基于μC/OS-Ⅱ系统的智能寻迹模型车的设计与实现

2．1 路径黑线的识别

路径黑线的识别的准确程度决定智能车能否完成快速、稳定的寻线。识别装置由高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成，以非接触检测方式，检测距离可调整达4～20 mm。为了精确测定智能车的相对位置，将7对ST178并排安放在车底盘下部的前端，其分布垂直于智能车行走的方向。当车行走时，保持7个发光管发光，当某一个光电对管的下方为黑色轨迹时，相应的接收管输出为高电平，而下方为白色路面的接收管输出为低电平。再经数据处理后，控制系统就可以分析出当前车行走的位置，从而达到调整智能车运行状态的目的。例如，假设路面黑线的宽度为三组红外线对管的宽度，当黑线在车体中间时，7个输入引脚为 28H(0011100)；当车体左或右偏时，接收到的数据会改变，即“1”会相应的左移或右移，如0001110(右偏)、0111000(左偏)，偏移幅度不同，“1”的移动位数便不同。

2．2 转向控制模块

采用PWM(脉冲宽度调制)控制，配用L298驱动电路实现直流电机的调速，方法简单且调速范围大，它利用的是直流斩波原理，假定高电平导通，在一个周期T内导通时间为t，那么一个周期T内的平均电压U=(t／T)VCC=qVCC，其中占空比q=t／T。

电机的转速与电机两端的电压成正比，而电机两端的电压与控制波形的占空比成正比，因此电机的速度与占空比成正比，占空比越大，电机转的越快，当占空比q=1时，电机转速达到最大。该智能车系统采用8 MHz的晶体振荡器，PWM信号引脚OCRO／2的频率为：



式中：变量N代表分频因子：1．8，32，64，128，256或1 024。占空比计算公式为：

t／T=(OCR0／1／256)

2．3 车速及路程测量模块

在智能车车后轮上粘贴均匀分布有黑白条纹。在轮转动的过程中，红外传感器会不断检测到黑、白条纹的出现。当红外传感器检测到的为黑条纹时，输入电压为高电平，当检测到的为白条纹时输入电压为低电平。若传感器检测到电平跳变，则计数变量加1。时钟每秒产生一次中断，Task_Clock()进程通过邮箱向 Task Speed_Calculate()进程发送数据，由此可算出小车速度：速度=数据／每圈条纹数。如图5，图6所示。



3 结 语

本文介绍了一种智能寻迹模型车的设计与实现。实践证明，该智能车定位准确，系统响应快且稳定，具备良好的动力性能和精确的转向性能，证明了μC／OS-Ⅱ系统的有效性和稳定性。相比同类智能车，该模型车还具有高性能、低功耗的优点。