理工光电组技术报告

本智能车系统以飞思公司的16位单片机MC9S12DG128B为控制硬件电路部分主要采用MC33886模块稳定有力地驱动直流电动机和舵机。所选用的电源管理LM2940，可使在7.2伏电池供电的条件下为系统的各功测速部分采用OMRON E6A2-CS3C完成对速度的及时测量和反馈。软件系统部分主要包括以下与路径识别系统相关模块的算法：(1)器数据的处理模块算法；(2速度反馈以及用D算法实现对即时速度的节模块；(3)舵机调节模块算法；(4)(5相应的调试函数。本系统利用开发工具CodeWarrior进行编程开发，用BDM进行程序，利用串口传输的数据进行调试。这些工具的使用，使得软件的设计编程和摘 第一章引 第二章总体方案概要说 第三章机械部分设 第四章系统硬件设 第五章软件设 软件技术的应 第六章开发工具及制作调试过 第七章结 总 参考文 制决策系统采用大赛提供的16位单片机MC9S12DG128作为主控，路径的传感器主要有两种红外反射式红外传感器和CCD传感器。LED组，所以我们就论证了以下几个方案。基于反射式红外传感器的数字光电传感器阵列的路径检测方法具有较高的16问题将是该方案一个难以的。而且光电传感器本身存在着检测距离近的速度和稳定性。在本次比赛中，为了让的行驶得更快、更稳定，应当提前知道赛道方案一：·编 储的信号形式的设备编把角位移或直线位移转换成电信号前者成为码盘，后者称码尺按照读出方式编可以分为接触式和非接触式两种接触式采用“０；光区来表示代码的状态是“１”还是“０，通过“１”和“０”的二进制编码来将来的物理信号转换为机器码可的电信号用以通讯、传输和。进行较大改动，由于其质量较重，可能会严重影响电动车的机动性能，除非自图生器、放大器、触发器和输出电路，其输出电平和TTL电平兼容。在待测该方案与赛道识别模块的方案一类似，即在转盘上贴一圈黑白相间的纸带。根据黑白纸带对红外线的反射率不同产生一连串的高低电平，再通过计算出单位时间的脉冲数来得出智能车的即时速度。考虑各方面原因，我们决定用编采用继电器对电动机的开或关进行控制通过开关的切换对的速度进行结构易损坏、较短、可靠性不高、而且安装在小巧的智能车上不太适宜。方案二：采用管组成的H型电路用单片机控制管使之工作在占空比可调的开关状态精确调整电动机的转速开红外传感器的视野范围与该传感器的安装高度有关,在相同的俯仰角情况到的值很容易到场地外的干扰信息。图3.1为前瞻红外传感器的安装3.23.33.3测速传感器使用的是编器对模型车进速，在模型车的后转轴上固定了一个编。图3.3为测速模块的实物图。3.33.43.4前轮主销后倾角的作用是在车轮偏转后形成一回正力矩阻碍车轮偏转。本0°~10车的性能影响不大，其设置为0°0°。车模后轮采用-380S-4045轮轴之间的传动比为9：38（电机轴齿轮齿数为18，后轮轴传动轮齿数为76）。齿轮传动机构对车模的驱动能力有很大的影响。齿轮传动部分安装位置的不恰当，会大大增加电机驱动后轮的负载，从而影响到最终成绩。调整的原则是：两传动齿轮轴保持平行,齿轮间的配合间隙要合适，过松容易打坏齿轮，过紧又会增加传动阻力，白白浪费动力;传动部分要轻松、顺畅，容易转动，不能有卡住或迟滞现象。硬件系统是整个智能车能够良好稳定运行的基础，合理的选择单片机，于不同的单片机系统实现的效果就不一样有的转换效率不够高散热效果不够好或者某些的输出不够稳定等等这些问题都需要结合自己所设计的不路模块所需要的工作电流容量各不相同，因此电源模块应该包含多个稳经电源管理来实现。考虑到启动和运行时产生的电压下降的现象，我们选用低压差稳压LM2940，500mA时稳压，最小压差仅为0.6VLM2940系列开关稳压集成电路作为MCU稳压电源的器件不仅可以提高稳压电源的工作效率,减少能源损耗,MCU的热损害,而且可减少外部交流电压大幅波动MCU的干扰,同时可降低经电源窜入的高频干扰,MCU的安全和4.25V电压生成电路。MC33886是单片理想的H桥式小功率直流电机驱动。其特性为：导通电阻：120频率：<10KHz图图 123HH4.5.4.3MC33886为了更快的本队考虑了利用电机的反接制动进行的过程其实现原理为：MC338862345通道输出作到快速的过程。我们在满足比赛要求的基础上尽量简化电路，使用编。第五章智能车开发环境采用了飞思HCS12系列单片机开发软件CodeWarriorPE（专家处理器）的编程方法，这让我们这些新手更快的掌握了这一软件。工具则用了飞思MCU/DSP应用开发研究BDM，BDM如何确保智能车沿着黑色轨道行驶是程序设计中关键部分，尤其是黑线位测到白色时的输出电压保持在一定值左右，当检测到黑和白时输出电压值有较从图中可以看出-15～+15cm PID算法进行调节，从而控制直流电机对当前路径进行快PID整个周期所对应的数值时，要把信号赋值为该最大值。然后，再存储本次△u(k)，和上次△u(k)。在上述代码中，speed_v表示标准速度，infrared_value7ATD1转换的给出一个信号，而这个信号就是驱动电机的，当error大，即标准速度即时速度相差的比较多时temp的绝对值相对比较大则给电机的信出，PID算法主要的功能是，在闭环系统中，利用即时速度的反馈，使得即时速度近标准速度的时间尽量变短，这样小车就可以根据路径识别得出PID算法根据速度标准值speed_v和即时速度反馈值infrared_value7在增量式PID处理的过程中，有一个步骤需要注意，即在算完△u(k)后，需要把它赋值给电机控制对应的通道信号，这时要判断该△u(k)的值，如数字滤波技术。通过上一次到传感器的值，制作一个过滤层，如果采样不开发工具使用的是大赛提高的Codewarrior3.1、Codewarrior4.6开发标程序的方面，通过BDM与单片机之间的连接程序。BDM的使用参PCPro99SE作为设计硬了各自所负责的模块这其中主要包括光电及处理模块测速及速度控制模8W14W传感器：对射式红外光电管共13对；编一个本智能车以飞思公司的16位单片机MC9S12DG128B为控制器，利果，同时充分利用S12片内资源，用AD光电管输出的模拟信号，由于模信息。第二，自主设计制作的速度传感器。根据光电编原理，利用光电管黑白线识别功能，配合S12强大的ECT模块，自主设计了一个简易的速度传感在以后的设计中要对电源的设计从而达到提高整个系统稳定性的目 2．．单片机嵌入式应用的开发方法[M]，：3．．C语言程序设计（第二版）[M]，：5．．先进PID控制仿真[M]，：电子工业6．，.基于DSP成像系统的图像部分的实现.压电与声光，第24卷，第3期.2002年6月.7．NationalSemiconductor.LM1881SyncSeparatorGeneralDescription.April2001.8．，.一种机器人寻线控制系统.电子科技大学学报，第32卷，第1期年29．，游峰，，基于计算机视觉高速智能车辆的道路识别.计算机工程与应用2004.26.10．自主轮式机器人THMR-V的混和模糊逻辑控制机器人11．.一种微机与单片机无线串行通信的设计方法.大学，年812．楚现知，吴吉祥，.基于LabVIEW的界面设计与单片机的串行通信.工业控制计算机，2005年18卷第7期.13．，编著.VC++深入详解.电子工业,2006年1月附表舵机初始#include#pragmaCODE_SEGDirection_CODEstaticboolEnUser;staticwordRatioStore;staticvoid{if(EnUser)E_E3=}else}}

E_E3=0;T23=0;staticvoid{ DTY23= PER23*(dword)RatioStore+32768)/Calculatenewvalueaccordingtothegivenratio*/asm{ }}byte{if(!EnUser){EnUser=TRUE;}return}byte{if(EnUser){EnUser=FALSE;}return}byteDirection_SetRatio16(word{RatioStore=Ratio;return}void{T23=RatioStore=10081;EnUser=FALSE;DTY23=PER23=PRCLK=SCLB=CLK_PCLK3= #pragmaDATA_SEGModeSelect_DATA#pragmaCODE_SEGModeSelect_CODE#pragmaCONST_SEGModeSelect_CONSTbyteModeSelect_GetVal(void){returngetReg8(PORTK)&}#pragmaMESSAGEDISABLEC5703#pragmaMESSAGEDISABLEC4002#pragmaMESSAGEDISABLE#include#pragmaDATA_SEGIrLED_Front_DATA#pragmaCODE_SEGIrLED_Front_CODE#pragmaCONST_SEGIrLED_Front_CONST#define#define01#define#define32staticconstbyteChannels[]={staticboolOut;staticbyteSumChan;volatilestaticbyteMode;staticbyteIrLED_Front_OutV[8];byteIrLED_Front_Enable(void){volatilebyteif(!ATD0CTL2_ADPU){for}return}byteIrLED_Front_Measure(bool{if(Mode!=STOP)returnMode=MEASURE;Out=FALSE;for(SumChan=0;SumChan<8;SumChan++){ATD0CTL5=Channels[SumChan];whileIrLED_Front_OutV[SumChan]=}Out=Mode=STOP;returnERR_OK;}byteIrLED_Front_GetChanValue8(byteChannel,byte{if(Channel>=returnERR_RANGE;if(!Out)return*Value=IrLED_Front_OutV[Channel];returnERR_OK;}void{Out=Mode=STOP;ATD0CTL4=ATD0CTL3=ATD0CTL2=}#include#pragmaCODE_SEGSpeed_CODEbyteSpeed_Enable(void){PBCTL_PBEN=return}void{TIE_C0I=}EEPROM#include#pragmaDATA_SEGDataMemory_DATA#pragmaCODE_SEGDataMemory_CODE{returnECMD=returnwhile((ESTAT&0xC0)!=if(*(volatileword*)AddrRow!=Data16)returnERR_VALUE;return}byteWriteSector(wordAddrSec,dword{byteESTAT=48;*(volatileword*)AddrSec=(word)(Data32>>16);ECMD=96;returnERR_NOTAVAIL;if(err!=ERR_OK)returnif(*(volatileword*)AddrSec!=(word)(Data32>>16))returnERR_VALUE;return}byteDataMemory_SetByte(wordAddr,byte{unionbytewordw[2];longl;}backup;byteidx;if((Addr<EEPROMStart)||(Addr>EEPROMEnd))returnERR_RANGE;if((ESTAT&0xC0)!=returnbackup.l=*(volatiledword*)(Addr&0xFFFC);backup.b[Addr&0x0003]=Data;Addr&=if(*(volatileword*)(Addr)==0xFFFF){idx=(byte)((Addr&0x0002)>>1);}return(WriteSector(Addr&0xFFFC,}byteDataMemory_GetByte(wordAddr,byte{if((Addr<EEPROMStart)||(Addr>EEPROMEnd))returnERR_RANGE;if((ESTAT&0xC0)!=return*Data=*(volatilebyte*)Addr;returnERR_OK;}void{ECLKDIV=}void{wordPID_out,up,down;intM_e0,M_out,e_tmp,i,Mode;staticintM_Sum_e;if(Speed_Get<(Speed_Set-5))Mode=1;elseif(Speed_Get>=(Speed_Set-5)&&Speed_Get<=(Speed_Set+5))Mode=2;elseif(Speed_Get>(Speed_Set+5))Mode=3;switch{case1: =483*Speed_Get+18727;M_Sum_e=up caseM_e0=Speed_Set-Speed_Get;M_Sum_e+=M