基于MC9S12DG128B片机的智能车系统.docVIP

引言 这份技术报告中，我们小组通过对整体方案、电路、算法、调试、车辆参数的介绍，详尽地阐述了我们的思想和创意，具体表现在电路的创新设计，以及算法方面的独特想法，而对单片机具体参数的调试也让我们付出了艰辛的劳动。这份报告凝聚着我们的心血和智慧，是我们共同努力后的成果。 在准备比赛的过程中，我们小组成员涉猎控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科，这次磨练对我们的知识融合和实践动手能力的培养有极大的推动作用，在此要感谢清华大学，感谢他们将这项很有意义的科技竞赛引入中国；也感谢北京科技大学相关学院对此次比赛的关注，我们的成果离不开学校的大力支持及指导老师悉心的教导；还要感谢的是和我们一起协作的队员们，协助，互促，共勉使我们能够走到今天。 目录 引言 - 1 - 目录 - 2 - 第一章、方案设计 - 1 - 1.1系统总体方案的选定 - 1 - 1.2系统总体方案的设计 - 1 - 小结 - 2 - 第二章、智能车机械结构调整与优化 - 3 - 2.1智能车车体机械建模 - 4 - 2.2智能车前轮定位的调整 - 5 - 2.2.1主销后倾角 - 5 - 2.2.2主销内倾角 - 5 - 2.2.3车轮外倾角 - 5 - 2.2.4 前轮前束 - 6 - 2.3智能车转向机构调整优化 - 6 - 2.4智能车后轮减速齿轮机构调整 - 7 - 2.5其它机械结构的调整 - 8 - 第三章、电路设计说明 - 9 - 3.1 主控板的设计 - 9 - 3.1.1 电源管理模块 - 9 - 3.1.2 电机驱动模块 - 10 - 3.1.3 主控板设计 - 10 - 3.1.4 接口模块 - 12 - 3.1.5 信号采集模块 - 12 - 3.2 智能车传感器模块设计 - 13 - 3.2.1光电传感器的原理 - 13 - 3.2.2 激光传感器的设计 - 14 - 第四章、智能车控制软件设计说明 - 15 - 4.1光感器的路径精确识别技术 - 15 - 4.1.1 光电传感器路径识别状态分析 - 15 - 4.1.2 光电传感器路径识别算法 - 17 - 4.2弯道策略分析 - 18 - 4.3弯道策略制定 - 19 - 第五章、开发工具、制作、安装、调试过程说明 - 22 - 5.1 开发工具 - 22 - 5.2 调试过程 - 22 - 第六章、模型车的主要技术参数说明 - 24 - 6.1 智能车外形参数 - 24 - 6.2 电路部分参数 - 24 - 6.3 除了车模原有的驱动电机、舵机之外伺服电机数量 - 24 - 结论 - 25 - 参考文献 - 26 - 第一章、方案设计 本章主要简要地介绍智能车系统总体方案的选定和总体设计思路，在后面的章节中将整个系统分为机械结构、控制模块、控制算法等三部分对智能车控制系统进行深入的介绍分析。 1.1系统总体方案的选定 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车系统的关键模块之一，路径识别方案的好坏，直接关系到最终性能的优劣，因此确定路径识别模块的类型是决定智能车总体方案的关键。如图2.1，而目前能够用于智能车辆路径识别的传感器主要有光电传感器和CCD/CMOS传感器。光电传感器寻迹方案的优点是电路简单、信号处理速度快，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，如何对摄像头记录的图像进行处理和识别，加快处理速度是摄像头方案的难点之一。在比较了两种传感器优劣之后，考虑到CCD传感器图像处理的困难后，决定选用应用广泛的光电传感器，相信通过选用大前瞻的光电传感器，加之精简的程序控制和较快的信息处理速度，光电传感器还是可以极好的控制效果的。 图1.1 光电传感器参赛车与CCD传感器参赛车 1.2系统总体方案的设计 竞赛规则规定，智能车系统采用飞思卡尔的16位微控制器MC9S12DG128B单片机作为核心控制单元用于智能车系统的控制。在选定智能车系统采用光电传感器方案后，赛车的位置信号由车体前方的光电传感器采集，经S12 MCU的I/O口处理后，用于赛车的运动控制决策，同时内部ECT模块发出PWM波，驱动直流电机对智能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自主行驶，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，在智能车后轴上安装光电编码器，采集车轮转速的脉冲信号，经MCU捕获后进行PID自动控制，完成智能车速度的闭环控制。此外，还增加了键盘作为输入输出设备，用于智能车的角度和方位控制。系统总体方框图如图1.2。  图1.2系统总体方框图 根据以上系统方案设计，赛车共包括七大模块：MC9S12DG128B主控模块、传感器模块、