电子科技成电之速技术报告

目第一章引 第二章智能车整目第一章引 第二章智能车整体方案设 第三章车模机械结构调 第四 硬件平台设 刹车模 软件算法设 速度检 第五转速控 转向控转速控 转向控 紧急停 5.7起跑线的识 第六 开发工具介绍及赛车调 第七章总结与提 参考文 附录A源程序代 第一引4第一引4大专业竞赛不同，是以迅猛发展的汽车电子为背景，涵盖了控制、模式第二章智能车整体方案设第二章智能车整体方案设中7.2V于给驱动电机和转向舵机供电，5V车速传感器、MCU及光电传2.1智能车总体结辅助调试模电机驱测速传舵机驱光电传电源管控制智能车总体效果项参路径控制智能车总体效果项参路径检测方法（赛题组红外传感车模几何尺寸（长、宽、高（米车模轴距/轮距（毫米车模平均电流（匀速行驶）(毫安电路电容总量（微法表 传感器种表 传感器种类及个新增加伺服电机个无赛道信息检测空间精度（毫米赛道信息检测频率（次/秒主要集成电路种类/数车模重量（带有电池千克第三章车模机械结构调第三章车模机械结构调3.1对前轮的调3.1.1主销后3.1.2主销内自动回正的作用。3.1.3前轮外3.1.3前轮外3.1.4前轮前3.2对后轮的调3.3对底盘的调3.4对重心的调3.53.5对舵机的调来转动角度的60%，所以前轮的摆动速度比原来快了40%。第四章硬件平台设第四章硬件平台设电源与电源监控模4.1.1电源分7.2V本系统电源包括：7.2V1N4007LM2596（5V3.3V）分别给上排和下排的光电电池编码舵单电池编码舵单片光电4.1.2稳压芯片选力强，我们选择了使用开关电源，其中我们选择LM2596开关稳压芯片。LM2596-5.0，为单片降压式开关式稳压芯片，输出电压5.0V,最大输出电流4.1.3电路设考LM2596的文档。电路原理图如3.24.2LM25964.1.44.2LM25964.1.4电源监4.2中央控制电 光电模 光电模4.3.1数字式光电识别与模拟式光电识别1525cm，如果采用数字地高度有关)，如图4.3所示。4.44.3.2双排排4.44.3.2双排排列与前瞻设4.5时在安装上我们将其设计成抬起与地面形成一个夹角（如图4.5所示）这样小车前瞻距离提高到了d。虽然探出距离与前时在安装上我们将其设计成抬起与地面形成一个夹角（如图4.5所示）这样小车前瞻距离提高到了d。虽然探出距离与前瞻距离成正比，但是除比赛限制了车的前瞻有40cm。图4.5前排传感器排列d4.6前排传感器安装示意4.3.3电路上如何实度，我们采用了脉冲控制CMOS管的大电流触发发光的控制方式，CMOS管直接由单片机的PWM波经过一个三级管驱动，PWM波的频率及脉宽将由具体测试决定4.4电机驱动模电机驱动模块我们使用两种方法来实现第一种采用的是飞思卡MC33886。所不同的是我们采用了两MC33886联，一方面可以减小导通电阻，提高电机驱动能力，并MC33886发热情况也有了很大的好转；另一方面MC33886部的过流保护电路对电机启动及MC33886的IN1，IN2引脚由单片机的两路PWM输入控制信号（连接图如图4.7），这样通过控制电机的正转和反转来使智能车加速和减速4.4电机驱动模电机驱动模块我们使用两种方法来实现第一种采用的是飞思卡MC33886。所不同的是我们采用了两MC33886联，一方面可以减小导通电阻，提高电机驱动能力，并MC33886发热情况也有了很大的好转；另一方面MC33886部的过流保护电路对电机启动及MC33886的IN1，IN2引脚由单片机的两路PWM输入控制信号（连接图如图4.7），这样通过控制电机的正转和反转来使智能车加速和减速。1414+5VR15+5VR25232366779988图33886连接4.5舵机驱动模比赛规定的舵机型号为HS-925。舵机属于位置伺服电机，控制信号是4.5舵机驱动模比赛规定的舵机型号为HS-925。舵机属于位置伺服电机，控制信号是期放大至2000，从而细化PWM控制量，使转臂变化更加灵活、均匀。4.6刹车模4.7速度检测模图 图 4.8调速编码开个LED状态灯接到单片机的I/O口上，由按键和LED灯的不同状态，来使单片第五软件算法设智能车软件算法设计主要包括以下内容第五软件算法设智能车软件算法设计主要包括以下内容赛道的检转角控速度检转速控转向控紧急刹起跑线识5.1赛道的检赛道的检测由光电管控制模块，以供算法层进行使用。需要实现的功能如下（1）弯道信息的检测(2)车辆前进方向与赛道角度检测其中，弯道的检测方法如下图 弯道检测方车辆前进方向与赛道角度检测方法如下图 车车辆前进方向与赛道角度检测方法如下图 车辆前进方向与赛道角度检测方法控制测速模5.1.1路况信息的提再除以该传感器的输出范围即可得到其相对输出值，然后找到其中最大的那个-1]+data[max_AD_t+1]))Data[]为归一化后的光电管数值，sensor[]为各个光电管的权5.1.2赛道判断算据为赛道的参数：直道，弯道，S形道，坡道。 转角的控5.3速度检5.4转速控量。返回的数据5.4转速控量。返回的数据为控制电机的PWM波的数值。具体的实现算法有以下几1：速度闭环的PID控制算采用速度闭环的PID控制，其控制系统如下图所5.5智能车控制系离散系统的数字量PID算法的公式为ku(k)=Kperror(k)+error(i)+Kd(error(k)-error(k-要通过掌握 Kd的特点，作用以及不断的实验，选择合适的参数，利用实际速度值大于设定值时设置PWM占空比为0%。要通过掌握 Kd的特点，作用以及不断的实验，选择合适的参数，利用实际速度值大于设定值时设置PWM占空比为0%。1PWM占空比 5.5转向控返回的数据为控制舵机的PWM波的数值。1：采用增量式PIDku(k)=Kperror(k)+error(i)+Kd(error(k)-error(k-采用全量输出，所以每次输出均与过去的状态有关，计算时要对error(k)量进行累加，计算机输出控制量u(k对应的是执行机构的实际位置偏差，如果位置u(k)可能会出现大幅度变化。u(k)的大幅度变化会引起执行机况的发生，应采用增量式PID控制。u(k1)=Kperror(k-1)+error(iu(k1)=Kperror(k-1)+error(i)+Kd(error(k-1)-error(k-Du(k)=Kp(error(k)-error(k-1))+Kierror(k)+Kd(error(k)-2error(k-1)+error(k-需要通过实验改变 Kd三个参数，选择合适的值，使智能车高速稳差量的阈值e。当|e(kT|e，即大偏差时，采PD利PD控制响应速度快的特点，迅速减小偏差而又不引起过大超调的趋势。当|e(kT)|e，即小偏PIDku(k)=Kperror(k)+KKierror(k)+Kd[error(k)-error(k-j1K=5.6紧急停同时保证可以在弯道顺利过弯，以及赛车能在最后一圈跑完后在赛道3米内停下5.7起跑5.7起跑线的识为了专门识别起跑线，我们考虑了下排的布局，最终使用5个传感器来实57.5（mm5.8主程5.8主程序流第六章开发工具介绍及赛车第六章开发工具介绍及赛车调6.1电路板开发工6.2ProtelPcb6.2ProtelPcbProtel99SE(1)多功能高效率的原理图设计Schematic99WINDOWSProtelProtel99SE(1)多功能高效率的原理图设计Schematic99WINDOWSProtel99SESchematic99SE模块是一个功能完备Protel99SEPCB99SEPCB参数化设计代表了当今CAD发展的潮流。无与伦比的无网格自动布线器Route99Protel99SERoute99SE（Shape-计者的水平。其综合布线能力完全可与传统工作站上的大型EDA软件媲美。6.2软件开发工GCCLinuxGCCGNULinuxMetroworksCodewarriorforS12v4.5，CodeWarriorforS12HC12S12CPUIDE、处理器专家库、全芯片仿真、可视化参数显6.3在6.3在线调试工s195－4所示6.4②BDM调试6.4②BDM调试BDM（BackgroundDebugMode）是当代单片机普遍采用的调试方式之一，BDM调试程序就是一个BDM调试器。BDM模式的主要功能有如下三点：界面如图6.5所示。6.5BDM6.56.5BDM6.5BDM6.4软件仿真平在之前一段的学习过程中,我们学习使用了Plastid2Plastid222ldllllV、20、ehiDli20据自身情况，选择最适合自己的编程环境编写控制程序。验证调试后的算法代3系统提供了广泛使用的光电传感器和CCD传感器模型，使用者可以自行设计传感6.66.6Plastid2车第七结与提第七结与提a．加长了舵机力臂2cm，舵机反向安装，使前轮的摆动速度提高了40%，同时用7.2V8PWM16PWM寄存PWM2000进一步提高了舵机的响速度；b．13SS道走直道成为可能，大大提高了小参考文参考文[4][6]Motorola,“MC9S12DT128BDeviceUserGuideV1.09”,源程序代#include/*源程序代#include/*commondefinesandmacros#include/*derivativeinformation#defineGETMAXNUM2000#definesteer_pwm_center#definesteer_pwm_max#definesteer_pwm_min#definecur_value#definecur_value_min#definestr_value#definestr_value_minchargetvalue=0,getmm=0;intint charmax_AD,max_AD_2;chardataflag=0;charerror[20]=0,error2[20]=0;charchang_nextime1=0;bytebyteck=0;wordintspeedpwm=900;bytestrcnt=0,entercurcnt=0,str_flag=0,cur_flag=0;constcharsensor[8]={-110,-72,-40,-typedef{charp_cur;chard_cur;charp_str;chartypedef{charsp_p;charsp_d;charsp_i;sp_pidsteerpdsteerpdvoiddelaym(int{inti,j;}voidtypedef{charsp_p;charsp_d;charsp_i;sp_pidsteerpdsteerpdvoiddelaym(int{inti,j;}void{//disengagePLLto //BUSCLKSEL_PLLSEL=1;//whenpllissteady,thenuse//engagePLLto}{SCI0BD=208;//26;scibaud=sciClk(busClk)/(16*BD)=2/208=//RE,TE使能}voidSendByte(char{}byte//char*pChr,unsignedint{}void{}void{ATD0CTL3=0Xc0;//右对齐，12路队列}void{}//4msvoid{}void{}{chari;{}{{}}}void{charj;{}void{charj;{}//}void{//chari;{{}{}}}void{//}}}void{////时钟1400us451500us0}#pragmaCODE_SEGNEAR_SEGvoidinterrupt9{TC1=(unsignedint)(TCNT+8000);}int{intgivenspeed;interrorFir,errorFir_last,errorFir_derrorFir=error[0];errorFir_lasterrorFir_dinterrorFir,errorFir_last,errorFir_derrorFir=error[0];errorFir_lasterrorFir_d=errorFir-if(errorFir<25&&errorFir>-{{//}{}}else{{speed_index=1;{}}//{}{speed_index=(char)(errorFir/10);{speed_index}}}{{speed_index=1;{}}{{speed_index=1;{}}{speed_index}{speed_index=(char)(errorFir/10);{speed_index}}{}}returngivenspeed;}void{intgivenspeed,realspeed;{}{{}{{}}}void{{}}void{char{{}}{}}void{char}void{char{}{}{}{}}void{charcharblacknum=0;longmax_AD_t=0;{if(max_AD<{{if(max_AD<{max_AD_t=i;}}{{}}{{{}}{}}{}{}else{{{}}}else{{{}}}else{}else{}{}else{}else{}{{}{}}}{}}{//}{if((bLine_location-bLine_location_last)>75||(bLine_location_last-bLine_location)>75)bLine_location=bLine_location_last;