电磁组安徽大学速度与基情 术报告.doc

第八届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车竞赛 技 术 报 告 学 校：队伍名称： 参赛队员： 桑 成 王晨成 带队教师：关于技术报告和研究论文使用授权的说明 本人完全了解第届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、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： 摘 要 本文介绍了安徽大学速度与基情队队员们在准备第八届飞思卡尔智能车大赛中的工作成果。智能车的硬件平台采用带MC9S12G128 处理器的S12 环境，软件平台为CodeWarrior IDE 开发环境，车模采用大赛组委会统一提供的A型仿真车模。 文中主要介绍了智能小车控制系统的机械结构、软硬件结构及设计开发过程。整个系统涉及车模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策略的优化等多个方面。车模以MC9S12G128单片机为控制核心，以安装在车体前的工字电感作为循迹传感器，采用干簧管检测起跑线，以旋转光电编码器检测速度信息。车模系统的简单工作原理是MC9S12G128单片机采集工字电感感应电压的模拟量和干簧管的导通状态，结合舵机控制算法控制舵机转角，单片机再综合赛道信息并结合旋转光电编码器的速度反馈信号，利用电机控制算法控制速度变化。 关键字：智能车、反馈信号、舵机控制、速度控制 目 录 摘 要 III 目 录 IV 引 言 1 1.1 智能汽车比赛背景 1 第一章 系统整体设计 2 1.1系统概述 2 1.2整车布局 3 第二章 机械系统设计 4 2.1车体机械建模 4 2.2车轮的安装及调整 5 2.3底盘高度的调整 6 2.4编码器的安装 6 2.5舵机的安装 7 2.6舵机转角分析 8 2.7电感支架的安装 10 2.8后悬架的改善 11 2.9差速机构的调整 14 第三章 硬件系统设计 15 3.1单片机最小系统 15 3.2主板电路设计 16 3.2.1电源模块设计 16 3.2.2电磁检测信号放大模块设计 16 3.2.3参数调试模块 18 3.3电机驱动模块 18 3.4 起始线检测模块 19 第四章 软件系统设计 20 4.1 初始化程序设计 20 ４.1.1 系统时钟初始化 20 ４.1.2 输入输出口初始化 20 ４.1.3 实时中断以及脉冲累加模块初始化 21 ４.1.4 PWM模块初始化 21 ４.1.5 AD模块初始化 22 ４.1.6 串行通信模块初始化 23 ４.2位置算法设计 23 ４.2.1磁场信息获取与处理 23 ４.2.2巡线原理 24 ４.3控制算法 24 ４.3.1舵机打角控制 25 ４.3.2电机速度控制 25 4.4 PID控制算法 26 4.4.1位置式PID 27 4.4.2增量式PID 27 4.4.3 PID参数整定 28 第五章 系统调试 29 5.1 CodeWarrior IDE功能介绍 29 5.2 BDM调试工具 30 5.3 现场调试 30 5.4 调试中遇到的问题及解决过程 30 第六章 车模的主要参数及说明 31 第七章 总结 33 鸣谢 33 参考文献 34 附录：程序源代码 35 引 言 1.1 智能汽车比赛背景 全国大学生智能汽车竞赛是教育部举办的五大赛事之一，其中还包括大学生数学建模竞赛、电子设计竞赛、机械设计竞赛、结构设计竞赛。智能汽车竞赛在我国已经成功举办四届，其主要目的是加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养。智能车竞赛所使用的车模是一款带有差速器的单电机后轮驱动模型车，由组委会统一提供。各参赛队采用飞思卡尔半导体公司的8 位、16 位微控制器作为核心控制单元，自主构思控制方案进行系统设计，包括传感器信号采集处理、电机驱动、转向舵机控制以及控制算法软件开发等，完成智能车工程制作及调试，于指定日期与地点参加各分赛区的场地比赛，在获得决赛资格后，参加全国决赛区的场地比赛。参赛队伍的名次 （成绩）由赛车现场成功完成赛道比赛时间为主，技术报告、制作工程质量评分为辅来决定。大赛分为光电、摄像头和电磁组三个赛题。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的属于电磁组；车模通过采集赛道图像（一维、二维）进行路径检测的属于摄像头组；车模通过线阵CCD进行路径检测的属于光电组。比赛跑道为表面白色，两边有连续黑线作为引导线，黑线宽为25mm。比赛规则限定了跑道宽道区宽度45cm，拐角最小半径50cm，并且规定了