智能模拟公交车系统的设计方案
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1、精选优质文档-倾情为你奉上智能模拟公交车系统的设计摘要：智能公交车系统是为了解决公交车运行状态与沿途站台的的信息自动交换与控制问题。本设计智能公交车采用双处理器系统，相互分工协作，用MC9S12DG128单片机控制公交车的黑带识别、行驶驱动和方向控制，以STC12C5410AD高速单片机处理公交车的速度、里程检测，站点到站检测，语音报站和调频无线数据收发；公路黑条及站台标志检测采用光电传感器，电机速度用PWM控制；里程及车速测量采用霍尔传感器，站点播报处理使用ISD4002语音集成电路；小车与站台信息交换用远距离JZ871调频数据模块。经调试及多次测试，智能公交车系统运行可靠，实现了公交小车按
2、任意黑线行驶、到站前语音提示、自动停靠、在规定时间内驶完全程以及站台显示器实时显示小车距离、车速、到站大致时间信息等设计要求。关键词： 智能 模拟公交车 单片机 设计引言：智能公交系统作为现代文明城市交通的人性化服务项目正受到日益的重视，目前已有采用先进GPS定位器组成的公交汽车运行状况实时监控系统，使得乘客候车时能对运行的公交车状况（多少车、几点到站等信息）有个清楚的了解。作为实验研究系统，本次设计采用了室内模拟的小黑条公路及若干公交模拟站台，通过模拟公交小车与站台的信息交换实现双向动态信息的显示与控制功能。1 方案选择与论证1.1 系统设计总方案考虑到公交小车要实时处理方向、车速、路面信息
3、、速度里程计算等多项工作，决定采用双CPU系统，其中CPU1用以处理行车驱动、行车方向、路面黑条测量等工作，CPU2用以进行速度与里程计算、站台到站检测、语音播报、与站台及CPU1进行信息交换等工作。站台系统主要实现站台名的设定、站台与始发车站的距离设定、公交小车行驶中的动态信息接收与显示等。由于行驶路道路况复杂，距离较远，因此公交小车与站台的通讯采用调频数字格式，这样可克服象红外线通讯中方向性强、距离短等问题，抗环境噪声效果良好。另外为了增加数据发送接收的可靠性，在站台发送数据与公交小车发送数据时进行了分别的特定编码，其中包含不同约定的起始位、结束位数据。在接收程序中，单片机对接收到的数据信
4、息进行了验证，保证了数据传送的正确性。智能模拟公交车系统组成框图如图1。站台到站检测小车处理器（2）里程、速度检测路况识别小车处理器（1）语音报站方向识别调频无线数据收发模块电机驱动LCD液晶显示屏站台1显示处理器调频无线数据收发模块 图1 智能模拟公交车系统框架图1.2系统组成模块方案1.2.1电源方案电源是整个系统正常工作的基础，由于本系统中不同电路模块所需要的工作电压和电流容量各不相同，因此系统中包含了多个稳压电路。电源系统主要有为单片机、光电检测电路以及霍尔传感器工作的+5V电源、转向舵机使用的+6V电源、后轮驱动电路和语音模块的+7V电源、语音芯片使用的+3V电源，可选择的方案有：方
5、案一：采用集成多路输出电源模块。集成多路输出电源模块具有制作简单，使用方便等特点，但临时短时间内要购买比较困难，而且价格较贵，电源组合方式固定不易选择。方案二：采用单独三端稳压集成块具有组合灵活、价格便宜等特点，本次电源采用多块低压差三端稳压块组成电源系统。电源系统构成如图2所示。镍镉电池（+7.2V）LM2940（+5V）DC/DC转换（+6V)单片机光电检测电路霍尔元件舵机转向LM1117 (+3V)语音模块电机驱动 图2 电源系统构成框图1.2.2电机驱动方式方案方案一：采用步进电机，电脉冲驱动，改变脉冲频率调速，改变相序实现正反转，此方案可以轻松实现前进、后退、转角控制、制动定位等功能
6、。但两个轮子电机参数不易匹配，电机工作电流大，且控制复杂加大了系统设计的复杂性。方案二：减速直流电机采用H型桥式驱动电路，此方式控制简单，可灵活实现正转、反转、原地旋转，而且减速电机输出扭矩大，带负载能力强。本系统采用H型桥式驱动电路的减速直流电机。 1.2.3路径识别方案方案一：使用CCD摄像头进行图象采集和识别方案，由于摄像头体积较大,并且还涉及图象采集、图象识别等领域，使用单片机处理精确度很难达到要求范围，速度也不能提高。方案二：采用RPR220型光电对管识别路径。RPR220是一种一体化反射型光电探测器，其发射器是一个砷化镓红外发光二极管，而接收器是一个高灵敏度，硅平面光电三极管。通过
7、LM567频率调制发射与锁存接收，可较好的避免自然光和邻近同类传感器的干扰。 本次设计要求对比较窄的黑色道路引导线（18mm）进行寻迹，因此采用了红外光电管方案。1.2.4速度检测方案方案一：轮子光电传感检测。光电测速传感器受外界光源的影响非常大，但制作简单，在要求不要的场合经常采用。方案二：霍尔传感器检测。霍尔传感器具有灵敏度高，抗干扰能力强，体积小，低功耗，使用寿命长等优点。本系统使用霍尔传感器作为速度里程检测。1.2.5数据传输方案方案一：采用红外线数据传输方案，虽然它的方向性能比较好，比较简单，但是红外通信较适用于室内静止或慢速移动中的点对点直线通信，且距离较短。方案二：采用远距离传输
8、的JZ871无线调频数据模块，它采用双向工作方式，调频数字发送，传输性能稳定，最大收发距离为800米。本系统选取了JZ871调频数据收发模块。2 系统硬件电路设计2.1电机驱动电路的设计电机驱动采用MC33886作为驱动芯片，驱动电路原理图如图3所示。MCU产生的PWM通过IN1引脚输入，以调节33886的OUT1口的输出电压，并且IN2接地使OUT2输出为0，这样OUT1和OUT2间就有了一个电压差，MCU通过改变PWM的占空比来调节电机转速的快慢。 图3 电机驱动电路 2.2光电寻迹电路的设计光电寻迹电路图如图4所示。图4 路面标志光电寻迹电路LM567作为一个锁相环芯片通过R5、C7组成
9、的RC振荡给本身一个中心参考频率，当外输入方波频率在RC设定的中心频率带宽范围内时其输出为低电平，不在其频率范围内时输出为高电平。其5脚输出的是一个频率由RC决定的方波。设计中的本振频率为2.33KHz，利用这一振荡波去控制一个反射式光耦发射管的工作，其目的是：更利于接收管的接收，能够有效地消除自然光的干扰。基本工作原理为：当接收管接收到发射管发射的该频率的方波，那么LM567的输出就变为低电平，因为其输入波的频率就是其本身的中心振荡频率。当接收管未接收到该频率的波形时，LM567输出为高电平。也就是说当检测到白线时，LM567输出就变为低电平，检测到黑线时输出就变为高电平。本系统设计共用了1
