 60HZ 1GS/S 数字示波器；
3）QJ-3003SIII 数字可调直流稳压电源；
4）秒表。
参考文献
[1]王晶.智能小车运动控制技术的研究[D].武汉理工大学硕士论文，2009，5.
[2]刘培艳.移动机械人的控制系统研制[D].西安科技大学硕士论文，2008，6.
[3]盖萌萌.轮式移动机器人运动控制机器人的研究与设计[D].西安电子科技大学硕士论文，2009，1.
[4]张国亚.自动导引小车的设计与实现[D].武汉科技大学硕士论文，2008，10.
[5]叶菁.磁导式AGV控制系统设计与研究[D].武汉理工大学硕士论文，2006，4.
[6]李玉.自动导航小车的路径规划与控制研究[D].西安科技大学硕士学位论文，2008，4.
[7]张薇.船舶运动智能控制PID研究[D].哈尔滨工程大学硕士论文，2008，12.
[8]谷玉川.AGV驱动转向一体化机构及其导航控制研究[D].吉林大学硕士论文，2005，2.
[9]程丽丽.自主寻迹切割机器人控制系统研究[D].吉林大学硕士学位论文，2009，5.
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[11]徐清.自动导引小车的设计与实现[D].苏州大学硕士论文，2006，4.
智能小车范文第3篇
关键词：智能小车；AT89C52
中图分类号：TP242.6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）20-0007-02
文章设计的智能小车，采用AT89C52作为小车的检测和控制核心。根据设定的行进轨迹及要求，采用红外传感器进行里程统计，超声波及红外传感器进行目标识别与避障；采用步进电机对车的转向进行控制，实现精准定位；此外，由发光管给出指示信号。车行驶中的各种功能控制由软件实现，同时采用红外遥控方式控制小车的启动、停止及状态转换，其中红外发射部分加入凌阳声控系统，实现语音控制。
1 系统原理框图
本文所设计的以AT89C52为检测和控制核心的系统原理如图1所示。
2 系统硬件电路设计
①前轮电动机驱动模块的设计。本次设计采用的是从废旧软驱上拆下的步进电机及驱动芯片，体积小、性能好，使用方便。其原理如图2所示。两路输入信号的频率皆为40 Hz，占空比50%，相差90°，此时电机处于最佳状态。
②后轮电机驱动模块的设计。后轮采用普通直流电机，通过控制脉冲占空比算法,实现对小车速度的控制。这种调速方式有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、带载能力大，能承受频繁的负载冲击，还可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转等优点。驱动部分选择了电机专用驱动芯片L298。L298 是为控制和驱动电机设计的推挽式功率放大专用集成电路器件，将分立电路集成在单片IC之中，使器件成本降低，整机可靠性提高。该芯片有两个TTL/CMOS 兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性能；四个输出端具有较大的电流驱动能力，每通道峰值电流能力可达2 A。
③红外遥控发射模块的设计。为了提高传输信号的抗干扰能力，还需将编码信号调制在较高频率的载波上发射。由于接收部分采用的1838红外集成接收头要求载波频率为38 kHz，故采用CMOS门电路构成的脉冲调制振荡电路，振荡频率：f=1/（2.2RTCT）。发射部分采用中功率三级管8550，利用其开关特性驱动红外发光二极管发射红外光。电路原理如图3所示。
④红外遥控接收模块的设计。红外接收头有较强的指向性，使用时稍有不便。所以本次设计采用两个接收头背向放置的方式，以此增大了接收范围，红外接收头放置方式如图4所示。
接收解调部分：采用1838红外集成接收头。它将红外接收管与放大电路集成在一体，体积小（大小与一只中功率三极管相当），密封性好，灵敏度高，并且价格低廉。它仅有三条管脚，分别是电源正极、电源负极以及信号输出端，其工作电压在5V左右，只要给它接上电源即是一个完整的红外接收放大器，使用十分方便。其主要功能有放大、选频和解调，要求输入信号需是已经被调制的信号。经过它的接收放大和解调会在输出端直接输出原始的信号，而且灵敏度和抗干扰性都非常好
解码部分：采用与MC145026配对使用的通用接受解码器MC145027，将解调后的串行数据进行解码，使其成为BCD控制代码，并使控制代码并行输出。其电路中的R1、C1组成的电路用来判定接收到的脉冲是窄脉冲还是宽脉冲，时间常数R1C1应调整为1.72×编码器时钟周期，即R1C1=3.95RTCCTC。R2、C2组成的电路用来检测接收到的末位信号，时间常数R2C2应等于33.5×编码器时钟周期，即R2C2=77RTCCTC。这个时间常数用来判定输入Din保留电平的时间是否已达到4个数据周期，达到了则数据提取电路将提取到的低电平信号送到控制逻辑电路，控制逻辑电路是有效传输输出端VT为低电平，此时传输终止。
{5}车轮转数及里程检测模块的设计。在车轮转轴上固定一塑料圆盘，将其挖出四道缝隙，夹角为90°。将红外灯管固定在正对前轮位置，因为后轮在刹车时容易打滑，故安装在正对前轮位置才能准确测的车的里程。车轮转动时，接收头不断接收到红外光信号，得到的信号通过比较器产生脉冲，再发送至单片机，以实现车里程的检测。
{6}用超声波探测器测距的工作方式的选取。当利用超声波探测器测距时常用两种方法，即强度法和反射时间法，强度法是利用声波在空气中的传输损耗值来测量被测物的距离，被测物越远其反射信号越弱，根据反射信号的强弱就可以知道被测物的远近，但在使用这种方法时由于换能器之间的直接耦合信号很难消除，在放大器增益较高时这一直接耦合信号就可使放大器饱和从而使整套系统失效。其原理如图5所示，由于直接耦合信号的影响，强度法测距只适合较短距离且精度要求不高的场合。
反射时间法是利用检测声波发出到接收到被测物反射回波的时间来测量距离，对于距离较短和要求不高的场合我们可认为空气中的声速为常数，我们通过测量回波时间T利用公式S=V×T/2其中，S为被测距离、V为空气中声速、T为回波时间（T=T1+T2），可以计算出路程，这种方法不受声波强度的影响，直接耦合信号的影响也可以通过设置“时间门”来加以克服，因此这种方法非常适合较远距离的测距，如果对声速进行温度修订，其精度还可进一步提高。虽然反射时间法比强度法有较大的优越性，但因为小车避障时不须在很远处发现障碍物，且强度法较易实现，故这里采用强度法避障。
3 结 语
通过小车实物的制作及实际跑道上的测试证明该智能小车能顺利地完成语音遥控、自动行驶、自动避障，里程统计并发出指示信息等功能。
参考文献：
[1] 吕俊芳.传感器接口与检测仪器电路[M].北京:北京航空航天大学出版社,1989.
[2] 徐惠民.单片微型计算机原理、接口及应用[M].北京:北京邮电大学出版社,2000.
[3] 冯博琴.微型计算机原理与接口技术[M].北京:清华大学出版社,2007.
智能小车范文第4篇
关键词：智能小车；光电对管；寻迹；脉冲宽度调制
在历届全国大学生电子设计竞赛中多次出现了集光、机、电于一体的简易智能小车题目。笔者通过论证、比较、实验之后，制作出了简易小车的寻迹电路系统。整个系统基于普通玩具小车的机械结构，并利用了小车的底盘、前后轮电机及其自动复原装置，能够平稳跟踪路面黑色轨迹运行。
总体方案
整个电路系统分为检测、控制、驱动三个模块。首先利用光电对管对路面信号进行检测，经过比较器处理之后，送给软件控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。系统方案方框图如图1所示。
传感检测单元
小车循迹原理
该智能小车在画有黑线的白纸“路面”上行驶，由于黑线和白纸对光线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱来判断“道路”一黑线。笔者在该模块中利用了简单、应用也比较普遍的检测方法――红外探测法。
红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物理表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地面时发生漫发射，反射光被装在小车上的接收管接收；如果遇到黑线则红外光被吸收，则小车上的接收管接收不到信号。
传感器的选择
市场上用于红外探测法的器件较多，可以利用反射式传感器外接简单电路自制探头，也可以使用结构简单、工作性能可靠的集成式红外探头。ST系列集成红外探头价格便宜、体积小、使用方便、性能可靠、用途广泛，所以该系统中最终选择了ST168反射传感器作为红外光的发射和接收器件，其内部结构和外接电路均较为简单，如图2所示：
ST168采用高发射功率红外光、电二极管和高灵敏光电晶体管组成，采用非接触式检测方式。ST168的检测距离很小，一般为8～15毫米，因为8毫米以下是它的检测盲区，而大于15毫米则很容易受干扰。笔者经过多次测试、比较，发现把传感器安装在距离检测物表面10毫米时，检测效果最好。
R1限制发射二极管的电流，发射管的电流和发射功率成正比，但受其极限输入正向电流50mA的影响，用R1=150的电阻作为限流电阻，Vcc=5V作为电源电压，测试发现发射功率完全能满足检测需要；可变电阻R2可限制接收电路的电流，一方面保护接收红外管；另一方面可调节检测电路的灵敏度。因为传感器输出端得到的是模拟电压信号，所以在输出端增加了比较器，先将ST168输出电压与2.5V进行比较，再送给单片机处理和控制。
传感器的安装
正确选择检测方法和传感器件是决定循迹效果的重要因素，而且正确的器件安装方法也是循迹电路好坏的一个重要因素。从简单、方便、可靠等角度出发，同时在底盘装设4个红外探测头，进行两级方向纠正控制，将大大提高其循迹的可靠性，具置分布如图3所示。
图中循迹传感器全部在一条直线上。其中x1与Y1为第一级方向控制传感器，X2与Y2为第二级方向控制传感器，并且黑线同一边的两个传感器之间的宽度不得大于黑线的宽度。小车前进时，始终保持(如图3中所示的行走轨迹黑线)在X1和Y1这两个第一级传感器之间，当小车偏离黑线时，第一级传感器就能检测到黑线，把检测的信号送给小车的处理、控制系统，控制系统发出信号对小车轨迹予以纠正。第二级方向探测器实际是第一级的后备保护，它的存在是考虑到小车由于惯性过大会依旧偏离轨道，再次对小车的运动进行纠正，从而提高了小车循迹的可靠性。
软件控制单元
单片机选型及程序流程
此部分是整个小车运行的核心部件，起着控制小车所有运行状态的作用。控制方法有很多，大部分都采用单片机控制。由于51单片机具有价格低廉是使用简单的特点，这里选择了ATMEL公司的AT89S51作为控制核心部件，其程序控制方框图如图4所示。
小车进入循迹模式后，即开始不停地扫描与探测器连接的单片机I/O口，一旦检测到某个I/O口有信号变化，程序就进入判断程序，把相应的信号发送给电动机从而纠正小车的状态。
车速的控制
车速调节的方法有两种：一是用步进电机代替小车上原有的直流电机；二是在原有直流电机的基础上，采用PWM调速法进行调速。考虑到机械装置不便于修改等因素，这里选择后者，利用单片机输出端输出高电平的脉宽及其占空比的大小来控制电机的转速，从而控制小车的速度。经过多次试验，最终确定合适的脉宽和占空比，基本能保证小车在所需要的速度范围内平稳前行。
电机驱动单元
从单片机输出的信号功率很弱，即使在没有其它外在负载时也无法带动电机，所以在实际电路中我们加入了电机驱动芯片提高输入电机信号的功率，从而能够根据需要控制电机转动。根据驱动功率大小以及连接电路的简化要求选择L298N，其外形、管脚分布如图5所示。
从图中可以知道，一块L298N芯片能够驱动两个电机转动，它的使能端可以外接高低电平，也可以利用单片机进行软件控制，极大地满足各种复杂电路需要。另外，L298N的驱动功率较大，能够根据输入电压的大小输出不同的电压和功率，解决了负载能力不够这个问题。
智能小车范文第5篇
关键词：智能小车、自动化循迹、智能化系统
一、智能小车硬件的设计
1.车体设计。我们以购买的玩具汽车为例，玩具汽车具有完整的车架车轮，我们可以保留其保证其转动的轴，并且换为转动的力矩比较大的电机来准确的调整转弯的角度，后轮的方向保留，使用直流的电机进行驱动，这样的汽车配置比较的紧凑，能够将各个部分所需要的电路充分的连接起来，看起来也是比较的美观的，这种骑车试讲电机和相关的齿轮联系起来的，它能够适应整个路的路况，使得小车能够准确的前进、后退和转弯，这种外形的设计，使得整个小车的外形达到了整个智能的基础[1]。
2.电机选择。我们选择使用直流电机，直流电机的控制方法是最简单的，只需要给他两根最简单的控制线再加上适当的电压就能够使得电机转动起来，电压越高转动的速度也就越高，这种电机的速度的调节是很好控制的，还有一种控制方法就是改变方波的频率，以此来改变电机的转速，这种改变需要电机进行编程，才能够使得电机更加容易使用。电机对于汽车来说是重中之重，只有具有一个良好的电机才能够使得整个的驱动系统达到最佳状态。
3.电机驱动设计。电机的驱动设置的是L298N芯片，这话总芯片为单块的集成电路，它最大的特点是高电压、高电流，还能够通过四个通道进行驱动，直接对电机进行控制，不需要对整个电路进行分段，通过对单片机的控制来控制整个控制端的电压大小，也就是能够对电机进行正反转，停止的操作也很方便，同时还能够满足直流的电机的电流的要求，在调试的时候应该依照着整个表上的要求，输入正确的程序代码，规定其动作的完成指令，实现其对应的动作指示。
4.循迹传感器的设计。传感器有很多种，以前有很多的企业选择发光二极管，其最大的缺点就是容易受到外界的光源的影响，有的时候甚至无法看到黑色的线，主要是因为光的反射，无法使得准确的光反射入眼。而我们采取的是脉冲式反射红外线发射接收器。整个系统需要采用交流电的分量的调制的信号，这个信号可以大幅度的减少外界的干扰，红外的发射器的工作的电流均属于平均电流，假如占有的空间比较小的话，就能够大大的提高整个信号的比例，这种系统的反应速度大概是5us，很大程度的改变了整个传输的速率[2]。
5.控制系统。我们采用的是AT89S52为主要的核心芯片，这种芯片具有足够大的存储空间，既能够方便的使用ISP来下载一些汽车使用程序，还能够满足整个软件使用空间，同时这个芯片提供了两个不同烦人计数器，对于不同的作品来说已经完全够用，这种芯片能够比较灵活的选择不同的模块部分开控制整个系统，还能够准确的计算出时间，具有很好的及时性，这个控制器的核心设计是以前前所未有的设计，很多汽车没有想到这样的设计，一旦涉及出来必将是亮点之作。
6.电源设计。这也是整个设计最突出的一点，采用的是双电源，采用双电源是为了确保单片机的控制的部分和后轮的驱动的部分之间不会互相影响，如果他们互相影响的话就会造成整个电路系统无法使用，同时还要讲单片机的供电和整个驱动的系统分开，后轮进行电源的及时供电，这样既有助于消除整个电机的互相干扰，还能够提高整个系统的稳定性，使得系统的可靠性得到了提高，双电源设计的另一个重要的方面是可以采用太阳能发电，这也同时节约了能源，自动进行供电[3]。
二、智能小车的软件设计
1.软件算法的设计。主要的程序起到一个主要的导向和决策的能力，这个软件的设计的思路是可以根据小车的所处于的位置的不同，来确定整个小车的任务。在黑色的线路上走直线的时候可以多传感器的信号及时的进行的判断，在左边的信号如果为零的话，那么在右边的就会直接控制电机的右转，在小车转弯的时候，为了使整个小车不冲出整个轨道，左侧的轮子会直接进行打偏，直到检测到右边的信号为零的时候电机才会往左偏，以此来保证整个车体的平衡性能。
2.功能测试软件的设计。设计的主要的准备是对于跑道的适应程度，智能化的寻路系统的设计，车体的出界的次数是否在预测的范围之内，假如在出界的范围之内，说明整个系统是完美的，是成功的[4]。特别是要测一下，在拐弯的时候是否出界。在拐弯的时候最容易出界，这个时候的软件设计应该最为精确，应该采用虚拟化程序设计的原理，只有这样才能够使得整个软件达到完美。
结语
智能化产品已经越来越多的进入了人们的眼球，智能汽车的产品也相继出现。但是，但目前为止还没有出现自动循迹的汽车。本文主要针对只能这种自动的无人驾驶的功能进行阐述，也相信在不久的将来一定能够实现。
参考文献
[1]韩梦媛，姜丽丽，智能汽车的自动循迹，智能生活，2012（5）
[2]蒋子文，陈晓晓，智能汽车的自动循迹系统的应用，未来智能，2011（5）
智能小车范文第6篇
1整车系统设计思路
智能小车控制系统采用MK60DN512作为核心控制单元，由安装在车身支架上的OV7620数字摄像头负责采集道路信号；智能小车后轮安装有光电测速传感器，用来采集车轮的转速数据，并将信号传到核心控制单元进行分析处理，处理完毕后反馈到相应的驱动模块，驱动舵机和电机运转，从而完成智能小车的转向、前进及制动[1]。智能小车控制系统包括以下模块：MK60DN512最小系统、转向舵机模块、电机及其驱动模块、速度反馈模块、摄像头视频信号处理模块和电源管理模块[2]。
2智能小车机械结构设计
在智能小车机械结构的设计与安装调试时，需要考虑以下几个方面：
1）智能小车在安装过程中的可靠性与行驶过程中的稳定性。
2）智能小车在安装过程中的轻便简洁性。
3）是否能够方便准确地进行数字摄像头OV7620的检测与调试。
4）车体保证较低的重心以确保智能小车顺利转弯、加速。
经过不断地调试、摸索、对比之后，完成了对智能小车机械结构的初步设计，主要内容有以下几个方面：
1）为了减少转向舵机的力臂滞后时间，将舵机直立架在车前，并使用专业的金属框架牢牢固定住，以防松动，避免影响舵机转向角度的准确性。
2）数字摄像头OV7620及其支架安装在车身中部，减少车前数据采集盲区，将车身重心略微前移，防止智能小车转弯时侧滑，增加智能小车的弯道通过性。
3）为了减少车身质量，采用了强度高、质量轻的碳纤维管。
4）在底盘设计上，底盘是支承、安装各部件的总成，是形成智能小车整体造型结构的基础；可以接受电机传递的驱动动力，带动智能小车行进，以保证智能小车在跑道上的快速行驶。由于合适的重心对于小车过弯性能和小车速度这两个方面起了很大的作用，适当地调整前后底盘高度，使得智能小车车模整体重心下降到合理位置，既可以顺利过坡，又不会与跑道摩擦接触。
3智能小车硬件电路系统设计
3.1智能小车总体电路设计
通过简化总体硬件电路设计方案，采用模块化设计方案，减少不必要的电子元件的使用，就可以有效地减轻PCB板的使用质量及其占用智能小车的有效空间，从而达到轻量化的目的。硬件电路总体结构设计如图2所示。
3.2电源分配板的电路设计
采用比较节能的线性稳压电路设计方案。电源分配如图3所示。TPS7350是一款差线性电源稳压芯片，它具有功率消耗低、额定电压小等特点，而且只需极少的元件就能够构建满足智能小车硬件电路设计要求的稳压电路，该芯片还拥有过流、过压及电压反接等电压保护设计，能够有效地保护智能小车的硬件电路，避免电压过大或电流反接而导致的硬件电路烧毁事件的发生。
3.3电机驱动板的电路设计
采用由BTN7970B驱动芯片搭建的H桥电路设计方案，减小驱动电路的内阻，增大额定承载电流，可以让智能小车获得更大的加减速度及提高在直道上行驶的极限速度。H桥电路原理如图4所示。
4智能小车的软件系统设计
智能小车系统软件设计部分主要有：图像采集及处理、道路判断、舵机打角、电机控制以及速度信息反馈处理等。
4.1图像采集及处理算法
OV7620能够提供的三种数据制式中，采用YUV16位数据制式来提取Y信号亮度信息，生成黑白图像，同时采用HREF-行同步信号、VSYNC-场同步信号来作为图像数据采集的控制信号[4]。为了提高智能小车控制系统的实时性，视频图像信号采集采用外部中断触发的方式进行。采样系统的程序流
4.2路径优化
1）增加智能小车摄像头视场的长度和宽度。根据实验调试的观察，当智能小车采集到的图像能够覆盖比较完整的S弯道时，通过微处理器计算出来的中心就会处于实际道路中央附近，此时智能小车会以一个比较好的路径快速通过S弯道；反之智能小车容易误处理为普通的单向弯道，这样导致智能小车的行驶速度大大减慢。因此，尽量增大摄像头视场的长度和宽度就很有必要了。由于视场的长度与单片机处理的图像行数成正比，所以采用由运算放大器制作的模拟比较器进行图像二值化，可以令单片机的处理速度大大提高，增加了单片机处理的图像行数，达到的视场长度为200cm以上；为了增加视场宽度，除了增加每行采集的图像点数之外，采用了广角镜头，有效地增加了摄像头视场的宽度。
2）进行加权算法的相关优化。采用对整场有效行的中心加以求加权平均值的算法，在低速情况下可以有效地优化智能小车的行进路径，但在智能小车速度提高到一定程度之后，由于过弯时轮胎的侧滑，路径不是很好找，而且由于数字摄像头采集图像分布不均，基本上2/3的行分布于车体前方40cm左右的范围内，所求出的加权平均值容易受车体近处的图像影响，因此整场图像求加权的算法对于高速情况下智能小车的路径选择优化效果不太明显。考虑减小车体前部一定范围内的图像参与加权的行数和权重，同时增大摄像头视场前部图像的权重，最后经过调试得到了一套较为合适的数据，使其能够有效优化高速情况下的智能小车的路径算法。
5结论
智能小车范文第7篇
关键词 智能小车；单片机；红外传感器
中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）160-0170-02
在如今全球智能化的时代，机器人在许多领域已开始应用，如消防、工厂、医院、建筑行业甚至军事等领域。机器人是靠自身动力和控制力来实现各种功能的一种机器。在机器人技术智能化不断发展的过程中，科研人员开始将许多新的技术应用于机器人，并运用于各个领域。在这些领域里，科学研究人员发明了许多具有靠自身动力和控制力来实现某种特定性能的智能机器人，如消防机器人、海底作业机器人、医疗救援机器人、作战应用机器人等，智能小车可作为机器人的一类。智能小车体现了传感器技术和自动控制技术。智能小车就是通过传感器对信号进行发送和接收，将接收到的信号进行处理，发送给单片机，通过单片机编程的方法来控制小车，最终实现小车自动循迹避障的智能化要求。
1 主控部分
主控部分以C51单片机为主要器件，由于单片机控制简单、方便，有很好的控制功能和操作功能，循迹传感器和避障传感器将信息传递给单片机，单片机通过得到的信息来控制小车的电机，来控制行进中的小车的方向，以实现特定的目标。
2 循迹部分
循迹部分采用RPR-220红外光电传感器件[2]，RPR-220由探测器和接收器组成，它的接收器实际上是一个硅平面光电三极管，经测试，该探测器对黑线检测结果非常好，受外界光源影响较小，小车装上两对光电对管，即可保证车体始终保持在轨道内正常前行。循迹即小车沿着指定的行进路线（黑线）行驶，寻迹部分主要采用红外光电传感器进行探测，由于红外线对不同颜色具有不同的反应，当遇到白光时，会发生漫反射，而遇到黑线时，黑线就会将红外光线吸收。通过对不同颜色的物体反射的情况，将不同信息反馈到红外接收装置上。单片机根据此信息来使小车的电机进行特定的进动或停止。开启小车启动按钮，设定小车沿着黑线行驶，利用红外传感器对黑线进行探测确定小车是否偏离，如果小车偏离黑线，单片机会通过程序控制小车，如果黑线左偏则会使小车轮子左转，如果黑线右偏小车轮子向右转，以此保证小车沿着黑线行驶[3]，如果遇到停止线则小车执行停止命令。
3 避障部分
避障部分同样采用红外线避障的手段，红外传感器由发射器和接收器组成，发射器向远处发射信号，信号经反射至接收器，接收器接受信号并通过信号强弱来判断小车距离障碍物的远近。根据信号的强弱将信号变成高低电平，由单片机来控制电机，如果小车不能识别到黑线则单片机会控制小车转向继续寻找黑线，若识别到黑线则控制小车沿着黑线行驶，直到遇到停止线，小车停止行驶。
本模块主要有两部分组成，38kHz的红外发射模块和接收比较模块，采用38kHz频率段是能有效的排除可见光的干扰，实现避障有效距离50cm左右，更好的完成对电机的控制。
4 电机驱动部分
智能小车的电机驱动为两个直流电机，每个直流电机与楔形齿轮相连，该智能小车不考虑速度的调节情况，设定小车做匀速运动，驱动部分由芯片组成，该芯片电路为中块集成电路，用来接收TTL逻辑电平，直流和步进马达，开关电源晶体管。电机的正转、反转、停止均可通过单片机编程，将程序输入驱动芯片，芯片然后对电机进行正转、反转、停止的控制，通过对电机的有效控制，使小车按预定的方向进动。
5 结论
本设计方案以C51单片机为主要器件，循迹部分、红外线避障部分将获取的信息传递给单片机，单片机通过得到的信息对电机部分进行控制，并做出相应的进动。整个过程需要通过编程的手段，每一部分都有相应的程序来运行，每得到特定的信号后，单片机都将执行它们与之相对应的功能模块，实现小车的自动循迹功能、自动避障功能，实现小车的智能化行驶。这种智能小车可以应用于多种领域，如消防灭火、医疗救援、水下攻击等，随着智能化的发展，必将给人类带来诸多便利。
参考文献
[1]张毅刚，彭喜元，彭宇.单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社，2010，5.
智能小车范文第8篇
【关键词】光电传感器 电机驱动 电子指南针 超声波传感器 智能小车
1 智能小车的硬件设计
1.1 硬件结构
小车的硬件结构运用MSP430F5438作控制器，以控制其无人驾驶系统，同时对小车内部AD所采得的数据予以处理，发出转弯、直走及超车等指令，以实现特定功能。设计小车的硬件运用RPR220光电传感器去测试拐弯或超车标志，运用超声波传感器去控制小车之间的距离，同时运用GY―26电子指南针对小车予以导航及定位。
1.2 电机驱动
运用L298N芯片做电机的驱动芯片，其中L298N为高电压、大电流的全桥驱动芯片，每个这种芯片能够控制2台直流电机，同时可控制其使能端。用这种芯片做电机驱动，其稳定性非常好，且性能非十分好，同时L298N结合单片机能够达到对小车速度的准确控制。借助接口发出PWM波，进而控制电机的转速，达到对速度的控制。
1.3 光电传感器
5通道灰度值传感器模块用RPR220的光电传感器作为探测器，一共可分成5路、 2行5列。借助对每一传感器数据进行检测，能够完成对十字路线、直线以及丁字路线的检测与跟踪。
1.4 超声波
超声波的发射以及接收都是独立式进行，本小车运用超声波发射器（型号为TCT40―16BT）以及超声波接收器（型号为TCT40―16BR），其能够向外发射大约40kHz的脉冲信号，输出端的电阻既能够增强反向器（型号为MC14069UB）的驱动性能，还能够提升超声器的阻尼作用，减少自由振荡的时长。
1.5 电子指南针
GY―26为低成本的平面数字罗盘，其输入的电压很低，功耗较小并且体积小。它的工作原理为借助磁传感器内的2垂直轴对地球磁场的感应磁分量，算出方位角度，该罗盘用RS―232及IIC协议和其它设备进行通信，起到重新标定的作用，可在任一位置获取精确的方位角，其波特率为9600bp秒，其输出方式分为连续和询问输出2种。
2 智能小车的软件设计
2.1 小车主程序
该小车功能的完成由指令进行控制，这些指令既能够通过传感器发出去，还能够通过下位机面板的按键予以控制，其主程序的设计流程见图1。
2.2 行车线路识别
当小车识别到转弯标志线之后，会一直沿着行车道向前直行，同时通过指南针对方向进行校正，而使其行驶方向和标志线之间呈直角。2个红外收发管置于灰度传感器的2侧，主要是用来检测行车道的边界，从而避免小车在行驶的时候超过边界。
2.3 避障超车
灰度传感器用来测行车道的边线，小车在行驶的时候通过超声波传感器来检测前方有没有障碍物，目的是避免两车相撞，避障超车的流程图见图2。2个车在行进1圈以后，在第2圈的时候要实现超车。智能小车利用车头的红外传感器来确定自己所在的位置，在第2圈检测为黑线数14的时候，说明小车已进入超车区。行进的时候借助超声波系统以控制2个车的距离，防止二者相撞。
3 系统测试
3.1 功能测试
第1组：A车与B车分别由起点开始，在行车道各自行驶1圈，在检测到第1个转弯之后，2个小车能够顺利的转动90°角。
第2组：A和B二小车按照图3中所示的二车分别的起跑线同时启动，B车经过超车标志线以后在超车区内完成超车的操作，并于A车到达终点线之前抵达，行驶所用的时间是12.6秒。
第3组：A和B二车继续行进第2圈，A车经过超车线以后要完成超车动作，并在B车到达终点以前到达。二车继续行进第3及第4圈，同时交互领跑。然后再设定A车的起始点，完成二车的交替领跑，行驶的时长一共为50秒。
3.2 测试结果
A车与B车各自从起点开始，在车道各自行驶1圈。当二车从起点同时启动，B车在超车区完成超车。二车行驶第2圈，之后A车超B车，完成交替领跑。二车继续行进第3与第4圈，继续交替领跑，行驶时长一共12秒。然后重设A车的起始点，完成二车4圈交替领跑。小车仅于超车区超车，超车之后可以返回行车道。
4 结论
结果可以看出，无人驾驶智能小车能够完成两车在规定区域完成超车、单车绕圈行驶、两车防撞前后行驶等，同时其性能十分稳定、抗干扰性比较强，未来将在无人驾驶系统中被应用。
参考文献
[1]梁明亮，孙逸洁.嵌入式智能小车的设计与实现[J].制造业自动化，2012，34（22）：87-89，94.
[2]赵津，朱三超.基于Arduino单片机的智能避障小车设计[J].自动化与仪表，2013，28（05）：1-4.
作者单位
智能小车范文第9篇
【关 键 词】智能车，HCS12单片机， PID控制
【中图分类号】F407.471【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0205-02
一 前言
智能运输系统作为未来交通发展趋势之一，为解决城市交通拥挤和堵塞问题提供了有效途径。从八十年代以来，美国、日本、欧洲等发达国家和地区竞相投入巨额资金和大量人力，开始大规模的进行交通运输智能化的研究，取得了许多重要成果。而作为智能车——路系统（Intelligent Vehicle—Highway Systems，简称IVHS）的重要一部份，智能车在世界各国的研究也随着计算机技术、网络技术、通讯技术的飞速发展而不断深入。
本文以“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛为背景，对智能车控制系统进行了深入的讨论，以作者参与制作的智能模型车为例简要介绍了智能模型车的设计制作全过程，主要涉及到机械电子、传感器技术、驱动控制技术、自动控制、人工智能等多个领域的研究及技术融合。
本设计通过采用HCS12单片机为控制核心，实现对小车的智能控制。该控制系统不仅在现代汽车产业中有很大使用价值，在智能机器人领域亦有很大用途，尤其是当今时代机器人研究方面具有很好的发展前景，故本设计与实际联系紧密，具有重要的现实意义。
二 总体设计分析
（1） 设计要求：
在本次竞赛中，要求所设计的小车具有自动寻迹的功能，能在指跑道上高速，稳定地运行。跑道为黑白两色。其背景色为白色，跑道中央有一条黑线作为小车行进的依据。很明显，我们要设计的小车是要能沿黑线的正常行驶，并在此基础上，尽量提高小车行驶速度。
（2）传感器部分：在传感器方案的选择中， 智能小车采用光电传感器来采集路面信息。使用红外传感器最大的优点就是结构简明，实现方便，成本低廉，免去了繁复的图像处理工作，反应灵敏，响应时间低，便于近距离路面情况的检测。但红外传感器的缺点是，它所获取的信息是不完全的，只能对路面情况作简单的黑白判别，检测距离有限，而且容易受到诸多扰动的影响，抗干扰能力较差，背景光源，器件之间的差异，传感器高度位置的差异等都将对其造成干扰。在本次比赛中，赛道只有黑白两种颜色，小车只要能区分黑白两色就可以。采集到准确的路面信息。经过综合考虑，在本项目中采用红外光电传感器作为信息采集元件。
（3） 控制算法部分：
在小车的运行中，主要有方向和速度的控制，即舵机和电机的控制，这两个控制是系统软件的核心操作，对小车的性能有着决定性的作用。对舵机的控制，要达到的目的就是：在任何情况下，总能给舵机一个合适的偏移量，保证小车能始终连贯地沿黑线以最少距离行驶。小车在比赛中采用了PID控制技术。PID控制在比例控制的基础上加入了积分和微分控制，可以抑制振荡，加快收敛速度，调节适当的参数可以有效地解决方案一的不足。不过，P，I，D三个参数的设定较难，需要不断进行调试，凭经验来设定，因此其适应性较差。在我们的选择中，根据比赛规则，赛道模型与相关参数已给定，即小车运行的环境基本上已经确定，可通过不断调试来获得最优的参数。因此我们选用的是PID算法来对舵机进行控制。对驱动电机的控制（即速度控制），要达到的目的就是在行驶过程中，小车要有最有效的加速和减速机制。高效的加速算法使小车能在直道上高速行驶，而快速减速则保证了小车运行的稳定，流畅。为了精确控制速度，时时对速度进行监控，我们还引入了闭环控制的思想，在硬件设计，增加了速度传感器实时采集速度信息。
（4） 车模外观（见图1）
三 硬件设计
（1）电源管理电路：
系统由6节1.2V镍镉充电电池组成电池组。稳定的电源是整个系统的关键，所以在电源设计的时候必须考虑稳压芯片的效率以及各个模块之间的影响，采取必要的隔离措施处理互相干扰。本系统采用了2片5V稳压芯片L M2575分别给系统芯片和红外探测器供电。一片6 V稳压芯片L M1117给舵机供电，7.2 V电源可以直接给电机供电。
（2）红外探测电路：
10对反射式红外传感器探测到的信息直接输入到MC9 S12D G128B的10个A/D 通道。该红外测试电路的有效测试距离可达20cm。小车在运动中不断的扫描跑道，当发射管D1扫描到黑线的时候 ，发出的信号几乎全被黑线吸收，几乎没有反射信号，接收管 D2接收不到信号，此时D2不导通 ，输出端输出高电平发光管D3不发光；当发射管 D1 扫描到白色跑道的时候，发出的信号几乎全被反射回来，接收管 D2接收到发射管D1发射出经反射物反射的信号，输出端OUT（L M576 的第8脚） 输出低电平使发光管D3发光 。通过发光二极管的熄灭可以确定小车是否在跑道上，为调试带来很大的方便 。本电路的最大持点是红外线发射部分不设专门的信号发生电路，而是直接从接收部分的检测电路LM576的5 脚引入信号，这样既简化了线路和调试工作 ，又防止了周围环境变化和元件参数变化对收发频率造成的差异 ，实现了红外线发射与接收工作频率的同步自动跟踪，使电路的稳定性和抗干扰能力大大加强 。 输出信号通过数字滤波后进入MCU中的14路A/D通道采集路况信息。
在实际的测试中，可以在独立的的红外接收管上安装黑色套管可以完全避免相邻发光管的影响 。由于红外探测部分耗电量比较大 ，可以利用红外接收管响应速度快的特点，让红外发射管只在检测瞬间发射红外线即可 。 红外发射管工作在周期窄脉冲方式下，大大降低了平均工作电流，从而降低了整个发射电路的电量消耗。
（3）电机驱动电路：（见图2）
电路图我们（见图3）可以看出，它具有两个半桥构成：
由于在实际的比赛过程中，我们已经利用刹车装置进行减速，并不需要通过给电机加反向电压来减速（在调试过程中，曾经试过用这种的方法进行减速，但是弊大于利，有时会由于电机反转，出现倒车现象）因此，可以只使用其半桥，并将两个半桥并联，以增大其驱动能力。
（4）传感器电路：
接收发射部份（见图4）
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（J1_1）发出180KHz频率的振荡波后，经三级管（Q1_1NPN）放大，激光管（D1_1）放射。接收部份由一个相匹配180KHz的接收管（J1_2）接收返回的光强，经过电容（C1_1）滤波后直接接入单片机用以判别电压高低。由于接收的波属于较高频段的波，因此电容（C1_1）是必须的，否则的话电磁干扰会非常的严重，指示灯（D1_1）会常亮，实际过程中要不断试电容（C1_1）的大小，选择合适的值以使接收管正常工作。
控制部份：（见图5）
由于采用了数字传感器的防干扰算法，因此必须分时控制传感器的开断，实际中我们使用74LS138作为控制器，由主控模块的3根线来控制传感器的开断。
（5）PCB设计图：
传感器PCB图；（见图6） 主控板PCB图：（见图7）
四 软件设计
（1）开发环境介绍：
本系统使用了 Metrowerks 公司提供的 CodeWarrior for HCS12教学用版本，它是面向以 HC12 或 S12 为 CPU 的单片机嵌入式应用开发的软件包，包括集成开发环境 IDE、处理专家库，全芯片仿真、C 交叉编译器、汇编器、链接器以及 BDM 调试器。
（2）软件结构
软件主要包括：路径识别、方向控制、速度测量、速度控制等四个模块。软件流程可分为以下几部分：初始化、得到 AD 转换数据并转换为角度偏差、根据角度偏差控制舵机、根据角度偏差和当前速度控制电机转速和制动。软件结构框图见图8。
（3）PID控制：
PID控制器是控制系统中技术比较成熟，而且应用最广泛的一种控制器。它的结构简单，参数容易调整，因此在工业的各个领域中都有应用。PID最先出现在模拟控制系统中，传统的模拟PID控制器是通过硬件（电子元件、气动和液压元件）来实现它的功能的。随着计算机的出现，把它移植到计算机控制系统中来，将原来的硬件实现的功能用软件代替，从而形成数字PID控制器，其算法则称为数字PID算法。数字PID控制器具有非常强的灵活性，可以根据试验和经验在线调整参数，因此可以得到更好的控制性能。由于几乎所有的单片机都拥有硬件PWM，因此基于软件PID和硬件PWM技术的直流电机测控技术正向数字化、高可靠性发展，本文所述的舵机控制就是采用该控制方法。数字PID分为位置式控制算法和增量式控制算法。为了降低计算量及得到稳定的结果，舵机控制采用增量式控制算法。其公式如下： Uk=Kp*[ek-ek-1]+Ki*ek+Kd*[ek-2ek-1+ek-2]
输出增量Uk只与本次偏差ek、上次偏差ek上上次偏差ek-2有关，因此CPU只要知道每一时刻的ek、ek-1、ek-2的值就能执行PID算式，并输出舵机控制量，从而有效地控制舵机的转向。
由于PID控制器是用软件来实现的，灵活性很大，因此能够根据具体要求相应地改进部分PID控制算法。在电动机控制系统中，控制量的输出值要受到元器件或执行机构性能的约束（如电源电压的限制、放大器饱和等），因此它的变化应在有限的范围内，如果控制量的计算结果超出该范围，那么实际执行的控制量就不再是计算值了，产生的结果与预期的不相符，称为饱和效应。PID控制中的积分环节目的是消除静态误差，提高控制精度。但当电动机的启动或停车时，短时间内系统输出很大的偏差，会使积分积累很大，从而引起强烈的积分饱和效应，这将会造成系统振荡，调节时间延长等不利结果。
在本文所述的智能车中，为了避免出现积分饱和现象，对PID控制器的积分环节做了两个改进：积分分离法和遇限削弱积分法。
积分分离法的思路是：当被控量与给定值的偏差较大时，去掉积分，以避免积分饱和效应的产生；当被控量与给定值比较接近时。重新引入积分，发挥积分的作用，消除静态误差，从而既保证了控制的精度又避免了振荡的产生。
本文所述的具体实现是：人为引入一个量X=24.44，x值的确定大约为智能车的三个光电对管对应反馈值的偏差，即当偏差小于24.44则引入积分环节，当偏差大于等于24.44则去掉积分环节。为此在积分项中乘以一个人为引入的系数B.
其公式如下：
B=1，ek
B=0， ek≥X， X=24.44
引入B后，可建立公式：
Uk=Kp*[ek-ek-1]+B*Ki*ek+Kd*[ek-2ek-1+ek-2]
遇限削弱积分法的思路是：一旦控制量仉进入饱和区，便停止进行增大积分项的运算，而只进行使积分减少（即所谓削弱）的运算。具体过程是：在根据PID算式计算Uk前，先判断前一次的控制量Uk-1是否到达极限范围，如果到达极限说明已经进入饱和区，这时再根据偏差的正负，来判断控制量是使系统加大超调还是减小超调，如果是减小超调，则保留积分项，否则取消积分项。遇限削弱法在进入极限范围后，有条件的去继续积分或取消积分，从而避免控制量长时间停留在饱和区。本系统的具体实现是：在积分项中再人为引入一个系数c当判断后需要保留积分项则C=1；否则C=0。那么最终的舵机PID控制算式如下：
Uk=Kp*[ek-ek-1]+B*C*Ki*ek+Kd*[ek-2ek-1+ek-2]
间接PID驱动电机控制算法简介：
智能车模型的驱动电机是直流电机，同样可以直接用PID控制算法，但是利用PID算法需要有系统的直接反馈值，如舵机算法中的反馈值通过光电传感检测获得，而驱动电机要想直接获得反馈值必须在硬件上设计车速传感器，这必然给硬件选择、硬件设计、PCB板设计、软件实现带来比较大的工作量；同时加上车速传感器之后智能车的重量也会增加，这样会增加驱动电机的负载，耗电速度快；同时智能车过重也会给舵机的转向带来负面影响，因为连接舵机和连杆的硬件是塑料做的东西，而且是两三个塑料卡在一起的，当智能车要转弯时，舵机转动的力是一定的，如果车身太重的话那么舵机转弯的力就会带不动前轮，而使这些力消耗在这几块塑料上，时间长了这些力就会使塑料变形，破坏车的硬件结构，影响车的性能，给车的行驶带来不稳定性和不可靠性。
然而加上车速传感器之后又能给驱动电机带来直接的控制，能比较有效、及时地改变驱动电机的转速，为智能车行驶提供比较好的参考。
本文所述的驱动电机间接PID控制算法的思想是：把舵机的PID控制算法的输出控制量当作驱动电机的控制算法的输入量，经过一定的算法之后，输出量做为驱动电机的输出控制量，从而实现驱动电机的间接PID控制算法。
舵机的输出控制量为Uk的公式为：
Uk=Uk+Uk-1
其中Uk玩为舵机输出控制量的增量，Uk-1为舵机前一
次的输出控制量。把Uk作为驱动电机的输入量。设驱动电机的输出控制量为M， 其公式如下：
M=（SV-BRV4）*Uk+BR4+SV， Uk≤0
M=（SV-BlV4）*Uk+Bl4+SV， Uk>0
常量C为当智能车在直线上行驶时驱动电机的控制量，常量BRV4为当智能车在最大右转行驶时驱动电机的控制量。常量BR4为当智能车在最大右转行驶时舵机的理论控制值，常量BlV4为当智能车在最大左转行驶时驱动电机的控制量，常量Bl4为当智能车在最大左转行驶时机的理论控制值。则公式中M的算式为一元一次分段线性方程。
智能车左转的驱动电机控制量是线性减小的，而右转的驱动电机控制量是线性增加的。驱动电机控制量的线性变化优点在于能够使电机控制量的变化平稳，有利于小车在转弯时均匀地增加或减小控制量，从而使小车能够在转弯时保持平稳的速度行驶，不至于出现停顿现象。
参考文献
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智能小车范文第10篇
人们把制作机器人的科技应用于汽车上，并赋予了对未来汽车最美好的幻想。7年过去了，其中曾认为的很多不可能变得越来越具象，某些情景已经成为现实——过去几年间，谷歌改装的无人驾驶普锐斯已经实现超过30万英里的路面测试。2012年11月，中国第一辆由军事交通学院研制的无人驾驶智能汽车从京津高速台湖收费站启程，完成了中国首台无人驾驶汽车的测试工作。
期待交织着不安，科技裹挟着智慧，一个属于智能汽车的小时代正在到来。可以预见的是，随着互联网、车联网、物联网和汽车电子产业的发展，汽车智能化将给我们的生活带来更加深刻的变革。
解围与突围
时光飞驰，人们渐渐告别了承载了很多美好记忆的自行车，走进四个轮子负重的时代。伴随车辆保有量的激增，汽车的社会化问题开始显现严峻的一面。
汽车、拥堵，一个名词与一种状态，已经牢固地捆绑在一起。停车难、打车难、行车难，拥堵的道路环境时刻考验着人们的耐心。清华大学交通研究所原所长、国家汽车计算平台工程项目专家组成员史其信说，中国机动车发展过快，路网有限，无法避免导致交通拥堵，这就需要智能汽车来解围。而所谓智能汽车就是指通过移动通讯技术、汽车导航系统、智能终端设备与信息网络平台在车辆上的结合，使车与路、车与车、车与人、车与城市之间实时联网，最终可以实现自动驾驶、自动避险、人工智能等功能，而人们一直期望的“不堵车、不撞车”也能够在智能汽车上得以实现。
所以，有专家曾作出这样的预测，未来在智能汽车领域呼风唤雨的或许不再是大众、丰田、奔驰和宝马这样的传统汽车制造商，而是IBM、英特尔、苹果、谷歌这些在互联网领域、无线通信等智能化领域占据重要位置的公司。
当前，结合移动通信、环保、节能、安全等技术的车联网已经被越来越多的人所熟知，智能交通系统的建设也随之加快。2012年11月底，中国工业和信息化部、财政部联合了《2012年物联网发展资金拟支持项目》，其中包括智能交通领域。全国大中小城市也纷纷搭乘“智能交通”这辆快车。据不完全统计，仅今年3月以来，各地智能交通相关项目就已经突破了500个，每个项目投入资金至少上亿元。
可以想象，如果“史上最严格交规”遇上了智能交通，如果每辆车都能准确地提醒车主几秒后绿灯将变黄，如果车载电脑能清晰地显示最拥堵和最通畅的道路，那么交警将成为最轻松的职业之一了。
好处是显而易见的。但是，由于智能交通系统应该是一个整合了诸多子系统平台的、庞大的综合平台，在推进过程中会遇到很多麻烦。比如，必须克服不同行政区域间的管理问题、不同职能部门之间的协调问题。佛山科技学院交通专家蒋忠海举了一个例子形象地概括了智能交通多部门分头建设可能会遇到的尴尬：“现在，各部门正在打造的基础网络，正如一边为建设10层楼而打基地，另一边却在为建20层楼打地基，到了需要各方进行对接共享、提供强大的信息服务之时，由于‘地基’不同，基础网络之间需要面临的对接难题可想而知。”
还有，智能交通对信息共享的程度要求更高。在上海等一些城市，虽然已经实现了智能交通路况信息采集，并在路面信息牌上，但人们只能到了相应路段才能看到，而无法事先获取。如果能够把数据库接口公开，让这些交通信息变成社会公共资源，让车载终端实时接受，车主即可据此调整线路，自动疏导交通。
盲目追求智能科技所带来的新鲜感和浮于城市表面的进步，往往令效果打了折扣。国家智能交通系统工程技术研究中心主任王笑京在接受采访时表示，智能交通领域是一个极具发展前途的产业，但在发展过程中却最忌急功近利。“不能有一夜形成产业的幻想。”
猛“踩油门”后的隐忧
汽车正成为黑客攻击的下一个目标。
7月29日，美国安全研究人员查理·米勒（Charlie Miller）和克里斯·瓦拉塞克（Chris Valasek）在黑客大会上公布了丰田普锐斯和福特翼虎的计算机网络入侵方式。长达100页的白皮书，是这两名“白帽”黑客经过数月研究的成果。它淋漓尽致地阐述了黑客攻击方法和影响——丰田普锐斯时速达到80英里（约合128公里）时，突然猛打方向盘或加速引擎时突然刹车。在翼虎保持超低车速时，迫使刹车失效，即使司机拼命踩刹车踏板也无济于事。
尽管黑客攻击汽车还有很大的局限性，但是却也无法不引起人们的重视。美国国家公路交通安全管理局发表的一份声明中表示：“电子控制和连接越来越多，它强化了交通安全和效率，但给抵抗潜在缺陷带来新挑战。”
与汽车电子有较强技术相关性的智能汽车，似乎受到了更大的困扰。一些车企甚至已经有所行动。据美国Automobile News报道，鉴于福特My Ford Touch多媒体触屏及语音控制系统的用户体验反馈情况不佳，福特公司决定将其简化，并考虑重新将安装物理按钮和旋钮，用以调节音量与调频广播。
福特My Ford Touch于2010年推向市场，该系统将许多车载信息功能整合至一个8英寸的触摸屏中。三年的时间和先进的功能并没有换来消费者的满意。根据福特公司收集的用户体验反馈，多数消费者投诉触摸屏反应迟缓，而语音控制技术也被诟病表现平平。
巧合的是，美国汽车协会（AAA）也在近期的一份研究报告中称“语音交互是绝对安全的假设是毫无根据的。”
这些具有指向性的行动和声音，与持续升温的智能化趋势显得有些格格不入。虽然全球语音和语言解决方案提供商Nuance的研发总监张亚昕博士对该报告的全面性、客观性提出了质疑，并强调福特重新采用了物理按键，主要是为了实现对音量、空调等方面的控制，并没有用物理按键替换语音识别功能的意图。但不可否认的是，汽车智能化技术没有完全成熟，如完美的语音控制统、灵敏的车载体感识别系统、成熟的信息娱乐平台……如何将驾驶员的分心程度降至最小化，关系到人们在驾乘时是否能够远离危险。
当技术再向前推进一步，移动互联网技术充分融入后，汽车更像是一个个“移动终端”的时候，如何来保证未来的驾驶安全？曾经有媒体关于“汽车智能化”对3481名受访者展开调查，其中在“汽车智能车载信息系统的哪项功能最重要”这一问题上的调查结果显示，受访者对涉及安全方面的要求最为突出，其中觉得实时安全检测以及车辆驾驶安全辅助功能最为重要的观点分别占24 .17%和25 .54%。不难看出，当前以及今后一段时间，安全是人们对汽车智能化最为主要和突出的诉求。
凡是与安全相关的变革，注定会受到更多的关注，而变得异常艰难。要打破人们的行为惯性，使其产生充分的信赖感和安全感，需要在智能化技术上花费更多的精力。
不可急功近利，不可因噎废食
非智能，不汽车。
以“高科技”形象深入人心的汽车智能化，一边遭遇技术上的尴尬，一边以迅猛之势向前发展，即使有时候只是惊鸿一瞥。通用汽车相信，通过将导航和决策算法与这类系统捆绑，无人驾驶汽车终将成为现实。该公司表示，第一款“半自动”汽车将于2015年问世，更高级的版本则将于2020年面世。戴姆勒计划在2020年之前开始销售自动驾驶车，作为重新回归最顶层豪华车制造商的战略内容之一。美国电气和电子工程师协会（IEEE）预计，到2040年道路上无人驾驶汽车高达75%。在接下来的28年中，更多的自动化技术使用将引发雪球效应，无人驾驶车辆将占道路的主导地位。
愿景与风险并存。智能化汽车社会的实现并不是一蹴而就的，需要经历从最基本的安全、主动安全控制到对驾驶员工作的管理、进而到对驾驶员操作状态的监控，甚至未来对路面以及车与车之间信息的监控等一系列的发展过程。通过一步步的技术积累，坚持不懈地探索和实践，直到实现预期中的智能驾驶。
在我国，汽车电子产业的发展水平还比较滞后。要实现良好的智能化技术，必须保证在汽车电子技术方面具有良好的经验积累，这意味着与技术相对成熟的外资企业相比，自主车企需要投入更多的资金与人员发展汽车智能化。同时，汽车智能化的快速发展离不开国家技术法规的推动，提前谋划汽车智能化战略，在科技变革中占据主动权。