基于μCOS-Ⅱ系統(tǒng)的智能尋跡模型車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2．1 路徑黑線的識(shí)別
路徑黑線的識(shí)別的準(zhǔn)確程度決定智能車能否完成快速、穩(wěn)定的尋線。識(shí)別裝置由高發(fā)射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成，以非接觸檢測方式，檢測距離可調(diào)整達(dá)4～20 mm。為了精確測定智能車的相對(duì)位置，將7對(duì)ST178并排安放在車底盤下部的前端，其分布垂直于智能車行走的方向。當(dāng)車行走時(shí)，保持7個(gè)發(fā)光管發(fā)光，當(dāng)某一個(gè)光電對(duì)管的下方為黑色軌跡時(shí)，相應(yīng)的接收管輸出為高電平，而下方為白色路面的接收管輸出為低電平。再經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，控制系統(tǒng)就可以分析出當(dāng)前車行走的位置，從而達(dá)到調(diào)整智能車運(yùn)行狀態(tài)的目的。例如，假設(shè)路面黑線的寬度為三組紅外線對(duì)管的寬度，當(dāng)黑線在車體中間時(shí)，7個(gè)輸入引腳為28H(0011100)；當(dāng)車體左或右偏時(shí)，接收到的數(shù)據(jù)會(huì)改變，即“1”會(huì)相應(yīng)的左移或右移，如0001110(右偏)、0111000(左偏)，偏移幅度不同，“1”的移動(dòng)位數(shù)便不同。
2．2 轉(zhuǎn)向控制模塊
采用PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制，配用L298驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的調(diào)速，方法簡單且調(diào)速范圍大，它利用的是直流斬波原理，假定高電平導(dǎo)通，在一個(gè)周期T內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間為t，那么一個(gè)周期T內(nèi)的平均電壓U=(t／T)VCC=qVCC，其中占空比q=t／T。
電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電機(jī)兩端的電壓成正比，而電機(jī)兩端的電壓與控制波形的占空比成正比，因此電機(jī)的速度與占空比成正比，占空比越大，電機(jī)轉(zhuǎn)的越快，當(dāng)占空比q=1時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到最大。該智能車系統(tǒng)采用8 MHz的晶體振蕩器，PWM信號(hào)引腳OCRO／2的頻率為：

式中：變量N代表分頻因子：1．8，32，64，128，256或1 024。占空比計(jì)算公式為：
t／T=(OCR0／1／256)
2．3 車速及路程測量模塊
在智能車車后輪上粘貼均勻分布有黑白條紋。在輪轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，紅外傳感器會(huì)不斷檢測到黑、白條紋的出現(xiàn)。當(dāng)紅外傳感器檢測到的為黑條紋時(shí)，輸入電壓為高電平，當(dāng)檢測到的為白條紋時(shí)輸入電壓為低電平。若傳感器檢測到電平跳變，則計(jì)數(shù)變量加1。時(shí)鐘每秒產(chǎn)生一次中斷，Task_Clock()進(jìn)程通過郵箱向Task Speed_Calculate()進(jìn)程發(fā)送數(shù)據(jù)，由此可算出小車速度：速度=數(shù)據(jù)／每圈條紋數(shù)。如圖5，圖6所示。

3 結(jié) 語
本文介紹了一種智能尋跡模型車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐證明，該智能車定位準(zhǔn)確，系統(tǒng)響應(yīng)快且穩(wěn)定，具備良好的動(dòng)力性能和精確的轉(zhuǎn)向性能，證明了μC／OS-Ⅱ系統(tǒng)的有效性和穩(wěn)定性。相比同類智能車，該模型車還具有高性能、低功耗的優(yōu)點(diǎn)。