工商学院迅雷电磁一队

本人完全了解第十届“飞思”杯大学生智能汽车竞赛关保留、使用技术报告和研究的规定，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、图像资料，并将相关内容编纂收录在日第一章引 概 报告安 第二章智能车整体设计分 主要设计思 系统总体结构模 技术方案说 第三章智能车机械设 智能车主要技术参数汇总说 传感器的设计安 系统电路板的固定及连 智能车前轮定位的调 车模后轮的调 车模底盘的调 车模重心的调 车模舵机的安 智能车传动齿轮与电机和测速编的调 红外的安 第四章智能车硬件电路设 电源模块电路设 测速模块电路设 电机驱动电路设 电感运放电路设 拨码开关电路设 起跑线检测电路设 第五章智能车软件设 软件整体流程设 寻径信息控 PID控 第六章智能车总 参考文 附录A：部分源程 附录B：主板电路原理 概大学生智能汽车竞赛是以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛，是面向大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能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的和潜能，倡导理论联这一次电磁组的比赛不同于往年，进行了。与往届不同的是采车稳定和配合，对我们来说，无疑是一个不小的。我们使用的是竞赛处统一指定的竞模套件，一个用的是要求必用的B车模，另一个我们选择了A车模，都采用飞思半导体公司的32位微控制器MCF52259单片机作为控迹方式最终确定为适应性更强的四电感循迹的方法。控制算法上，从PID到1主要设计该系统是以检测电磁场信号为基础，通过传感器实时信号，再经过单3而整个系统构成一个闭环系统，在运行过程中，系统自动调节而达到正确行驶。技术方案传感设计：在感器方案选择中根竞赛相关规定我们选用电磁传感器，电磁传感器的应用首先在于选型，为了找出适合的磁传感器，10mH电感中，得值较其他型号的大，且随导线距离变化，规律为近大远小。其他电感得到信号不好，频率幅值变化杂乱，不宜采用。4这种控制方法就是在检测到车体偏离的信息时给小车一个预置的反向偏移量，让其回到赛道。比例算法简单有效，参数容易调整，算法实现简单，不需复杂的数字计算。在实际应用中，由于传感器的个数与布局方式的限制，其控制量的输出是一个离散值，不能对舵机进行精确的控制，容易引起舵机左右摇摆，造成小车行驶过程中的振荡，而且其收敛速度也有限。进行，我们还引入了闭环控制的思想，在硬件设计，增加了速度传感器实5需要考虑的先是它是否符合规定的的尺寸要求，再是安装的可靠性调整和舵机的调整、编的安装等。模型车的机械结构是整个智能车系统的智能车主要技术参数汇总前车参数电感4个测速编1无 6后车参车模总车模长车模宽车模高所有电传感器种类以电感4个测速编1个红外3无赛道信息检测 500次传感器的设计2个竖直下排四个但经过实验所有的信息都可以通过下排四个检测，系统电路板的固定及智能车前轮定位的8校偏一个正外倾角度，一般这个角度1°左右，以减少承载轴承负荷，增加零件使用，提高汽车的安全性能。一般前束为0~12mm。车模后轮的由于轴承 车模底盘的车模重心的除了的纵向重心外，重心的前后位置对的行驶性能也有很大向，而传感器和支架前置，使得的重心大概位于的中间稍微偏车模舵机的的响应速度，力臂加长了1cm左右。的提高。重心的调整，使后轮的抓地力和前轮转向力之间有了一个很好的均衡。对前轮、后轮、和舵机的一系列调整，一定程度上的提高了的行驶智能车传动齿轮与电机和测速编的调为了能够精确检测小车速度，编的齿轮必须与小车传动齿轮良好咬合，太红外电源模块电路能车竞赛统一配发的标准车模用7.2V2000mAhNi-cd电池供电。单片机系统使用3.3V电源，路径识别的电感传感器、测速编等均需要5V电源；伺服电机工作电压范围4V到6V，为提高伺服电机响应速度采用6V供电；直流电机驱动电路可以使用7.2V直接供电。测速模块电路测速模块可选方案有光电编和光电码盘两种。由于编的可靠性要远远高于码盘，因此我们在此次比赛中选用编作为测速设备。而编我们选用的是500线编。电机驱动电路半桥、全桥电机驱动模块MC33886、BTS7960或BTN7971，还可以自己动手用为了满足控制性能，本系统使用的电机驱动模块为BTN7971B，BTN7971B是Infineon公司的半桥驱动，该是一款针对电机驱动应用的完全集成的大电流，最大输出电流可达43A，完全满足智能车设计的需要。由于集成电路具有逻辑电平输入，与微控制器的连接变得非常简单，且该驱动集成电路还具有电流检测诊断、转换率调整、死区时间生成以及过热、过压、欠压、过流BTS7971联立就可以组成全桥电路，用全桥可以实现正反转，用BTN7971N。电感运放电路拨码开关电路起跑线检测电路6（表面磁场强度3000到5000）组成，而且磁钢的极性是随机放置的。如果使用霍尔方式检测IO，然后利用单片机的内部上拉，用程序去检测低电平。这样就可以完全利用Freescale的内部资源简化电路的设计。软件整体流程正常工作，即初始化。其中包括：单片机时钟配置、I/O口配置、模块配置、A/DPIT周期中断配置、脉冲捕捉模块配置。当初始化完毕后，否是图5.1软件流程整寻径信息控在速度检测的控制部分，我们是利用编会来的脉冲数字进行计算，将其转换成为与后轮圈数相对应的一个参数值，根据此参数值我们能够很清在用电感回来的信息中，我们采用了数组数据的方式，对已到的信息进行软件滤波处理，排除干扰误差，取多组值，去掉一个最大的、一个最小的算平均值来当做最后的最终值，并且再通过程序设计来预判下面的赛道信息。例如当我们连续检测到10次直道信息是可以认为小车现在正在行驶在长直道上，因此可以加速至高速状态。在长直道进入弯道时候，由于长直道的速度较快，在入弯的时候有冲出赛道的性，所以在赛道末段我们应当进行快速后当前时刻的速度情况，进行相应的加处理。PIDPID控制策略其结构简单，稳定性好，可靠性高，并且易于实现。其缺点在于控制器的参数整定相当繁琐，需要很强的工程经验。相对于其他的控制方式，在成熟性和可操作性上都有着很大的优势。所以最后我们选择了PID的控制方式。由于自动控制系统被控对象千差万别，PID的参数也必须随之变化，以满单介绍一下调试PID参数的一般步骤：a.在输出不振荡时，增大比例增益P。b.在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。c.确定比例增益从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡，记录此时的比例增益比例增益P确定后，设定一个较大的积分时间Ti的初值，然后逐渐减记录此时的Ti，设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150%~180%。积分时间常数Ti调试完成。确定积分时间常数PID参数的分作用的强弱取决与积分时间常数Ti，Ti越小，积分作用就越强。反之Ti大则与另两种调节规律结合，组成PIPID调节器。作用，因此过强的加微分调节，对系统不利。此外，微分反应的是变化与另外两种调节规律相结合，组成PDPID控制器。如果在比例控制基础上系统静差不能满足设计要求，则加入积分环节，整定时首先置积分时间Ti为很大值，并将经第一步整定得到的比例系数略微缩小（08），况下，静差得到消除，在此过程中，可根据响应曲线的好坏反复改变比例系数变为了6v,适当解决了一点舵机延时的问题。在整个机械设计过程中，我们对各个部分的配重也进行了处理，调节的重心位置，让车子的重心位置处于灵活性最好的位置。传感器的支架也进行了精致地设计，以方便放置在控制算法设计方面，主要还是使用的PD算法控制，对舵机方面只用了P项、D项，一开始角度控制尝试过用查表法，最后改成PD算法。对电机方面，速度控制采取平缓过渡、位置偏移量分区间控制的方式。我们通过在赛道上跑的态断地善们控制法直到跑状符合们预要求。哥师姐们，谢谢的帮助和支持，没有我们不能走到今天。[1].单片机原理及应用.:[2],.Frescale9s12十六位单片机原理及嵌入式开发技术.:机械[7]等．ProDXP高级应用.:人民邮电[8]大学生智能车竞赛官网.[9].“飞思杯”智能汽车竞赛设计与实践.:航空航天大学 /*~~~~~~~~~~~~~~~~头文件包含声明~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~*/#include" /*includeperipheraldeclarationsandmore#include"Nokia5110ForMCF52259.h"#include"MCF52259_UART_driver.h"//#include"MCF52259_UART_driver.h"#include".h"#include"GPT.h"#include"ADC.h"#include"PIT.h"#include"PID.h"#include/*~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~宏定义//3390-//3725-#defined_len 32//60 70//当前位置偏差与第d_len次#define 7.00//6.5,7.5之 //5/203Ditem#defineSPEED_DANG_NUM t=0,time=0; int16lock=0;int16 uint16int16st uint16speed_tab[SPEED_DANG_NUM]={0};int16position=0;uint16Servo_Dir;uint16LOW_SPEED=0; floatad_div=0;int16pre_div;int16car_driver=0; volatileint16int16uint16int16key_pressed=0,key0=0;externdouble int16dd=0;uint8volatileint8szal_flag=0,angleflag=1;int8rightflag=0;int16uint16voiddelayms(uint16ms);void_Init(void);voidInit_PAC(void);voidAD_init(uint8div,uint8delay);uint16AD_get_singlevalue(uint16ANn);voidPORT_Init(void);voiddip_switch(void);voidAD_value(void);voidAD_ctrl(void);int16Cal_P_Item(void); /*前轮舵机P项计算*/voidSteer(void); /*前轮舵机转向*/int16Cal_D_Item(int16 /*Duint16abs(int16voidSpeed_Control(void);voidMOTOR_forward(int16mt2);voiddelayms(uint16ms){intif(ms<1)ms=1;for(jj=0;jj<6676;jj++)asm("NOP");//80MHz--}voidPORT_Init(void){/*~~~~~~口初始GPT~~~~~~~~~*/ /*~~~~~~拨码开关 TI0~3口初始MCF_GPIO_PTJPAR&=MCF_GPIO_DDRTJ&= 口&(~MCF_GPIO_DDRTJ_DDRTJ1)&(~MCF_GPIO_DDRTJ_DDRTJ2)&(~MCF_GPIO_DDRTJ_DDRTJ3)&(~MCF_GPIO_DDRTJ_DDRTJ4)&(~MCF_GPIO_DDRTJ_DDRTJ5)&(~MCF_GPIO_DDRTJ_DDRTJ6)&(~MCF_GPIO_DDRTJ_DDRTJ7);MCF_GPIO_PTIPAR&=MCF_GPIO_DDRTI&= 口&&(~MCF_GPIO_DDRTI_DDRTI2) MCF_GPIO_PNQPAR&=~(0xffff<<0);MCF_GPIO_DDRNQ&= MCF_GP