CN203126945U - 一种基于单片机的无人驾驶车自动转向控制装置 - Google Patents
一种基于单片机的无人驾驶车自动转向控制装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于单片机的无人驾驶车自动转向控制装置，包括安装在转向轴上的增量式旋转编码器和安装在车轮上的速度传感器，增量式旋转编码器和速度传感器分别与核心控制器相连接，核心控制器上通过电机驱动器连接有驱动电机，核心控制器还连接有显示器；其中，核心控制器、电机驱动器、增量式旋转编码器、速度传感器和驱动电机均由电源模块供电。通过核心控制器来处理增量式旋转编码器及车速传感器采集的信息，然后将处理后的转向控制信号通过电机驱动器传送给驱动电机，从而达到对无人驾驶车转向的精确控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及到转向系统智能化控制领域，尤其涉及到一种基于单片机的无人驾驶车自动转向控制装置。
背景技术
随着自动控制技术的发展，无人驾驶和自动导航技术取得了很大进步，其中作为关键技术之一的自动转向技术水平也在不断提高。在一些危险行业和高危领域内，无人车辆能够代替人来完成工作，这对提高劳动者工作强度和工作质量有着重要意义。同时，无人驾驶车具有重要的军用及民用价值，在野外、现代物流业及柔性制造系统中都有广泛运用。
无人驾驶汽车是利用车载相机或雷达来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶,其中转向系统是保证无人驾驶车安全行驶的一个重要环节。对其深入研究是推动无人驾驶车向前发展的重要一环。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种基于单片机的无人驾驶车自动转向控制装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现：
一种基于单片机的无人驾驶车自动转向控制装置，其特征在于，包括安装在转向轴上的增量式旋转编码器和安装在车轮上的速度传感器，增量式旋转编码器和速度传感器分别与核心控制器相连接，核心控制器上通过电机驱动器连接有驱动电机，核心控制器还连接有显示器；其中，核心控制器、电机驱动器、增量式旋转编码器、驱动电机和速度传感器均由电源模块供电。
本实用新型的其它特点是：
所述的核心控制器采用16位的MC9S12XS128单片机。
所述的电机驱动器采用由2个P型场效应管与2个N型场效应管组成的H桥驱动器。
本实用新型的基于单片机的无人驾驶车自动转向控制装置，其原理是，无人驾驶车由车载相机或雷达感知周围环境，在已标定好的道路上行驶，在转弯处，核心控制单元接收到信号，助力电机提供动力使转向轴转动，安装在转向轴上的增量式旋转编码器就可以测得当前转向轴转过的角度，当这一角度达到标定的角度后，H桥两桥臂的电压相等，从而使电机固定不动，这样无人驾驶车就能以一定的角度转向。MC9S12XS128单片机控制H桥的两桥臂电压，从而控制助力电机的正反转，当编码器测得的角度小于标定角度时，助力电机就会正转来达到标定角度，当当前角度大于标定角度时，助力电机就会反转，同样达到标定角度。这样，汽车便可自动转向，以标定角度转向行驶。
附图说明
图1为本实用新型的基于单片机的无人驾驶车自动转向控制装置的硬件框图；
图2为电压调节示意图；
图3为H桥控制电机正转示意图；
图4为核心控制器的程序流程图。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明
具体实施方式
参照图1，本实施例给出一种基于单片机的无人驾驶车自动转向控制装置，包括安装在转向轴上的增量式旋转编码器和安装在车轮上的速度传感器，增量式旋转编码器和速度传感器分别与核心控制器相连接，核心控制器上通 过电机驱动器连接有驱动电机，核心控制器还连接有显示器；其中，核心控制器、电机驱动器、增量式旋转编码器、速度传感器和驱动电机均由电源模块供电。
本实施例中，核心控制器采用16位的MC9S12XS128单片机，该MC9S12XS128单片机在汽车电子领域有着广泛的应用。MC9S12XS128单片机包括中央处理器CPU12，算术逻辑单元ALU，和寄存器组。CPU12外部总线频率为8MHZ或者16MHZ，通过内部锁相环（PLL），可以使内部总线速度可以达到25MHZ。内部寄存器组中的寄存器，堆栈指针和变址寄存器均为16位。它具有很强的高级语言支持功能。CPU12的累加器A和B是8位的，也可以组成16位累加器D。
电机驱动器采用由2个P型场效应管与2个N型场效应管组成的H桥驱动器。采用行脉冲调制（pulse width modulation，简称PWM）控制方式，控制电机正反转。本实施例使用了2路PWM控制信号，用来控制驱动电机。当前车轮的角度与标定好的角度比较的信息送到MC9S12XS128单片机中进行处理，从而控制电机转动方向。
参照图2，核心控制器、电机驱动器、增量式旋转编码器和速度传感器均由电源模块供电。在转向控制过程中，MC9S12XS128单片机、速度传感器和增量式旋转编码器都是5V，电源电压经过7805芯片稳压至5V向他们供电；驱动电机可直接由12V电源为其提供工作电压；5V稳压由1117降为3.3V向显示器供电。
参照图3，H桥驱动器由2个P型场效应管Q1、Q2与2个N型场效应管Q3、Q4组成，所以它叫P-NMOS管H桥。桥臂上的4个场效应管相当于四个开关，P型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭；N型管在栅极为高电平时导通，低电平时关闭。场效应管是电压控制型元件，栅极通过的电流几乎为“零”。正因为这个特点，在连接好下图电路后，控制臂1置高电 平（U=VCC）、控制臂2置低电平（U=0）时，Q1、Q4关闭，Q2、Q3导通，电机左端低电平，右端高电平，所以电流沿箭头方向流动，设为电机正转。当电压相反时，电机反转。
参照图4，MC9S12XS128单片机中安装有采用模块化编程的软件，主要程序有：初始化程序、A/D转换子程序、编码器测量子程序、显示器显示子程序、H桥控制子程序。
初始化部分主要用于完成常量和变量的初始化；MC9S12XS128单片机输出PWM初始化和数据初始化。软件的工作循环部分是当前转向车轮角度与标定角度的比较。当采集的当前角度小于标定角度时，电机正转。反之，电机反转。
Claims (3)
1.一种基于单片机的无人驾驶车自动转向控制装置，其特征在于，包括安装在转向轴上的增量式旋转编码器和安装在车轮上的速度传感器，增量式旋转编码器和速度传感器分别与核心控制器相连接，核心控制器上通过电机驱动器连接有驱动电机，核心控制器还连接有显示器；其中，核心控制器、电机驱动器、增量式旋转编码器、速度传感器和驱动电机均由电源模块供电。
2.如权利要求1所述的基于单片机的无人驾驶车自动转向控制装置，其特征在于，所述的核心控制器采用16位的MC9S12XS128单片机。
3.如权利要求1所述的基于单片机的无人驾驶车自动转向控制装置，其特征在于，所述的电机驱动器采用由2个P型场效应管与2个N型场效应管组成的H桥驱动器。
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| CN 201220707721 CN203126945U (zh) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | 一种基于单片机的无人驾驶车自动转向控制装置 |
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| CN 201220707721 CN203126945U (zh) | 2012-12-19 | 2012-12-19 | 一种基于单片机的无人驾驶车自动转向控制装置 |
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| CN203126945U true CN203126945U (zh) | 2013-08-14 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103863381A (zh) * | 2014-03-10 | 2014-06-18 | 同济大学 | 一种用于无人驾驶车辆方向盘控制装置 |
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Legal Events
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
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