第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛-电磁组安徽工程大学邵傑一队技术报告.doc

第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛 技 术 报 告 学 校： 安徽工程大学 队伍名称： 邵傑一队 参赛队员： 张 俊 陈家杰 何贵翔 带队教师： 王冠凌 许 钢 关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。 参赛队员签名： 带队教师签名： 日 期： 目录 第一章 引 言 1 1.1 背景介绍 1 1.2 电磁车体系结构 1 第二章 硬件电路设计 3 2.1传感器电路设计 3 2.1.1 电磁传感器 3 2.1.2加速度传感器和陀螺仪 6 2.1.3速度检测 8 2.2 控制器电路设计 9 2.3执行机构电路设计 9 2.4 电源电路设计 10 2.5 调试接口电路设计 11 2.5.1 LED、按键和液晶屏 11 2.5.2 Zigbee无线通信模块 11 第三章 机械结构设计 13 3.1 车模改装 13 3.2传感器安装 14 3.2.1 加速度计与陀螺仪的安装 14 3.2.2 电磁传感器的安装 15 3.2.3光电编码器的安装 16 3.3 主板的安装 16 第四章 控制算法设计与调试 17 4.1软件开发平台 17 4.2主要控制算法设计 17 4.2.1直立控制 17 4.2.2速度控制 19 4.2.3方向控制 20 4.2.4 电机输出 21 4.3 主程序设计 23 4.4智能车调试 23 4.4.1调试工具 23 4.4.2 调试环境 24 第五章 车模技术参数 26 参考文献 27 附录 I 附录A：车模效果图 I 附录B：核心程序代码 I MCUCODE.C I LCD.c V CARCONTROL.c VII MAIN.c IX 第一章 引 言 1.1 背景介绍 “飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛由教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办，以“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学校素质教育，培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神。该竞赛以飞思卡尔半导体公司为协办方，已经成功举办了六届。 智能汽车系统是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，是典型的、多学科的、综合性的高科技和高新技术的结合体，涉及传感器技术、信息融合技术、微电子技术、计算机技术、智能自动控制技术、人工智能技术、网络技术、通信技术等，在一定程度上代表了一个国家自动化智能的水平。目前它已成为世界众多发达国家重点发展的智能交通体系中的重要组成部分，也是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。 本技术报告以第七届全国大学生智能汽车竞赛为基础，阐述新竞赛要求下电磁组的设计方案。1.2 电磁车体系结构 电磁组竞赛要求是：使用组委会提供的车模自主设计制作一辆能够自主识别路线的智能车，通过检测铺设于专门设计的赛道下面的通电磁导线获取赛道信息跑完整个赛道；在智能车没有冲出跑道的情况下，按跑完全程用时记录成绩，冲出赛道成绩为零；车模在整个行驶过程中保持两轮直立。 如下电磁车结构图所示，按照电磁车结构体系，分为传感器、控制器、执行机构和电源等部分。此外辅助模块还包括调试接口和独立模块。 图1.1 电磁车结构图第二章 硬件电路设计 根据电磁车体系结构介绍，本智能车系统包括传感器、控制器、执行机构、电源和调试接口等部分。本章节将结合各模块，逐步进行分析介绍，完成系统电路的设计。 2.1传感器电路设计 2.1.1 电磁传感器 根据电磁组竞赛规则，赛道中心铺设一根通有交流电的导线，交流电频率为20KHz，电流峰值为100mA。根据电磁学原理可知，在载流导线周围充斥着频率与交变电流相同的交变磁场。利用电感检测相应的电磁场的强度和方向可以获得距离导线的空间位置。 图2. 导线周围的感应电磁场 导线中通过的电流频率较低,且线圈较小，可认为小内磁场分布是均匀的。由麦克斯韦电磁场理论及相关物理知识,设线圈中心到导线的距离为r，如图2.1所示，线圈中感应电动势可近似为： 由公式得出结论，线圈中感应电动势的大小正比于电流的变化率，反比于线圈中心到导线的距离。式中系数K为与线圈摆放方法、线圈面积和一些物理常量有关的一个量，当系统确定后，可设定为常量。