微型计算机控制技术课程设计报告---电磁智能车舵机控制.doc

《微型计算机控制技术课程设计》报告  名 称： 电磁智能车舵机控制 院 系： 电子电气工程学院 学 号: 目录 1、引言 3 1.1研究背景 3 1.2 应用前景 3 2、硬件设计 4 2.1电源模块 4 2.2电机驱动电路 4 2.3核心控制模块 6 2.4霍尔传感器布局 7 2.5舵机模块 8 3、软件设计 9 3.1 PID简介 9 3.2程序框图 9 3.3程序 11 4、结束语 19 5、参考文献 20 摘要：本设计智能小车舵机的控制核心是单片机（MC9S12DG128），软件平台为CodeWarrior IDE开发环境。采用霍尔传感器对赛道进行检测，利用PWM技术和PID控制小车的运动方向。基于这些完备可靠的硬件设计，编写了开环运动控制程序来控制舵机的运行。经过反复测试，取得比较好的成果。 关键字：单片机，PWM技术，舵机 1、引言 1.1研究背景 1953年，美国制造了世界上第一台采用埋线电磁感应方式跟踪路径的自动导向车，也被称为“无人驾驶牵引车”。20世纪70年代中期，具有载货功能的自动导向车主要用于自动化仓贮系统和柔性装配系统的物料运输。在20世纪70年代和80年代初，自动导向车的应用领域扩大而且工作条件也变得多样化，因此，新的导向方式和技术得到了更广泛的研究与开发。最近，小型自动导向车应用更为广泛，而且以长距离不复杂的路径规划为主。这种自动导向车从仅由大公司应用，正向小公司单台应用转变，而且其效率和效益更好。至此出现了智能车的概念。 智能汽车是一种高新技术密集的新型汽车,是在网络环境下利用信息技术、智能控制技术、自动控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机和机械等多个学科的必威体育精装版科技成果，使汽车具有自动识别行驶道路、自动驾驶和自动调速等先进功能。随着控制技术、计算机技术和信息技术的发展，智能车在工业生产和日常生活中已经扮演了非常重要的角色。近年来,智能车在野外、道路、现代物流及柔性制造系统中都有广泛运用，已成为人工智能领域研究和发展的热点。 1.2 应用前景 城市公共交通是与人民群众生产生活息息相关的重要基础设施。然而，目前世界上许多大城市都面临着由私人汽车过度使用而带来的诸多问题，例如：道路堵塞、停车困难、能源消耗、噪声污染和环境污染等，这些问题严重降低了城市生活的质量。优先发展城市公共交通是提高交通资源利用效率，缓解交通拥堵的重要手段。回顾汽车发展的百年历史，不难发现其控制方式从未发生过根本性改变，即由人观察道路并驾驶车辆，形成“路——人——车”的闭环交通系统。随着交通需求的增加，这种传统车辆控制方式的局限性日益明显，安全性低。如果要从根本上解决这一问题，就需要将“人”从交通控制系统中请出来，形成“车——路”闭环交通系统，从而提高安全性和系统效率。这种新型车辆控制方法的核心就是实现车辆的智能化。 智能车有着极为广泛的应用前景。结合传感器技术和自动驾驶技术可以实现汽车的自适应巡航并把车开得又快又稳、安全可靠。 2、硬件设计 2.1 电源模块 驱动电路模块中的电源模块为系统其它各个模块提供所需要的电源。设计中除了需要考虑电压范围和电流容量等基本参数之外，还要在电源转换效率、降低噪声、防止干扰和电路简单等方面进行优化。可靠的电源方案是整个硬件电路稳定可靠运行的基础。 全部硬件电路的电源由LP38690提供，基本稳压值为5.5V。由于电路中的不同电路模块所需要的工作电压和电流容量各不相同，因此电源模块应该包括多个稳压电路，将充电电池电压转换成各个模块所需要的电压。 2.2 电机驱动电路 电机驱动芯片BTS7970 B的一部分NovalithIC，含有三个独立的芯片的家庭包装:一个p-channel高MOSFET和一个n-channe MOSFET，形成一个完全整合集成电路的半高电流。三个芯片安装在一个共同的引线框架,利用该芯片在芯片和芯片技术利用垂直马鞍山电源开关技术确保最佳的阻力。由于p-channel高开关需要一个电荷泵就可以消除电磁干扰(EMI)。连接到一个单片机变得容易集成驱动电路的逻辑电平输入、诊断过热过流、过压、欠压、短路。BTS7970B结合其他BTS7970B形成三相定速驱动方式。 图2 BTS 7970B芯片内部结构图 图3 BTS 7970B芯片外部引脚的封装图 各个引脚的功能（如表1所示）： 表1 BTS 7970B引脚对应功能表 终端 终端名称 I/O 功能 1 GND - 低电流模拟信号接地 2 IN I 输入 定义高开关是否被激活抑制当被设置为低进入睡眠模式功率输出的桥梁9S12DG128单片机工作所必需的稳压模块、时钟模