北京科技大学 创意组术报告.doc

第届“飞思卡尔”杯全国大学生 智能汽车竞赛 技 术 报 告 学 校：北京科技大学 队伍名称：参赛队员： 姬波林 皮彦婷 陈志 崔璨 带队教师：立  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 本文设计的智能车系统以MK60N512VLL10微控制器为核心控制单元通过方向的加速度计测量智能车车身的偏角，控制惯量轮的左右旋转使车保持平衡，通过的陀螺仪计算行驶过程中走过的角度，来控制车行驶的路径。通过光电编码器检测模型车的实时速度，使用PID控制算法调节驱动电机的转速和转向舵机的角度，实现了对模型车运动速度和运动方向的闭环控制。为了提高模型车的速度和稳定性，使用++、、键盘模块等调试工具，进行了大量硬件与软件测试。实验结果表明，该系统设计方案确实可行。 目 录 摘 要 III 目 录 IV 引 言 1 第一章 系统总体设计 2 1.1系统概述 2 1.2整车布局 3 第二章 机械系统设计及实现 6 2.1车模设计与搭建 6 2.2车模整体布局 7 2.3前轮模块 7 2.4舵机及转向模块 7 2.5车模主体连接模块 9 2.6驱动轮及驱动电机模块 10 2.7平衡飞轮模块 10 2.8电池固定模块 11 2.9陀螺仪模块的安装 12 2.10机械部分小结 13 第三章 硬件系统设计及实现 15 3.1硬件设计方案 15 3.2传感器的选择 15 3.2.1 陀螺仪 15 3.2.2加速度计 16 3.3电路设计方案 16 3.3.1单片机最小系统板 17 3.3.2电源稳压电路及检测电路 18 3.3.3电机驱动电路 19 3.3.4舵机接口电路 19 3.3.5键盘模块、拨码开关电路 20 3.4硬件系统实物 20 第四章 软件系统设计及实现 21 4.1直立基本原理及控制要求 21 4.1.1车模直立基本原理 21 4.1.2车模直立控制要求 21 4.2 转向识别与判定 22 4.3 PID 控制算法介绍 22 4.3.1位置式PID 23 4.3.2增量式PID 24 4.3.3 PID参数整定 24 第五章 系统开发及调试工具 26 5.1开发工具 26 5.2上位机图像显示 26 5.2.1无线通信模块 26 5.2.2 MFC上位机 27 5.3 SD卡模块 31 5.3.1 SD卡介绍 31 5.3.2 SPI总线介绍 31 5.3.3软件实现 32 第六章 模型车的主要技术参数 33 结 论 34 参 考 文 献 I 附录：程序源代码 II 引 言 随着科学技术的不断发展进步，智能控制的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。智能车技术依托于智能控制，前景广阔且发展迅速。目前，掌握着汽车工业关键技术的发达国家已经开发了许多智能车的实验平台和商品化的车辆辅助驾驶系统。有研究认为智能汽车作为一种全新的汽车概念和汽车产品，在不久的将来会成为汽车生产和汽车市场的主流产品。 革命让人类信息交流通过互联网在了一起变革的周期在逐渐缩短。国内互联网加、物联网的同时，世界各地不断智能硬件、工业等。物流信息流相融合的技术统一体——物联网正在悄悄的影响着我们的生活，改变着我们的习惯。我们的创意组智能车，选用了前后双轮结构，利用惯量轮保持车身直立平衡，使用和加速度计，实时检测车身偏转角度及车行驶的角度检测电机转速，传感器实现运动信息的感知，进而控制车身姿态，以及对路径的惯性定位。过程中，小车可以依据角度，自主规划行驶路径，同时可以抵抗外界干扰，保持车身平衡，了系统的稳定性。蓝牙实时通信，上位机显示车身姿态运动路径各参数等，了信息的交互。本技术报告主要包括机械系统、硬件系统、软件系统等，详尽地阐述了我们的设计方案，具体表现在硬件电路的创新设计以及控制算法的独特想法。智能车的制作过程包含着我们的协作、坚持不懈、努力，这份报告凝聚了我们智慧汗水，是我们团队共同努力的成果。 在准备比赛的过程中，我们小组成员控制、传感器技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科，几个月来的经历，培养了我们电路设计、软件编程、系统调试等方面的能力，锻炼了我们知识融合、实践动手的能力，的是了我们的心志，面对困难，大家团结一致，一定会解决问题的这些对今后的学习工作都有