基于S12的光电式自动寻迹车的设计

由于红外光电传感器价格便宜，电路设计简单，所以被经常采用。RPR220是一种一体化的反射型光电探测器，可进行反光性差别较大的两种颜色（如黑白两色）的识别，从而判别赛道的方向。

本设计共采用8个RPR220型红外传感器，水平均布在赛车前部的传感器板上，由于其前瞻性较差，通常只有3cm~5cm，所以将传感器板悬伸在车头前方，采用垂直检测的方法，如图2所示。传感器间距为12mm，小于赛道黑线宽度，保证当赛车在赛道上行驶时始终有传感器能检测到黑线。赛车8个传感器可以检测到8个精确的位置，加上相邻两个传感器同时检测到黑线和没有传感器检测到黑线的情况，一共有16种检测状态，这样的横向检测精度可以达到6mm，基本满足寻迹要求。

速度检测模块

测速模块硬件的主要功能是将频率随转速变化的模拟信号送入信号处理电路，最终转换成数字脉冲信号。为了精确控制车模运动，我们采用的是单片机控制编码器的方法来检测小车的电机转速。编码器我们选用OMRON公司生产的一款100线旋转编码器OME-100-1N型光电编码器，按1：1传动比用一对齿轮与驱动轴连接，驱动轴旋转一周，编码器可获得100个脉冲，单片机通过对脉冲计数就可以得到转速的具体数值。

驱动电机与舵机模块

本设计驱动电机选用直流电机，其控制效果直接影响小车的速度以及前行的稳定性。为了得到较大的驱动能力，最初选用两片MC33886驱动芯片构成H桥驱动电路，单片机的PP3和PP5引脚输出的PWM脉冲经6N137光耦隔离后，接入MC33886 H桥输入端，但由于比赛电机内阻仅为430毫欧,而该集成芯片内部的每个MOSFET导通电阻在120毫欧以上，大大增加了电枢回路总电阻，驱动电路效率较低。后改为两片BTS7960构成全桥驱动电路，内部MOSFET导通电阻为7+9毫欧，直接与单片机相连，提高了驱动效率。

舵机采用的S3010型电机实质是一个位置随动系统，由舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机和控制电路组成，通过内部位置反馈，可使它的舵盘输出转角正比于单片机PWM1通道给定控制信号。

软件设计

智能车比赛最终以速度作为评判依据，智能车路径识别算法、转向控制、速度控制算法是研究的重点。智能车的运行控制是根据路径识别和车速检测所获得的当前路径和车速信息，控制舵机和直流驱动电机动作，从而调整智能车的行驶方向和速度。控制算法相当于人的思维，是其最核心的部分，负责按预定的流程处理传感器所采集的数据。软件流程图如图3所示。其中，FOR循环包含了检测黑线位置，更新舵机输出等子程序，如图4所示。

图3 控制主程序

图4 FOR循环子程序