基于M4的自主巡检平衡车.doc

******************************************************************************************* 注意：此为封面格式 ******************************************************************************************* 项目报告书 题 目 牛臥堂用戶名稱 團隊主要成员姓名 团队其他成员姓名 视频观看地址 /v_show/id_XMTMwODk3OTYzNg==.html *如在报名后有修改，请在此注明。 ******************************************************************************************* 注意：此为正文起始格式 正文和附录中均不得大段复制源代码和原理图， 只允许能充分体现创新方法或关键设计的少量源代码示例和原理图。 正文+附录尽量控制在20页内 ******************************************************************************************* 题 目：基于M4的自主巡检平衡车 关键词：M453VG6AE 自主巡检 (包括系统中使用的芯片型号和其他体现系统特点的关键词，芯片型号外的关键词应不超过5个) 摘要： 概述项目内容，简单介绍所实现的系统 (100-150字左右) 本智能车由主芯，运动系统，通讯系统，辅助传感器系统以及电源系统五部分构成。 主要功能是实现通过上位机给巡检车设定某种路线（上位机给坐标点），巡检车能根据规定的路径巡检。上位机软件的编写，以及下位机巡检车，两者通过蓝牙，以自拟的协议通讯。达到传输温度等信息，以及通过上位机操控巡检车运动，以及自主巡检。辅助功能包括红外寻迹，超声波跟屁从等。 引言： 简述系统设计的背景、目的、和所要解决的问题。 电子信息技术的发展使得生活更加方便，基于Cortex-M4的自主巡检平衡车，依靠 运动传感器来实现两轮行驶、转弯等，通过读取温度、湿度传感器来采集所在区域的温 湿度，可预警火灾等，当然也可搭载摄像头等监控小孩的状态，及时避免危险发生。其 巡检路线是自主规划的，可在陌生区域避开障碍实现自主巡检。 系统方案： 详细说明系统设计的整体思路，用模块的形式指出系统设计的各个关键点，并指出其中使用的关键算法 主芯选择的是性能强大的M453VG6AE，作为整个系统的指挥官，它有着强大的数据处理能力，多路PWM驱动直流电机，PWM输入捕捉编码器的值，以及12路ADC检测电压，USART和PC间通讯，4个定时器可供定时处理中断函数，丰富的IO口承载各类传感器，以及触发外部中断。 运动系统包括MPU6050，编码器，以及减速电机，来实现基本直立行走功能。此系统的 核心算法 为 PID算法，一节低通滤波算法。定时器中断处理函数中 处理MPU6050内置的DMP读取到俯仰角，俯仰角速度，以PD算法实现平衡环。与此同时，PWM输入捕捉记录编码器的值，PI算法构建速度环，达到稳定平衡以及匀速奔跑的目的。 通讯系统则是以蓝牙HC-06和上位机软件为基础，能和智能车之间稳定通讯。蓝牙通信则是选用主芯的UART接口，实现远距离无线传输接收数据。上位机软和下位机通讯（自主巡检时），则是自拟了一份通讯协议，实现各个功能的实现。 辅助传感器分别是红外传感器，超声波传感器以及温度传感器，这些是智能车的五官，在实现功能的同时，而且具有趣味性。主芯读取温度传感器模块的信息，能事实监控小车环境的温度，已实现监控的功能。借助超声波模块，能实现前方有异常路况时，做出及时的反应，还能以测距算法为基础，实现“跟屁虫”的趣味功能。通过红外模块，再编写相应的寻迹算法，能实现巡检小车趣味巡黑线的功能。 主芯自带的精准的12位ADC，12v锂电池，降压模块，以及无线充电模块则构成了电源系统。12v锂电池的电压经过LM2596后，转成5v提供给相应模块，再经AS1117转成3.3v提供给相应模块。电压检测则是将12v电压经过4个分压电阻连接到ADC端口，时时检测。充电以无线充电的模式进行。 系统硬件设计： 详细介绍系统各个模块的硬件实现过程，包括电路系统仿真，说明采用关键器件的理由及关键部分的原理图 （不得大量复制原理图和PCB图，更多用框图的方式示意，仅对能体现工作量和创新的部分提供原理图，评委有权对滥用原理图的论文扣分） 系统软件设计 详细介绍算法设计与算法流程图（不得大量复制