(乐山师范学院)乐师3队-电磁组技术报告

1、第丿、届全国大学生“飞，鬼卡尔”杯智育邑汽车竞赛技术报告学 校：乐山师范学院队伍名称：乐师三队参赛队员：兰一星杨阳袁靖带队教师：童强张自友关于技术报告和研究论文使用授权的说明木人完全了解第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关于保留、 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木人，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 委会出版论文集屮。参赛队员签名：带队教师签名：日期：摘要：不文介绍了基于飞思卡尔16位微控制器的基于电磁场检测巡线智能车系统。 系统以mc9s12xs

2、系列微控制器为核心，软件平台为codewarrior ide 5.0开发环境, 车模是主委会统一提供的仿真车模。文章介绍了整个智能车系统的硬件和软件设计开发过程。使用mc9s12xs128maa 作为主控芯片，用安装在车头前的磁感应传感器来检测赛道信息，用光电编码器检测 车模速度，用干簧管检测起跑线信息。整个系统的工作原理是由磁感应传感器采集赛 道信息并经放人处理，与光电编码器采集的车模速度信息一起送给mc9s12xs128m 单片机，通过程序设计控制优化算法，控制舵机的转角和电机的转速以达到车模在赛 道上的稳定高速行驶。,pid控制关键字：飞思卡尔智能车，mc9s12xs128,磁感应线目录

3、引言5第一章方案设计61.1系统总体结构61.2系统总体方案选定61.3系统总体方案的设计7第二章传感器安装及布局82磁感应传感器82.1.1磁感应传感器的选择82.1.2电磁传感器的布局82.2起跑线检测传感器92.3速度传感器10第三章机械结构分析及调节113.1车体机械建模123.2车模转向舵机机械结构的设计123.3车模机械调整143.4电路板的防静电措施14第四章硬件电路设计154.1单片机最小系统154.2电源模块154.3运放模块164.4电机驱动模块17第五章系统软件设计185.1软件开发平台185.2软件系统总体设计195.3磁场信息获取及处理215.4弯道控制策略225.5

4、速度与转角控制及算法23第六章车模技术参数23第七章总结24致谢25参考文献26附录：源代码27引言全国人学生飞思卡尔杯智能汽车竞赛是受教育部高等教育司委托，由教育部高等 学校自动化专业教学指导分委员会主办全国大学生智能汽车竞赛。该竞赛是以智能汽 车为研究对象的创意性科技竞赛，是面向全国人学生的一种具有探索性工程实践活 动，是教育部倡导的大学生科技竞赛z-o全国大学生“ e思卡尔”杯智能汽车竞赛 是以“立足培养、重在参与、鼓励探索、追求卓越”为宗旨，鼓励创新的一项科技竞 赛活动。竞赛要求在规定的汽车模型平台上，使用飞思卡尔半导体公司的微控制器作 为核心控制模块，通过增加道路传感器、电机驱动模块

5、以及编写相应控制程序，制作 完成一个能够口主识别道路的模型汽车。智能汽车竞赛的赛道路面为宽度不小于 45cm的白色而板，赛道屮间有直径0. 1-0. 8mm的漆包线，其屮通有20khz, 100ma的 交变电流作为引导线。参赛队员的h标是模型汽车需要按照规则以最短时间完成单圈 赛道。本次比赛中，本组使用人赛组委会统一提供的竞赛车模，采用飞思卡尔16位微 控制器mc9s12xs128maa作为核心控制单元，自主构思控制方案及系统设计，包括传 感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、在舵机控制等，最终实现一套 能够门主识别路线，并但可以实时输出车体状态的智能车控制破件系统。在制作小车的过程

6、屮，我们对小车的整体构架进行了深入的研究，分别在机械机 构、硬件和软件上都进行过更进，硬件上主要是考虑并实践各种传感器的布局；软件 上先后进行了儿次人改，小车的寻线方式从最先的线性拟合到现在位置加权，最终确 定的适应性更强的优化的位置加权的方法。控制算法上，从pid到bang-bang,再到 模糊pid都进行了一些研究。本报告将从硬件到软件一一的为大家呈现该系统的设计方案和制作过程。第一章方案设计木章主要介绍智能汽车系统总体方案的选定和总体设计思路，在后面的章节屮 将整个系统分为传感器布局，机械结构、硬件模块、控制算法等三部分对智能汽车控 制系统进行深入的介绍和分析。1.1系统总体结构舵机转角

7、控制电机速度控制图1.1总体结构图如图1.1系统通过电磁传感器获得赛道信息，经运放、ad转换等处理送给 mc9s12xs128微控制器判断车模位置，由此来控制舵机转向。通过光电编码器得到 速度信息加上车模位置来让控制器控制电机的速度。1-2系统总体方案选定通过学习竞赛规则和往届竞赛相关技术资料了解到，路径识别模块是智能汽车 系统的关键模块之一，路径识别方案的好坏，直接关系到智能汽车最终性能的优劣, 因此确泄路径识别模块的类型是决能智能汽车总体方案的关键。冃前能够用于智能汽 车辆路径识别的传感器主要有光屯传感器、ccd/cmos传感器和电磁传感器。光屯 传感器寻迹方案的优点是电路简单、信号处理速

8、度快，但是其前瞻距离有限;ccd摄 像头寻迹方案的优点则是可以更远更早地感知赛道的变化，但是信号处理却比较复 杂，冃易受气候和外部光线的干扰；使用电磁传感器主要通过对赛道屮心导线产生的 电磁场进行识别，信号较前两种更为稳定。在比较了三种传感器优劣z后，考虑到各 种传感器的特点以及队员的知识积累和兴趣，决定选用信号较稳定的电磁传感器，相 信通过选用大前瞻的电磁传感器，加z精简的程序控制和较快的信息处理速度，达到 极好的控制效果。1.3系统总体方案的设计遵照竞赛规则规定，智能汽:车系统采用0思卡尔的16位微控制mc9s12xs128 单片机作为核心控制单元用于智能汽车系统的控制。在选定智能汽车系统

9、采用光电传 感器方案后，赛车的位置信号由车体前方的工型电感和电容谐振后采集，经xs128 mcu的i/o 口接收后，用丁赛车的舵机转向控制决策，同时内部ect模块发出pwm 波，驱动直流电机对智能汽车进行加速和减速控制，以及伺服电机对赛车进行转向控 制，使赛车在赛道上能够门主巡线行驶，并以最短的时间最快的速度跑完全程。为了 对赛车的速度进行精确的控制，在智能汽车电机输出轴上安装光电编码器，采集编码 器转动时的脉冲信号，经mcu捕获斤泄时进行pid 口动控制，完成智能汽车速度 的闭环控制。此外，还增加了键盘作为输入输出设备，用于智能汽车的速度和控制策 略选择。根据以上系统方案设计，系统共包括六人

10、模块：mc9s12xs128主控模块、传感 器模块、电源模块、电机驱动模块、速度检测模块和辅助调试模块。各模块的作用如 下所述。mc9s12xs128主控模块：作为整个智能汽车的“大脑”,其采集光电传感器、 光电编码器等传感器的信号，根据控制算法做出控制决策，驱动直流电机和伺服电机 完成对智能汽车的控制。传感黠模块：是智能汽车的“眼睛”，可以通过一定的前瞻性，提前感知前方 的赛道信息，为智能汽车的“大脑”做出决策提供必耍的依据和充足的反应时间。电源模块：为整个系统提供合适而又稳定的电源。电机驱动模块：驱动直流电机和伺服电机完成智能汽车加减速控制和转向控制。 速度检测模块：检测反馈智能汽车车轮的

11、转速，用于速度的闭环控制。辅助调试模块：主要用于智能汽车系统的功能调试、赛车状态监控。第二章 传感器安装及布局2.1磁感应传感器在电磁组的赛道上铺有一根导线，通有100ma左右20khz的佶号电流，根据麦 克斯韦的电磁场理论，交变电流会在空间产生交变的电磁场。导线周i韦i的电磁场按照 一眾的规律分布，其强度与距离存在一眾关系。使用电感线圈可以对周围的交变磁场 感应岀感应电动势。因此我们利用电容和屯感的谐振效应对不同频率的信号体现不同 的阻抗大小的特点进行选频，识别出由赛道导线发出的特定频率的电磁信号。2.1.1磁感应传感器的选择经过前述理论分析可知，采用线圈传感黠检测磁场强度的方法有很强的适应

12、能 力,并且容易实现。本设计采用的线圈传感器是工型电感，并将电感和电容串联通过 谐振原理选频，输出信号较人，且能模拟出车身在赛道上距离中心导线位置的线性改 变。在选取lc串联谐振电路时，分别使用了制成品电感和自制线圈的方法，由于自 制线圈不易确定其电感值，无法找到匹配电容，最终选取lomh电感。通过公式：f = 式(21)2兀 qlc可以计算出c=6.33nf,市场上最接近的电容值是6.8nf,所以最终选取10mh电 感和6.8nf电容作为lc串联谐振电路。2.1.2电磁传感器的布局出于第八届飞思卡尔杯智能汽车大赛的电磁组是采用的a车，相对其他两个组 别來说a车更为轻便。为了能保证车模的速度，

13、较长的前瞻是必须的，但较长前瞻 对支撑传感器的材质需求较高。我们选择碳素杆作为支撑杆。碳素杆质量轻、硬度大、 韧性强，可以保证其稳定性和防撞性。我们采用了两根碳素杆，加上两排传感器来分 别判断前方路况和车身位置，如图2.1.2图2.1 电磁传感器布局2.2起跑线检测传感器起跑线附近的永磁铁的分布是在跑道屮心线两边对称分布的,相应位置如图2.2。3个3个图2.2.起跑线我们采用干簧管来作为检测元器件，当干簧管靠近到永磁铁时，会产生一个通断信号。因为干簧管防抖动的性能较差，且碰撞易损坏，如果选择常闭式干簧管，在赛车运动过程屮发生碰撞或抖动时，干簧管会由闭合变成断开，产生误检测起跑线信号。为了避免误

14、触发，月.让单片机的信号是低屯平触发，我们选用的是常开干簧管。前期直接用的玻璃干簧管，发现玻璃非常脆弱，所以改用塑料干簧管，如图2.3a、2.3b。图2.3a玻璃干赞管图2.3.b塑料干簧管因为永磁铁的分布是在跑道中心两边对称分布的，因此我们干簧管的位置也根据永磁铁的分布一样，对称的左边三个右边三个，如图2.4。并将其固定在前轮前面。图2.4干簧管分布2.3速度传感器测速装置在智能车系统屮占有菲常重要的地位，其要求是分辨能力强、精度高和 检测时间短。从精度要求来看，光电编码器最为合适，且集成性好，抗干扰能力强。 最终采用光电编码器作为系统的测速模块。但光电编码器体积较人，会使车重増加。 根据速

15、度控制精度的要求，采用了 200线的小型编码器。图2. 5为编码器安装图。测速时，通过齿轮与后轮驱动齿轮咬合，斤轮一转动，ect模块就在脉冲累加模 式卜对编码器产生的脉冲进行累加，而后在一定时长的定时中断中将脉冲数读;ii，通 过换算转变为后轮转速。假设编码器釆用x齿的齿轮，后轮驱动为y齿，后轮周长为 z毫米。在10ms的中断内，编码器产生a个脉冲，那么后轮转速v,见式(2-2): v=a*y*z/3000*x(2-2)第三章机械结构分析及调节任何的控制算法和软件程序都是需要一定的机械结构來执行和实现的，因此在 设计整个软件架构和算法z前一定耍对整个车模的机械结构有一个感性的认识，然后 建立相

16、应的数学模型。从而再针对具体的设计方案来调整车模的机械结构。3.1车体机械建模我们选用的赛车车模是智能车竞赛专用车模（g768仿真车模）。智能车模的控 制采用前轮转向，后轮驱动方案。赛车的机械结构调整方案主要是针对竞赛车模的底 盘及转向和驱动结构。如图3.1所示：图3.1车体机械图3.2车模转向舵机机械结构的设计转向系统在车辆运行过程屮非常重耍，合适的前桥调整参数可以保证在车俩直 线行驶过程中不跑偏，级方向的稳定性；而在车辆转向后，合适的前桥可以使得车辆 自行回到直线行驶状态，即具有好的回正性。在实际操作屮，我们通过理论预测进行 方案的可行性分析，然后坐车实际结构。另外，在模型车制作过程中，除

17、了遇到“如何得到良好的方向稳定性”的问题 外，还耍考虑如何尽快实现转向。由于功率是速度与力矩乘积的函数，追求速度，必然会使力炬减小，因此设计时要考虑到舵机的动力与來自店面的摩擦阻力间的关系, 避免因舵机力量太小使得车辆无法转向的情况发生。经过最后的参数比较，为了解决 以上问题，我们通过设计一些可调整的机构，加上实际测算，最后得出一套稳定的机 构参数。图3.2舵机转向机构图舵机安装直接影响到转向问题。如果舵机调整不到位，将很大程度上限制转向 角度和转向灵嫩度。车模原始舵机被安放在了车模中心，为了空间的合理利用，我们 把舵机转移到了两前轮之间，为小车主板留出了一定的空间。由于舵机原始只有一个 扭转

18、点，存在一定的虚位，我们将其改装成两个扭转点，很好的解决了舵机存在虚位 的问题。我们还垫高了舵机，加长了舵机转动半径，使舵机转向更轻盈、灵巧。安装 示意图如图3. 3所示。图3. 3舵机女装图3.3车模机械调整底盘合理的底盘刚度和底盘高度调节会提高智能车的加速性能。车模的重心应该越 低越好，降低底盘实现垂心下降，但由于赛道中加入了坡道和障碍，为了能够安全通 过，口不使底盘收到不必要的磨损和震荡，因此底盘高度不能低于5nmi,通过増加前 轮的垫片和换用后轮高位安装卡片来实现。前轮定位车模的前轮有四个可调参数：主销后倾、主销内倾、车轮外倾和前束。其屮主 销后倾不宜随便调整，容易使得特性变得更差，所

19、以我们主要调整主销内倾和前束。 主销内倾的调整应该保持在一个合适的范围，08度范围内。在实际调节屮我们将 角度调整为5度左右，如果赛道较滑的时候调为8度。前束的调整是方便的，但是耍 与主销内倾保持一致，前束在摩擦大的时候有明显的效果。因此我们将前轮的前束调 节成明显的内八字，运动阻力加大，提高减速性能。但是缺点是直线加速会变慢。3.4电路板的防静电措施出于赛车在与赛道摩擦时会产生大量的静电，特別是处于弯道时，赛车各轮的 摩擦由滚动摩擦变为滑动摩擦，静电会大大增加。由于我们的主控板是直接安装在赛 车的底盘上的，与赛道很贴近，在调试过程中发现受赛道的静电干扰和影响，导致单 片机发生复位的现象比较严

20、重。因此我们采用在主控板卜铺一层铝箔纸构成静电屏蔽 层，但是铝箔是导电的，所以在铝箔与电路板z间再用一层胶带隔离。如图3.4。图3.4防静电的铝箔纸第四章硬件电路设计根据系统的方案设计，駛件电路被分为四个模块，单片机最小系统、电源、运放和驱动。4.1单片机最小系统单片机最小系统为本智能车系统的核心，最小系统板引出了几乎所有功能引脚,板上自带晶振电路、复位电路、单片机电源电路。电路图如图4.1所示uii10kithkir%»fm4noi?tpr* n *tftffifmmi 二三二 rrirum：; fwim i ruimrro jmxorw 1bocl fti kx3moomvdof

21、%*$!r<m 4ft4mx rr$v*h>4f1mxkfu locrrnmocxhl捲“沁纸x 其vdoamw7/am0?pad06as06pado, z,pad5a amm padoa asoipai»ravj2 paiwi asoi padou asoovpi) ta? fa6 fa5pa4 fajfa2fa1 moconi2cw1m2lnl9lxnul$l4l)l2:lofmt tf" pmtpz磅tftmttt"4rr;iqh i"i*rl ki77tt(,、dwmir7<j" 1 t1314加<j :ftli

22、irwntvrm iom4?kok1u7vrhal>>1mc9suxsi5uua'、3_ 19 环i"a 4.i单片机最小系统4.2电源模块电源模块相当于房屋的基石，供电的稳泄直接关系到整个小车的稳泄运行。比 赛要求智能车供电电源只能使用指定型号的7. 2v 2000mah ni-cd电池供电。单片机 需要5v工作电源，电机驱动需要7.2v电池供电和5v控制电源，数字舵机需要5v电源，运放需要为其提供-5v电源。我们采用集成三端稳压芯片。集成三端稳压器主 耍有两种：一种是线性稳压芯片，另外一种是开关型稳圧芯片。线性稳压芯片输出纹 波小，电路简单，但是功耗较人，效率

23、较低，典型芯片为lm7805；开关稳压芯片则 功耗小，效率高，但是输出纹波大，电路复杂，典型芯片为lm2596o对于单片机来 说，单片机本身功耗低，但是它对电源稳定性要求相对较髙。经过选型，312940性 能较优。lm2940为低压差线性稳压器件，输出电流1a足以满足单片机供电的需要。 因为电路中存在感性负载，存在大电流，为了最大限度降低各个部分对单片机的干扰, 我们单独采用一片lm2940对单片机和起跑线检测模块进行供电。而其他需要5v供 电的模块则采用另一）v lm2940进行供电。传感器部分本身功耗并不高，但要求稳定工作，因此我们单独用一片lm2940为其供电。最终电源模块电路图如图4.

24、1wc7.2vc2qlufvncn)vdtojt5vglqluflooufgsd图4.2电源电路4.3运放模块运放用来放大电磁感应传感器的传来的赛道信号，并将其检波以供ad采集和 信号处理。在做运放的时候我们最初使用的三极管分立元件放大电路，但是信号远远 不如集成运放；后来又使用lm386,但是采集的信号线性差、噪声大，所以最后方 案采用的ne5532作为运放模块，如图4.3。虽然组委会的建议方案中提到运放的转 换速度较慢，但实际测试中发现差别不明显。ne5532需要负电源，因此我们采用了 7660s集成电源芯片将5v电源转换得到5v电源。如图4.4 : 7660s -5v电源模块电 路图。p

25、1fba±r3119p2r2kk"uat2l a ri qluf ki 4图4. 3 ne5532运放模块心xzicl7660sut cose3v0ut 工c2图4. 4 7660s负电源电路4.4电机驱动模块驱动芯片我们沿用了英飞凌公司的大电流电机驱动半桥芯片bts7970o其输出 最人电流68a,内部带有一个p沟道的高边mosfet、一个n沟道的低边mosfet 和一个驱动ic。bts7970通态电阻典型值为16mqo p沟道高边开关省去了电荷泵 的需求，因而减小了 emi(electro magnetic interference)。集成的驱动ic具有逻辑电 平输入、

26、电流诊断、斜率调节、死区时间产生和过温、过压、欠压、过流及短路保护 的功能。bts7970驱动电路模块，如图4.5。图4. 5电机驱动模块第五章系统软件设计5.1软件开发平台软件开发平台为飞思卡尔单片机通用code warrior开发软件。其使用界面如图5.1 所示。code warrior是面向以hc12、s12和x12为核心的单片机嵌入式应用开发的软件 包，包扌舌集成开发环境ide、处理器专家库、全芯片仿真、可视化参数显示工具、项 忖工程管理器、c交叉编译器、汇编器、链接器以及调试器等。modcwarrior软件 中可以使用汇编语言或c语言，以及两种语言的混合编程。用户可在新建工程时将芯

27、片的类库添加到集成环境开发环境中，工程文件一旦生成就是一个最小系统，用户无 需再进行繁琐的初始化操作，就能直接在工程中添加所需的程序代码。i：»如3 s u < <9 vfil«i | ua> or<w t«rn««| rve<«««w| qdx me msi*u i) k d(f r«a e«umt i®wpdd; int iv.t vpvd-0;'dbwugtv. pfv)mo t«««»ikc«

28、; -uldw"c 47 fvmklt f g pr»)«ri e w«r < p rx" tbv<&ot d«tt) if (dat«<0)“；return ddt：void lelav(word tt)m(m (void d:splev() <：/tv x;lct ：- (0.0);for(i»0u<5:x«*)<lcd wii(valu6(i); if(i<4)lcdj!c m); lcd_»wtjcy(0.2):lc0_wd(positl

29、ob):lcd.wri ( )：lcd.wd(0y*atn.(vkv«x«v);lcd.wric -)ilcd_wd(sumh);lcd_t«tjaf(o.3)ilcd.wd(3) *middta(4);lcd. wri( - )；lcd.wd(0yabs(ftddata(5 addata4)：rum w c«1 < |图 5. 1 code warrior 界血5.2软件系统总体设计在整个系统设计中，主要用到了单片机的5个基本功能模块：pll模块、pwm 输出模块、ect模块、pit模块、ad转换模块。通过配置寄存器先对所用到的模块 进行硕件初始

30、化，并通过相应的数据寄存器或状态寄存辭的读写，实现期望的功能。 所需芯片资源如表5.1所示。表5.1系统芯片资源使用情况农ad模块pad0-pad8电磁传感器ect模块pt7速度检测脉冲计数pwmpwm01舵机控制模块pwm3 pwm7电机控制10pao pa2按键模块pbopb4nokia5110 液品系统流程如图5.2所示。先对单片机的硬件进行初始化，然后进行各个了函数的 初始化。对传感器采集回来的数据进行滤波、归一化等处理，由控制算法计算出车身 在赛道上的位置以及前方路况所需的转角，然后用计算出来的转角星来控制舵机和直 流电机。系统主程序：void main(void)传感器采集数据7a

31、d换lv数据滤冰,归一#7结束并停车图5.2系统总流程图init();/初始化findmax();传感器采值lcd_clear();液晶初始化stop_flag=0;for(;)标志位清除keyscan();按键检测calculate();磁场信息计算get_angle();获得转角angle_setdutyus(angercenter+aa); 转角控制get_speed();displayo;速度控制液晶显示5.3磁场信息获取及处理从赛道屮心导线所产生的磁场采样回来的信号，首先经过运放进行放大。运放 的放大倍数可调。然后对放大后的信号进行检波，最终采集得到的信号电压0v-5vo ad采样的

32、精度12位，所得到的值为0-4095 o我们采用双排传感器检测整个磁场信 息和车身位置，即询排五个，后排两个。前排的五个电感用来判定舵机的转角大小和 赛道弯曲大小情况，后面的两个电感用来判定车身位置，通过设计合理的优化算法联 合控制电机的转速。流程图如图5.3所示：图5. 3磁场信息采集处理流程图5.4弯道控制策略车辆在弯道行驶时，需要对三个参数进行设定：切弯路径、转向角度、入弯速度。 其中，切弯路径主耍决定于车辆是选择内道过弯还是外道过弯。切内道，路经最短, 但是如果地面摩擦系数过小会导致车辆出现侧滑，原因是切内道时，曲率半径小，速 度快，智能车需要的向心力很大，而赛道木身的结构，向心力将全

33、部由来白地面的摩 擦力提供，因此赛道表面的摩擦系数将对赛车的运行状态有很大影响。切外道，路径 会略长，但是有更多的调整机会，同时曲率半径的增加会使得模型车可以拥有更高的 过弯速度。转向角度决上了车辆过弯的稳泄性。合适的转向角度会减少车辆在转弯吋 的调整时间，不仅路径可以保证最优，运动状态的稳定也会带来效率的提高，减少时 间。对于入弯速度的分析，应该综合考虑路径和转向角度的影响。一般赛车采取入弯 减速，出弯加速的方案，这样理论上可以减少过弯吋耗费的时间。如果不考虑路径和 转向角度，只是单纯地分析过弯速度，会造成控制策略的局限甚至错误。所以现在木 系统参考实际驾驶时的一些经验，对过弯速度的处理方式

34、确定为：入弯时减速，以得 到足够的调整时间，获得正确的转向角度；在弯道内适当提速，并保持角度不变，为 出弯时的加速节约时间；出弯时，先准确判断标志，然后加速，通过消耗掉一定的时 间，保证行驶状态的稳定性，而口弯道内的有限加速对之后赛车在直道上的提速也有 很大的帮助。5.5速度与转角控制及算法速度与转角的控制均采用pd控制策略，但是将通常的pid控制算法进行了修正 和完善。在检测磁场电感的布局上，前排三个电感水平横着放置，在直道上与赛道中 心导线成垂直方向，因此在直道上此三个电感感应的感应电势的绝对值和变化率均较 大，精度和灵敏度大，适合于将此三个电感线圈在磁场屮感应电动势的差值与和值的 比值作

35、为p;后排两个电感也水平横着放置，其感应电动势的平均值作为d。前排另 外两个电感水平竖着放置，在直道上与赛道中心导线成平行方向，因为其在直道上感 应电势的值较小，在弯道上感应电势的绝对值和变化率较人和灵敏，所以主要用丁检 测弯道，在转弯过程中使用pd算法控制小车转向。如果单使用p控制会使得小车在 高速时转向不及时冲出跑道或者使得小车调整时间十分长会影响速度。正确的控制, 应该做到响应快，振荡小，超调量小，稳定性好。我们采用现场整定的办法获取智能 小车转角和速度的最佳匹配参数。方法是首先将小车的速度开环控制，给沱一个较大 的速度pwm值，然后在此恒定速度下获取并调整转角的控制iii【线和参数值，

36、最后 再将速度闭环控制，进一步调整速度和转角的控制参数值，使两者达到一个最优匹配。 经过反复调试比较，转角的最终控制曲线接近于一个二次或三次函数曲线。第六章车模技术参数车模基本尺寸：车长：750mm车宽：245mm车高：165mm电路电源情况及功耗情况：屯源屯压范围:7.2v-8.5v正常运行时总电流平均值：6.4a 电路功耗：30.25w-38.76w电容总容量：1650uf传感器个数及动力装置数量：电磁传感器：1个光电编码器；7个电磁传感器；6个 干簧管起跑线检测传感器。1个直流电机，1个转向舵机。第七章总结我们组从今年3月份开始着手做智能车到现在近半年的时间，最开始的三个人, 途中因另一

37、位队友考研到后來两个人参加西部赛再到现在的三个人参加全国赛。乐师 的两个电磁组参赛队在技术上的相互较量，相互学习，相互鼓励，经历的不光只是技 术层面的问题，更多的是心理考验和队友z间的合作方式。每一次遇到齐种困难，我 们都没放弃过，大家齐心协力，迎难而上，努力思考，人胆尝试。这一届我们又在传 感器设计和布局上下了功夫，从lm386到ne5532,遇到了多少困难不得而知，但 总是能克服闲难，直至走到今天，冲进国赛。我们组3名队员齐心协力，发挥各口 的优点，分工协作，最后很好的完成了整个制作过程。车模的特点是：传感器的布局采用了双排传感器，前排判断路径，后排定位车身, 算法采用pd增量式控制。缺点

38、是：硬件上抗干扰能力不强，有采值跳变的情况；机 械调整不恰当导致车模底盘变形左右转向不对称；车轮适应性不强摩擦强度不够。致谢在本次智能车大赛的准备期间，我们遇到了许多诡异的技术难点。从屯路板设计 到系统搭建，一个个问题的解决见证了我们这支队伍的成长。期间离不开指导老师的 指点迷津和物电学院的人力支持，他们的帮助让我们做得更好。这里，首先要感谢freescale公司和清华大学组委会给我们这样好的锻炼机会。 还要感谢四部赛区承办单位西安交通大学以及总决赛承办单位哈尔滨工业大学为我 们提供的比赛平台。同时，要感谢童强、张自友老师的指导。感谢他们在小车整体设 计思路上的指点和在软、硬件设计方面的指导。

39、具次，要感谢乐山师范学院物电学院 对比赛的支持。没有学院在场地、器材方面的支持，我们连准备比赛的场地甚至机会 都没有。最后，我们队内队友z间要相互感谢，感谢我们的相互协作，不然我们走不到今 犬，在这个过程中我们都懂得了团队的力量才是最强人的。参考文献1臧杰，阎岩.汽车构造m.北京:机械工业出版社,2005 孙同景，陈贵友.十六位单片机原理及嵌入式开发技术m.北京：机械工业出版社，20083 王威.hcs12微控制器原理及应用m.北京：北京航空航天大学出版社，20074 桌晴，黃开胜，邵贝贝.学做智能车m.北京：北京航空大学出版社，20075 张靖武.单片机原理应用与proteus仿真j.电子工

40、业出版社,2009. 8 ( 1 )： 19-28 刘畅生，张耀进.新型集成电路简明手册及典型应用j.西安电子科技大学出版社，2005 夏路易，石宗义著.电路原理图与电路板设计m北京：北京希望电子出版社，2002. 67邵贝贝单片机嵌入式应用的在线开发方法m北京：清华大学出版社，2004 张化光，何希勤.模糊口适应控制理论及其应用m北京：北京航空大学出版社，20029王柏盛.c程序设计j北京：高等教育出版社.2004. 4(1)： 65-98附录：源代码#include "cpu.h"#include "events.h" #include "speedl.h" #include hspeed2.h" #include "angle.h" include ”adi.h“ include ”pulsl.h” include "tll.h" include ”bitl.h” include ”bit2.h” include mbit