技术报告-师范行走

关于技术报告和研究使用的说 期 7月24第一章引 .-1大赛介绍1系统设计框架介绍2第二能车机械结构调整与优化3智能车参数要求3智能车整体参数调校3编安装...................................................................................-5陀螺仪与加速度传感器安装5第三件电路设计说明7单片机最小系统模块7传感器模块7电机模块9测速模块9陀螺仪与加速度计模块10人机交互模11第四章智能车控制设计说明......................................................-124.1功能与框架...........................................................................-144.2控制算法与函数164.3辅助调试工具介绍23第五统调试27第六辆主要参数29第七章总结30参考文311：部分程序源代码32第一章大赛介、本次比赛分为电磁头和光电三个赛题组在车模中使用透镜成像进行道路检测方法属于头赛题组，使用电磁信号巡线属于电磁赛题组，除此之外则属于电磁赛题组本主要介绍电磁赛题组的智能车制作在这份报告中主要通过对整体方案、机械、硬件、算法等方面的介绍，详细阐述我队在此次智能汽车竞赛中的思想和创新。具体表现在电路的创新设计、算法以及辅助调试模块等方面的创新。、系统设计框架介第二章智能车机械结构调整与优智能车参数电机型号：RS-全部电容容量和不得超过200025智能车整体参数调智能车的整体参数，包括车体重心、高度、传感器排布方式等，都对整个有助于小车更快更稳定的运行。2.2.2编安选用可以5V工作电压的512线MINI电磁编进行速度的测量，保证测陀螺仪与加速度传感器安本次设计中陀螺仪采用的是村田公司的ENC-03系列的陀螺仪。智能车在行进过程中，车体仅绕两后轮的线做转动。外观是长方形的，安装时，应注意将长的一边与后轮线平行。此外，还应注意的是，陀螺仪的输出受FFC传感器是根据其XYZ轴上的模拟输出电压来确定车身的倾角。由于测量的倾角只有一个，所以可以使用Z轴的输出来计算，当小车倾角为0时，Z轴对应KL26使用LM2940-5为各个模块供电电机驱动使用BTS7970调试过程中采用、蓝牙等模块辅助，方便小车的调试。本章均有详细介绍。单片机最小系统模以MKL26Z256VLL4为的单片机最小系统是本智能车的传感器模Ib 图3‐11电机模电机采用BTN7971B，其应用非常简单，只需要向第2引脚输入端接BTN7971B第4引脚。如果需要电机双向旋转控制，则需要另一BTN7971B图1组成全桥。由于小车使电机，所以使用4片BTN7971B构成两个全测速模本小车使用512线的电磁编进行小车的测速，以保证测量精度，并且直接有方向输出，使用方便。LM2940-5为其提供5V工作电压。由于MKL26Z256VLL4有多个脉冲计数器，采用分别计时计数方式对左右两轮陀螺仪与加速度计模采 提供的电路第四章智能车控制设计说MKL26Z256VLL4片资源简MKL26Z256VLL4微控制单元作为Kinetis系列的32位单片机，由标准片上设备组成，Cortex-M0+内核，、256KB的Flash器、32KB的RAM、两个异步串行通口、两个串行接口，DMA模块，TPM、LPTM定时器模块，一组6通道的输入捕捉或输出捕捉的增强型捕捉定时器、两组8106通道脉宽醒功能的数字I/O5个增强型CAN总线接口。同时，单片机内的锁相环电路可图4.1MKL26Z256VLL4MKL26Z256VLL4所用模块简在整个系统设计中，用到了5个单片机基本功能模块：时钟模块、输出模块、ADCIOMK26单片机中有四个不同的时钟，即外部晶振时钟、锁相环时钟、总线时钟和内核时钟。当前电路板采用的是8MHz的有源晶振，因此外部晶振时钟为锁相环时钟与外部晶振时钟的倍、分频关系由SYNR、REFDV两寄存器决定。总 设备的同步，而内核时钟则用作CPU的同步，它决定了指void{CLKSEL=0x00;//disengagePLLtosystemPLLCTL_PLLON=1;//turnonPLLSYNR=0x53;//注意VCOFRQ[7:6];SYNDIV[5:0];fVCO=+1)/(REFDIV+1);fPLL=fVCO/(2×POSTDIV);BUS=fPLL/2REFDV=0x07;//REFFRQ[7:6];REFDIV[5:0]POSTDIV=while(!(CRG_LOCK==1));//whenpllissteady,thenuseit;CLKSEL_PLLSEL=1;//engagePLLtosystem;}模块脉宽调制模块有8路独立的可设置周期和占空比的8位通道，每个通道配有专门的计数器。该模块有4个时钟源，能分别控制8路信号。通过配置寄存器可设置的使能与否、每个通道的工作脉冲极性、每个通道输出的对齐方式、时钟源以及使用方式（八个8位通道还是四个16位通道）。模块void{E=0x00;//输出通道使能位。1可对外输出波形；0设置之前先[256POL=0xff;CLK=0xff;//用CAE=0x00;//0为左对齐输出；1情CTL=0x00;//把不级 PRCLK=0x33;//时钟预分频，时钟A和B//PRCLK[0-7]PCKA[012]PCKB[45//CLKA=Busclock/(2^PCKA)CLKB=Busclock/(2^//CLKA=40M/(2^3)=5MCLKB=5MPRCLK=0x00;PER0=250;PER2=PER4=PER7=DTY0=0;//初始时电机占空比为0，即电机转速为DTY2=0;DTY4=DTY7=E=0xb5;//使}4.3功能与框各传感器信号、处理电机输出车模运行流程控制：程序初始化、车模启动与结束、车模状态车模信息显示与参数设定：状态显示、上位机、参数设定等4.3.1进入车模直立检测子程序。该程序通过加速度计的数值判断车模是否处于直立状态。如果一旦处于直立状态则启动车模直立控制、方向控制以及速度4.3.24.3.20-4毫秒，频率为200Hz务累积执行时间超过1毫秒，扰乱一毫秒中断的时序同时也考虑到这些任务之间的时间先后顺序。这些任务包括：（1）电机测速脉冲计数器与清除。累积电机转动角度。累积电机速度，为后面车模速度控制提供平均数；（2）启动AD转换。进行电感电压值模拟量，然后计算路径的中心点（3）车模直立控制过程。包括车模角度计算、直立控制计算、电机输出等。（4）车模速度控制：在这个时间片段中，又进行0-19计数。在其中第0片段中，PID10010次。（5）车模方向控制：根据前面电感电压值模拟量计算的得到的控制算法与函曼滤波效果相似而且简单，最终选用了互补滤波。void{floatfvalue=0;ENC03_offset=(-//MMA7361_offset=(MMA7361-////线性函数归一化公式y=(x-MinValue)/(MaxValue-MinValue);去除量//if(Car_angle>12)//if(Car_angle<-12)Car_angle=-12;#ifOutData1[0]=MMA7361_offset;OutData1[1]=Car_angle;OutData1[2]=MMA7361;vcan_sendware((uint8_t*)OutData1,sizeof(OutData1));}PIDCar_PIT_PID_Out=Car_PIT_Kp*Car_PIT+Car_PIT_Kd*Car_Gyr;int32tly_PID(){//P.控制作用的强弱取决于比例系数，比例系数越大，控制作用越强，则过渡过程越快，控制过程的静态偏差也就越小；但是越大，也越容易产生振荡，破坏系统的稳定性//I积分部分可以消除系统的偏差但也会降低系统的响应速度,积分常数越大，//D微分环节的作用是偏差的变化。它是根据偏差的变化趋势进行控制.微分的引入，有助于减小超调量，克服振荡，使系统趋于稳定.但微分的作用对输入信号的噪声很敏感，需在微分起作用之前先对输入信号进行滤波。微分部d决定。dd越小时，则它反抗偏差变化的作用越弱floatfavle;return}位void{ >Speed_Out_Max)SpeedKI <Speed_Out_Min) }int32SpeedOut(int32New,int32Old,int32{int32speedfav=0,speedlastout=0;returnspeedlastout;}int32{turn_ENC03=tyl_adc_ave(Gyro_turn,turn_z1=tyl_adc_ave(Cleft,ADC_12bit,12);turn_z2=tyl_adc_ave(Cright,turn_z2=turn_z2/(turn_z2_max-turn_ENC03_offset=(turn_ENC03-T{T}#ifOutData1[0]=turn_z1;OutData1[1]=turn_z2;OutData1[2]=vcan_sendware((uint8_t*)OutData1,sizeof(OutData1));#ifOutData1[0]=subturn;OutData1[1]=addturn;OutData1[2]=T;vcan_sendware((uint8_t*)OutData1,sizeof(OutData1));{}return(int32)T}辅助调试工具介一个好的调试工具可以加快小车的制作的过程，在实际制作当中也尝试过不同的freescalecodewarriorTrue-TimeSimulatorPeriodiaclmode，模式，还可以实时的观察各个变量、器以及寄存器的值，但此功该使用串口通信的方式与下位机进行通信，如果使用蓝牙，还可以进行无线数据传输，便于车在行驶的过程中实时观察数据变化。该还可以自行设计通信协议，同时该还是有一些欠缺。方案三：使用LabviewLabVIEW是一种程序开发环境，由国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASICLabVIEW用基于文本的语言产生代码，而LabVIEWG序是框图的形式。labview使用Labview的VISA串口控件、图形显示控件就能实现下位机参数的接收和实时显示，但仅仅是接收和显示还不能满足的需要，因此，还使用了Labview的文件件I/O对所存数据的显示由另外两个子Vi来完成。调试工具的制作，除了使用Labview外，还可以使用，的数据处理能力综上，在最后的调试选择了方案三系统调开发工具使用的IAR开发环境，如图5.2.1所示。它能够为单片机MK26提供与之配套的应用程序开发模块。在目标程序的方面，通过JLINK与单片机之间的连接程序。在调试方面，使用MKL26的SWD进行调试，利用NRF2401与上位机通信实现运行时参数的调试，使用串口调试工具或PC的超级终端进行程序的调试。使用AltiumDesigner设计硬件电路。图5.2.1IAR第六章CCD*1、陀螺仪*1、加速度计*1、编红外接收管100第七 总经过了近五个月的努力，终于完成了制作。在此，对帮助示自舞台。感谢在后面默默无闻的支持的指导老师和学长，在参加比赛的过程中，为提供及时的指导和帮助，对关爱有加。感谢其他车队．邵贝贝.实时操作系统[LC／OS-Ⅱ(第2版)[M].大．谭浩强，C语言程序设计[M].PID2002周金萍等《6.5实践与提高》，中国电MC33886TechnicalData,FreescaleSemiconductorJuly2005.[7]RamonPallas-Areny,JohnG.Webster.传感器和信号调节(第二版 1 KL26 06-#include"common.h"#include"include.h"/***********ADCio口定义#defineCleft //E0左电磁感应电感AD#defineCright ADC0_SE12//B2右电磁感应电感AD#defineGyro_turn ADC0_SE15//C0#defineGyro1 ADC0_SE14//C1#define ADC0_SE11externfloatCar_angle;externfloat //MMA7361_ratio=180/（MMA7361_forward-//+90度数值： //90ZAD//③-90读数值： //90ZAD(-floatENC03_ratio=0.18;//陀螺仪归一化系数，减小该值可以消除过冲floatTIMECOUNT=2;//0.45;//时间补偿系数,减小会提升波形的斜率floatDT=0.01;//积分时间 float 陀螺仪零偏, //直立P,增加硬 //直立D，增加稳定externfloatSpeedControlNew,SpeedControlOld;int32SpeedGoal=0;//用于自加速使uint8 //PI int32AimSpeed=-1000;//目标速floatturn_ENC03_vertical=1619;floatTurnD=7;externfloatSpeedKIint32turnNEW=0,turnint32angle=0,speed=0,turn=0;/*************1ms进入一次************************/uint16TimeCount=0; //5msPD //30ms方向和 //50ms //100ms速度PID,uint8TimeCount_200ms=0;uint8a=0,b=0;/********************************************/PTXn_eKEYN[KEY_MAX]={PTE1,PTE3,PTE2,PTE4,PTC10};uint8 //voidvoidKeyScan(){if(gpio_get(KEYN[0]) {Model=0;}if(gpio_get(KEYN[1]) {Model=1;}if(gpio_get(KEYN[2]) {Model=2;}if(gpio_get(KEYN[3]) {Model=3;}if(gpio_get(KEYN[3]) {Model=3;}}void{//0{//{}else {} 车模小幅调整速度,{//{}else{}}}}void{gpio_init(KEYN[Model],GPI, }Model/******ADC初始化//角加速度 //角加速度 //初始化TPM，使用TPM0_CH3，频率为200k，占空比为30/fire_p