[信息与通信]武科大首安二队技术报告 飞思卡尔智能车.doc

第一届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车邀请赛 技 术 报 告 附件A 程序源代码 附件B 基于路径识别的智能车舵机控制 学 校： 武汉科技大学 队伍名称： 武科大首安二队 参赛队员： 刘 宇 吴斌华 杨 明 带队教师： 黄卫华 关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第一届“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：刘 宇 吴斌华 杨 明 带队教师签名： 黄卫华 日 期： 2006.8.9 目录 第一章 引言 1 第二章 智能车系统设计 2 2.1 总体设计 2 2.2 硬件设计 2 2.2.1 主控制器模块 3 2.2.2 电源模块 3 2.2.3 路径识别模块 4 2.2.4 车速检测模块 5 2.2.5 舵机控制模块 7 2.2.6 直流驱动电机控制模块 9 2.3 软件设计 10 第三章 控制算法设计 12 3.1 路径有哪些信誉好的足球投注网站算法 12 3.2 PI控制算法 13 3.3 强行加减速控制算法 14 第四章 实验验证 16 第五章 结论 18 参考文献 19 附录A 程序源代码 20 附录B 研究论文 29 第一章 引言根据第一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛比赛规则的要求,队已经完成了智能车系统的设计、制作、安装和调试。MC9S12DG128单片机处理输出控制信号控制舵机；同时通过旋转编码器对车速进行采样，送入单片机作为车速控制的参数；再通过PI控制算法完成车速与路径识别传感器的信息的相互协作，实现智能车快速寻迹的目的。 文[4]介绍了一种利用红外反射式传感器实现小车自动寻迹导航的设计与实现。使用红外反射式传感器感知与地面颜色有较大反差的引导线，从而实现自主式寻迹。文[6]重点讨论了智能小车多传感器数据融合结构和融合算法，其中数据融合结构采用混合式，融合算法采用贝叶斯推理法。文[10]介绍了一种基于神经网络的PID速度控制器的实现方法。 本文所述智能车寻迹系统以飞思卡尔公司的16位微处理器MC9S12DG128为控制核心主要由电源、核心控制、路径识别、车速检测、舵机控制和直流驱动电机控制组成。为了使智能车快速平稳准确行驶，本系统将路径车速的舵机和直流驱动电机的正确控制地结合在一起。第二章 智能车系统设计本系统中，智能车总重量1100g，长388mm，宽206mm，高104mm；功耗为8～10w，电容总量、传感器个数、直流驱动电机个数、舵机个数都满足组委会的要求。模型车机械部分改造、安装完成后整体效果如图2.1所示，其中包括舵机转臂的加长及舵机安装、寻迹传感器及车速传感器的安装、系统电路板的固定。以上改装及安装均在组委会允许的规则范围内进行。 图2.1 智能车系统系统本系统由电源、控制、路径识别、车速检测、舵机控制和直流驱动电机控制组成，硬件结构如图所示。图2.2 系统硬件结构2.2.1 主控制器本系统主控制器采用主委会提供的MC9S12EVKX电路板。飞思卡尔公司的16位微处理器MC9S12DG128主要特点就是功能高度的，并且易于扩展。单片机运算能力强，自由度大，软件编程灵活的编程环境支持C语言汇编语言程序设计以及C语言与汇编语言的混合，大方便了用户，提高了系统开发效率。另外该芯片内置在线仿真编程接口，可以实现在线调试，这大大简化了系统开发和调试的复杂度。2.2.2 电源智能车各部分正常工作的需要，本系统采用委会提供的7.2V 2000mAh Ni-cd蓄电池图2所示： ①考虑到单片机系统的核心作用，主控制器模块使用单独的稳压电路进行供电，从而保证控制核心的稳定性；而系统中的路径识别电路、车速检测电路②鉴于是舵机是一个时滞性器件，在规则允许下，本队将电源正极串接一个二极管舵机； ③驱动芯片MC33886。 考虑到直流驱动电机芯片 2.2.3 路径识别系统路径识别采用收发一体的红外反射式光电传感器JY043为检测元件。硬件电路简单图其硬件的电阻，向反射平面（跑道）发出红外光，如果红外光被黑色路径吸收，则LM393比较器的2号脚将呈现底电平，通过与3号脚设定的参考电平比较，产生高电平输出；相反则产生低电平输出。 图2.4 路径检测电路图 路径识别安装如图所示个JY043排列轨迹的宽度为2.5cmJY043具有聚光性2cm，依次排开。如此可能出现两个光电管同时检测到黑线，从而增加了光电管检测区间，相应地提高了识别精度。整个路径识别模块电路板安装在车头开关量输出，