南京邮电学乐乐队.doc

第三届全国大学生“飞思卡尔”杯 智能汽车竞赛 技 术 报 告 附件B:智能车红外传感器倾斜度与采集信号精确度研究 队 名： 乐乐 学 校： 南京邮电大学 参赛队员：何勇勇 卓盛龙 陈 哲 指导教师：曹科才 江 兵 关于技术报告和研究论文使用授权说明 本人完全了解第二届全国大学生“飞思卡尔”杯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： 目 录 第一章 前言 1 第二章 总体机械设计方案 1 2.1 总体机械结构 1 2.2 前瞻式红外头 2 2.3 倒放着的舵机…………………………………………………………………………. 5 第三章 硬件电路设计 6 3.1 核心版电路 6 3.2 红外连接电路 7 3.3 电机连接电路…8 3.4 测速电机电路11 3.5 电源设计…………………………………………………………… ……………….. 13 第四章 软件算法及控制策略 13 4.1 红外探路径算法………………………………………………………………………13 4.2 舵机转弯控制………………………………………………………………………... 17 4.3 PID控制算法………………………………………………………………………… 15 4.4 PWM程序设计………………………………………………………………………..15 4.5 AD程序设计………………………………………………………………………….20 4.6 中断程序设计…………………………………………………………………………20 第五章 总结……………………………………………………………………… 22 参考文献 23 附录 24 第一章 前言 全国高等学校自化专业教学指导分委员会受国家教育部委托，举办第届“飞思卡尔”杯大学生智能车邀请赛  第三章 硬件电路设计 3.1 核心版电路 我们的单片机是用飞思卡尔公司提供的MC9CS12DG128.我们自己画了最小系统板，我们画的PCB板体型更小，因为我们只是引出了我们想要的接口，这样，减小了体积。 上图所示为MC9CS12DG128最小系统板。 CPU功能介绍： MC9CS12DG128是定位中档的16位机，该款单片机有256K的内存空间，16个I/O口，八路10位A/D口，外部输入时间经过内部锁相环后，频率可达48MHZ。 该款单片机功能强大，完全能够胜任小车的控制功能。 3.2 红外连接电路 红外工作原理，红外管的发射管发射 如图所示为红外的链接电路图，这里我们队做了一点小小的改动，原来的电路，R2是定值电阻，这里我们把它改成了可调电阻，R接通电压后,R2的压降就会通过A/D口被反馈到单片机，如果是定值电阻的话，它反馈回来的值是在一个固定的范围呢，但是改用可调电阻后，根据你想要的范围来调电阻值，这样，就可以使传感器同时检测到白线时的值尽可能的一致，同时检测到黑线时的值也会尽可能的一致。并且，当把可调电阻调到检测到白线和黑线时的值差尽可能的大。这样，可以减小不同地点光线的强弱带来的误差。 同时，我们的红外采用多发射管的结构，因为红外是往上翘的，这样的机械结构有利于看得更远，但是，经发射返回来的红外光就比水平放的红外发射管发射后返回来的光少很多，所以，我们采用，多发射管陪一接受管的电路，这样很好解决了那个问题。但同时这也会有增大了小车整体功耗的缺点。但考虑到，这样的机械结构可以使小车在转弯时切内道，大大的减少了小车跑完赛道的时间，所以，最终还是采用了这种结构。 我们用板子来垫高红外头 3.3电机连接电路 电机驱动系统由控制器，功率变换器及电动机三个部分组成，只能车上的电机包括一个直流驱动电机和一个角度伺服的舵机。 电机驱动使用飞思卡尔专用电机驱动芯片MC33886。为了增大驱动能力，减少单片发热量，电路采用两片MC33886 并联的方案。系统使用PWM 控制电机转速，充分利用单片机的PWM 模块资源。 MC33886芯片的工作电压为5-40V，导通电阻为140毫欧姆，PWM频率小于10KHz，具有短路保护、欠压保护、过温保护等功能。 电机驱动芯片安装在制作的电机驱动PCB板上，在P