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第五届飞思卡尔智能车 指导老师：刘叔军 盖晓华 翟天嵩 刘忠超 电磁组简介 1：车模通过感应由赛道中心导线产生的交变磁场进行路径检测 ；（根据赛道图说明比赛要求） 要让小车自己沿着赛道跑就要让小车能通过传感器的信号自动的识别当前所处的位置，以及距离赛道中心的大概距离。我们通过制作传感器来采集模拟信号，然后传给单片机，然后编程来实现小车位置的判别以及控制小车采取相应动作。 目录 1：赛道电源的制作 2：信号采集方法以及传感器的制作 3：起跑线的识别方法 4：小车控制策略 5：小车硬件加工 6：运用飞思卡尔单片机MC9S12XS128单片机编程实现功能 一：赛道电源 比赛要求赛道电源频率为20KHz，大小为50mA~150mA,比赛时电源电流大小尽量等于100mA，波形可能是方波也可能是正弦波。我们采用51单片机产生一个20KHz的方波信号，但是 一般的单片机的I/O口输出的电流最多只有十几或二十几毫安，所以直接用单片机产生一个20KHz的信号来但赛道电源信号时不够的，需要把单片机产生的信号进行功率放大我采用L298电机驱动芯片作为功率放大电路。L298驱动芯片最高耐压值为46v，允许流过的最大电流为4A,一般可以驱动46v，2A以下的电机。 在输电线路中产生的是感抗,感抗在交流的波形中是提前90度，而电容产生的容抗是滞后90度。所以并联电容的容抗能抵消感抗。具体的电容值的大小是通过将输出波形接到示波器中， 然后增减电容的容值测试出来的。 78XX系列的稳压块最佳工作状态是、输入电压比输出电压大3V左右 赛道电源程序 #include reg52.h sbit P1_1=P1^1; sbit P1_0=P1^0; sbit P1_3=P1^3; void main() { P1_3=~P1_3; TMOD=0X02; TL0=0XE9; TH0=0XE9; EA=1; ET0=1; TR0=1; while(1); } void time0_int(void) interrupt1 { P1_1=P1_1; P1_0=~P1_0; P1_3=~P1_3; } 二：信号采集处理以及传感器的制作 车模通过感应由赛道中心电线产生的交变磁场进行路径检测 ，比赛中赛道中心电线通过的是频率为20KHz电流大小为100mA的交变电流，导线上交变电流会在他的周围产生交变的磁场。感应磁场的分布是以导线为轴的一系列的同心圆。圆上的磁场强度大小相同，并随着距离导线的半径r增加成反比下降 交变电流产生交变磁场 交变的磁场产生交变电场 交变测磁场通过闭合线圈时，线圈中将产生一定的电动势，根据法拉第定律， 线圈磁场传感器的内部感应电压E与磁场 B(t)、电磁线圈的圈数N 、截面积A的关系有： 电感线圈水平放置离中心的水平距离为l，垂直高度为h，感应电动势反映的是磁场的水平分量，由上面的公式可以得出感应电动 由此可以得出感应电动势随水平距离变化的大概趋势图（水平放置和竖直放置类似） 现在已知道可以采用电感线圈来感应出电动势，而且知道在水平线圈放置的高度一定时，感应电动势的大小与距离中心导线水平距离的关系曲线的趋势。接下来就要设计传感器用以采集信号，并通过对信号的放大和检波，把电感线圈采集到的信号转换为能直接作为单片机输入的模拟信号。传感器电路如下： 赛道中心导线通过的电流频率是20KHz，我们采用LC并联选频电路来采集信号，由公式 传感器中的两个针是与电感的两个引脚相连的 信号的处理 电感水平放置 1：变化速率快 2：同一距离不同放置角度，模拟值还不一样 3：不存在不正常区域 电感竖直放置 1：变化速率相对缓慢 2：在接近中心位置时会出现模拟值不正常的情况（电感离地面高度为3cm时盲区一般在5cm范围内） 我们主要采用电感竖直放置来检测信号，同时用水平放置的传感器来辅助(每次检测信号都通过编程连续采样10次，然后去掉两次头尾4个直，其余6个取平均值作为此次的采样值)。先以一个竖直的传感器来说，我进过对传感器连续采样画出实际的传感器模拟值与距离中心的位置的曲线图发现传感器在距离中心7cm~20cm 之间的模拟值变化曲线近似于一条直线。所以我们只取模拟值在7cm~20cm之间的信号。 （7cm~20cm之间信号判断的方法） 到此传感器模拟值的大小与小车的位置就用一个一次函数来表示，知道对应传感器的值，大概就能判断出传感器偏离中心的位置 三：起跑线检测 小车在跑完全程回到起点后要在离起点3米内停下来。赛道起跑线铺有电磁铁。采用干簧管来检测起跑线。 四：小车的控制策略 小车在赛道上沿着中心导线跑是主要控制好小车运行的方向和速度就可以，最终控制的对象是舵机和电机。接下来的问