基于ATtiny828单片机的多功能智能小车系统设

基于ATtiny828单片机的多功能智能小车系统设

 

　　基于ATtiny828单片机的多功能智能小车。智能小车可以在包含岔口的路面进行自主择路行进。到达终点后，在显示屏上显示路口选择方案、行进距离、行驶时间、行进速度。该系统通过CMOS摄像头OV5116检测路面信息，使用比较器对图像进行硬件二值化，用于路面识别，通过光电编码器检测智能小车的实时速度，使用PID控制算法调节驱动电机的转速和转向舵机的角度，实现了对智能小车运动速度和运动方向的闭环控制。整个系统的电路结构简单，成本低廉，可靠性高。经实际测试，智能小车各项指标均达到预期的设计目标。

 

　　文中对智能小车的各个模块进行了深入的分析，从系统总体概述、硬件设计、软件设计等方面介绍了以摄像头为传感器的智能小车的设计方法：在现有车模的基础上，通过加装摄像头、殖度检测器，比较器，实现对小车速度、位置、运行状况的实时测量，并将测量数据传送至单片机进行处理，然后通过单片机对小车实施智能控制，最终实现了小车的自主行进功能。

 

　　智能车系统的总体工作模式为：利用CMOS图像传感器拍摄路面图像，输出PAL制式的图像信号，采用LM1881芯片进行控制信号分离，得到行、场同步信号，再依据给定的阈值，通过比较器进行硬件图像二值化;图像信号、场同步信号、行同步信号输入到ATtiny828单片机，经过算法优化处理后获得主要的路面信息;通过光电编码器来检测车速，并利用ATtiny828单片机的计数器进行脉冲计算，获得速度和路程;根据路面信息、速度信息得到舵机的转向角和电机的转速，把决策后得到的控制信号输出给舵机和电机，以控制小车的行进。此外，通过LED显示屏显示小车的行驶状态，使用按键对小车的各个模块进行微调，系统结构如图1所示。

 

　　智能车的控制系统电路由三部分组成：ATtiny828为核心的最小系统板、LED显示屏、键盘。ATtiny828处理器插在系统板上，并在系统板上集成了信号采集、信号处理、电机控制、舵机控制等单元。为了减小电机驱动电路带来的电磁干扰，把主板控制模块和电机驱动部分分开来，排布在小车的两端。

 

　　基于ATtiny828单片机的多功能智能小车系统设计

　　本系统中电源稳压电路有两路，一路为+5V稳压电路，另一路为+12V稳压电路。+5V给单片机、摄像头、LM1881、LED显示屏模块供电。+12V给电机驱动电路供电。系统中+5V电路功耗较小，并且都是用于数字信号的处理，使用线性稳压器即可。需要特别注意的是，小车加速行进时，驱动电机会产生非常大的电流，为提高系统工作稳定性，必须使用大功率的驱动芯片，并且保证稳压芯片有良好的散热环境。