Entwurf einer Informationserfassungsschaltung für unbemannte Fahrzeuge auf Basis eines Mikrocontrollers

1. Zusammenfassung

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie hat sich die unbemannte Fahrzeugtechnologie nach und nach zu einem Forschungsschwerpunkt im Bereich des modernen Transportwesens entwickelt. In diesem Artikel wird hauptsächlich der Entwurf einer Informationserfassungsschaltung für unbemannte Fahrzeuge vorgestellt, die auf einem Einzelchip-Mikrocomputer basiert. Die Schaltung umfasst hauptsächlich ein Sensormodul, ein Mikrocontroller-Steuermodul und ein Kommunikationsmodul. Durch den Entwurf und die Implementierung jedes Moduls wird die Echtzeiterfassung und -verarbeitung verschiedener Informationen während des Fahrvorgangs unbemannter Fahrzeuge realisiert, wodurch eine zuverlässige Datenunterstützung für das automatische Fahren unbemannter Fahrzeuge bereitgestellt wird.

2. Einführung

Ein autonomes Fahrzeug ist ein Fahrzeug mit autonomen Navigationsfähigkeiten, das Fahraufgaben automatisch und ohne menschliches Eingreifen erledigen kann. Um das autonome Fahren unbemannter Fahrzeuge zu realisieren, ist es notwendig, die Fahrumgebung des Fahrzeugs in Echtzeit zu erfassen und zu verarbeiten. Daher ist der Informationssammelkreis ein sehr wichtiger Bestandteil des unbemannten Fahrzeugsystems. In diesem Artikel wird hauptsächlich der Entwurf einer Informationserfassungsschaltung für unbemannte Fahrzeuge vorgestellt, die auf einem Einzelchip-Mikrocomputer basiert. Diese Schaltung kann wichtige Informationen wie Geschwindigkeit, Beschleunigung, Lenkwinkel usw. des Fahrzeugs in Echtzeit erfassen und diese Informationen an das Fahrzeug übertragen Host-Computer zur Verarbeitung durch das Kommunikationsmodul.

3. Systemdesign

1. Sensormodul

Das Sensormodul umfasst hauptsächlich Geschwindigkeitssensor, Beschleunigungssensor und Lenkwinkelsensor. Der Geschwindigkeitssensor dient zur Messung der Geschwindigkeit des unbemannten Fahrzeugs, der Beschleunigungssensor zur Messung der Beschleunigung des unbemannten Fahrzeugs und der Lenkwinkelsensor zur Messung des Lenkwinkels des unbemannten Fahrzeugs. Diese Sensoren wandeln die gesammelten Informationen in elektrische Signale um, die dann durch analoge Signalverarbeitungsschaltungen verarbeitet und schließlich an den Mikrocontroller ausgegeben werden.

2. Mikrocontroller-Steuermodul

Das Mikrocontroller-Steuermodul ist hauptsächlich für die Verarbeitung und Steuerung der vom Sensormodul gesammelten Informationen verantwortlich. Dieses Design verwendet den Mikrocontroller STC89C52 als Steuerkern und realisiert die Datenerfassung, -verarbeitung und -steuerung des Sensormoduls durch Programmierung des Mikrocontrollers. Gleichzeitig ist der Mikrocontroller auch für die Dateninteraktion mit dem Kommunikationsmodul und die Übertragung der verarbeiteten Informationen an den Host-Computer verantwortlich.

3. Kommunikationsmodul

Das Kommunikationsmodul ist hauptsächlich für die Übertragung der vom Mikrocontroller verarbeiteten Informationen an den Host-Computer verantwortlich. Dieses Design verwendet serielle Kommunikation, um Daten über die serielle Schnittstelle an den Host-Computer zu senden. Die serielle Kommunikation bietet die Vorteile von Einfachheit, Zuverlässigkeit und geringen Kosten und eignet sich sehr gut für Informationserfassungssysteme für unbemannte Fahrzeuge.

4. Systemimplementierung

1. Implementierung des Sensormoduls

Dieses Design verwendet einen Hall-Effekt-Geschwindigkeitssensor, einen kapazitiven Beschleunigungssensor und einen Drehgeber als Erfassungskomponenten für Geschwindigkeit, Beschleunigung und Lenkwinkel. Durch die Auswahl und Parametrierung dieser Komponenten kann eine Echtzeitüberwachung der Geschwindigkeit, Beschleunigung und des Lenkwinkels des unbemannten Fahrzeugs während der Fahrt erreicht werden.

2. Implementierung eines Mikrocontroller-Steuermoduls

Dieses Design verwendet den Mikrocontroller STC89C52 als Steuerkern und realisiert die Datenerfassung, -verarbeitung und -steuerung des Sensormoduls durch Programmierung des Mikrocontrollers. Gleichzeitig ist der Mikrocontroller auch für die Dateninteraktion mit dem Kommunikationsmodul und die Übertragung der verarbeiteten Informationen an den Host-Computer verantwortlich.

3. Implementierung des Kommunikationsmoduls

Dieses Design verwendet die serielle RS-232-Kommunikationsmethode und realisiert die Kommunikation zwischen dem Mikrocontroller und dem Host-Computer über den MAX232-Pegelumwandlungschip. Durch den Entwurf und die Implementierung des seriellen Kommunikationsprotokolls kann eine Echtzeitübertragung verschiedener Informationen während der Fahrt des unbemannten Fahrzeugs erreicht werden.

Ein Teil des Codes lautet wie folgt

#include <reg52.h>

// 定义速度传感器引脚
sbit speed_sensor = P1^0;

// 定义单片机控制模块函数
void delay(unsigned int time)
{
    unsigned int i, j;
    for (i = 0; i < time; i++)
        for (j = 0; j < 120; j++);
}

int main()
{
    unsigned char speed = 0;

    while (1)
    {
        // 读取速度传感器数据
        if (!speed_sensor)
            delay(10); // 延时消抖
        else
        {
            speed++;
            delay(100); // 延时等待下一次采样
        }

        // 将速度值发送给上位机（此处省略）

        // 延时一段时间，以便观察结果
        delay(1000);
    }

    return 0;
}