第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告

第七届“飞思卡尔”杯全国大学生

智能汽车竞赛

技术报告

0

学校：电子科技大学

队伍名称：ZEUS

参赛队员：罗江波

严长国

严高俊

带队教师：田雨

关于技术报告和研究论文使用授权的说明

本人完全了解第七届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀

请赛关保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著

作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔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

型车的视频、图像资料•，并将相关内容编纂收录在组委会出版论

文集中。

参赛队员签名：罗江波

严长国

严高俊

带队教师签名：田雨

日期：OL

-2-

14日

目录

第一章引言错误！未定义书签。

1.1大赛介绍•1•

1.2系统设计框架介绍-2-

第二章智能车机械结构调整与优化错误！未定义书签。

2.1智能车参数要求-5-

2.2智能车整体参数调校-5-

2.3编码器安装-7-

2.4陀螺仪与加速度计安装错误！未定义书签。

第三章硬件电路设计说明-11-

3.1单片机最小系统模块-11-

3.2传感器模块-12-

3.3电机模块错误！未定义书签。

3.4测试模块-14-

3.5陀螺仪与加速度计模块-15-

3.6人机交互模块-16-

第四章智能车控制软件设计说明-17-

4.1巡线原理-11-

4.2控制算法-12-

4.3软件系统设计及实现错误！未定义书签。

4.4偏差获取-14-

第五章系统调试-26-

第六章车辆主要参数-28-

第七章总结-30-

参考文献-30-

附录：部分程序源代码-32-

-4-

第一章引言

1.1大赛介绍

为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，促进高等教育

教学改革，受教育部高等教育司委托（教高司函[2005]201号文，附件

1）,由教育部高等自动化专业教学指导分委员会（以下简称自动化分

教指委）主办全国大学生智能汽车竞赛。该竞赛以智能汽车为研究对

象的创意性科技竞赛，是面向全国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竞赛之一。该竞赛以“立足培养，

重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学校素

质教育，培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新

意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导理论联系

实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神，为优秀人才的脱颖而

出创造条件。

该竞赛由竞赛秘书处为各参赛队提供/购置规定范围内的标准硬

软件技术平台，竞赛过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场

比赛等环节，要求学生组成团队，协同工作，初步体会一个工程性的

研究开发项目从设计到实现的全过程。该竞赛融科学性、趣味性和观

赏性为一体，是以迅猛发展、前景广阔的汽车电子为背景，涵盖自动

控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械与汽车等多

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学科专业的创意性比赛。该竞赛规则透明，评价标准客观，坚持公开、

公平、公正的原则，保证竞赛向健康、普及，持续的方向发展。

该竞赛以飞思卡尔半导体公司为协办方，得到了教育部相关领

导、飞思卡尔公司领导与各高校师生的高度评价，已发展成全国30

个省市自治区近300所高校广泛参与的全国大学生智能汽车竞赛。

2008年起被教育部批准列入国家教学质量与教学改革工程资助项目

中科技人文竞赛之一（教高函[2007]30号文）。

全国大学生智能汽车竞赛原则上由全国有自动化专业的高等学

校（包括港、澳地区的高校）参赛。竞赛首先在各个分赛区进行报名、

预赛，各分赛区的优胜队将参加全国总决赛。

本次比赛分为光电、摄像头和电磁三个赛题组，在车模中使用透

镜成像进行道路检测方法属于摄像头赛题组，使用电磁信号巡线属于

电磁赛题组，除此之外则属于光电赛题组。本论文主要介绍电磁赛题

组的智能车制作。

1.2系统设计框架介绍

系统是以检测电磁场信号为基础，通过单片机处理信号实现对车

体控制，实现车体能够准确沿着预设路径寻迹。系统电路部分需要

包括单片机控制单元、电机驱动电路、陀螺仪与加速度计电路、电

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磁传感器电路等部分，除此之外系统还需要一些外部设备，例如编

码器测速、直流电机驱动车体和控制车体方向。综上所述，本智能

车系统包含了以下几个模块：

1.电源模块

2.单片机最小系统模块

3.传感器模块

4.电机模块

5.陀螺仪与加速度计模块

6.测速模块

7.人机交互模块

系统的整体模块如图121所示：

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图1.2.1系统框架图

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第二章智能车机械结构调整与优化

2.1智能车参数要求

1.车模尺寸要求：车模尺寸宽度不超过250mm,长度没有限制，比

赛过程中长度不得发生改变。

2.传感器数量要求：传感器数量不超过16个：磁场传感器在同一位

置可以有不同方向传感器，计为一个传感器。

3.电机型号：RN260-CN38-18130

4.全部电容容量和不得超过2000微法；电容最高充电电压不得超过

25伏。

2.2智能车整体参数调校

智能车的整体参数，包括车体重心、高度、传感器排布方式等,

都对整个智能车系统的稳定运行起着至关重要的作用。因此，对智

能车机械系统的调节，有助于小车更快更稳定的运行。

小车的布局以精简、可靠、稳定为前提,通过对小车的布局，尽

量保证小车左右平衡，以及寻找一个合适的重心，保证小车既能稳

定快速前进，又能在转弯时流畅。电磁组车模如图221所示

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图221车模示意图

车模运行状态如图222所示

(4;r，向

I原表的转向

［拘没疗用.

n可以去除掉

图221车模示意图

-6-

智能车机械结构调整与优化

2.3编码器安装

选用可以3.3V工作电压的光电编码器进行速度的测量。根据光

电编码器的形状，我们自制了一个支架，速度传感器用螺钉通过支

架固定在后轮支架上，这样固定好之后，就有了较高的稳定性。然

后调节编码器齿轮，使其与差速齿轮紧密咬合，增大测速的精确性,

但是咬合过紧也增大了摩擦，减小了对电机做功的利用率，影响小

车的快速行驶，因此减小摩擦同时增强齿轮间的咬合是我们主要考

虑的因素。编码器安装示意图如图241所示：

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图2.4.1编码器安装示意图

2.4陀螺仪与加速度传感器安装

本次设计中陀螺仪采用的是村田公司的ENC-03系列的陀螺仪。

智能车在行进过程中，车体仅绕两后轮的轴心线做转动。芯片外观

是长方形的，安装时，应注意将长的一边与后轮轴心线平行。此外,

还应注意的是，陀螺仪的输出受温度的影响比较大，为避免环境温

度变化对输出的影响，我们将陀螺仪和加速度计作为一个单独的模

块。

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智能车机械结构调整与优化

与陀螺仪一样，加速度传感器的性能与安放位置也有很大的关

系。加速度传感器是根据其XYZ轴上的模拟输出电压来确定车身的

倾角。由于我们测量的倾角只有一个，所以可以使用Z轴的输出来

计算，当小车倾角为。时一，Z轴对应的面应该处于水平。

图2.5ENC-03陀螺仪与加速度计

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第三章硬件电路设计说明

本智能车硬件系统以稳定为设计的原则，在有限的条件下做到

最好。单片机采用MCF52259。AMS1117-3.3产生的3.3V电压单独

为单片机供电，再使用一片AMS1117-3.3为陀螺仪和加速度计、蓝

牙串口供电，使用LM2940-5为传感器供电，电机驱动使用芯片

BTS7970o调试过程中，采用OLED、蓝牙等模块辅助，方便小车的

调试。本章均有详细介绍。

3.1单片机最小系统模块

以MCF2259为核心的单片机最小系统是本智能车的核心。

wH誉

d装

一A

«•

〉

一§

士

运§

整B

二

-H

-11-

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图3.1.1主板电路

3.2传感器模块

传感器是电磁组小车最重要的模块之一，能够对变化的磁场信

号作出灵敏的检测，对道路状况的检测起着至关重要的作用。本系

统根据LC谐振的原理，选取lOmH电感和6.8nF电容作为LC谐振

电路，产生感应电流，再通过滤波、放大、检波，然后将结果送入

单片机AD进行相应的处理，以判断赛道当前信息。如图3.2.1所示。

图3.2.1

传感器的排布，直接影响了对磁场的敏感程度。

直导线磁场分布交

叉导线磁场分布

-12-

硬件电路设计说明

图3.2.2赛道磁场分布

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图3.2.3传感器排布方案

如图所示，根据左右两水平电感的差值来判断赛道信息。

3.3电机模块

电机采用芯片BTS7970,其应用非常简单，只需要向芯片第2引

脚输入PWM波就能控制。当系统中只需要单向控制时，只需要让电

机一端接地，另一端接BTS7960第4弓|脚。如果需要电机双向旋转

控制，则需要另一片BTS7960共同组成全桥。由于小车使用双电机,

所以我们使用4片BTS7970构成两个全桥分别控制两个电机。

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硬件电路设计说明

图341电机驱动电路

3.4测速模块

本小车使用光电编码器进行小车的测速，并由AMS1117-3.3为

其提供3.3V工作电压。光电编码器输出5%-85%VCC的方波信号。

这种测试方式电路较为复杂，需要增加外围电路，但相对于其带来

的，测量精度的提高和测量稳定性的提高而言，终究利大于弊。

3.5陀螺仪与加速度计模块

我们采用AMS1117为陀螺仪(ENC-03MB)和加速度计

(MMA7361)提供3.3V的工作电压。由于陀螺仪数据手册上的

输出有过冲，不利于积分，我们采用官方提供的电路。

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3.5.1陀螺仪电路

3.5.2加速度计电路

3.6人机交互模块

为了方便调试，本车有蓝牙模块，有效进行运行参数之间的传

送，除此之外，还设置了键盘、液晶显示屏，以方便控制参数的修

改，便捷的智能车的调试。

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第四章智能车控制软件设计说明

4.1巡线原理

比赛中存在两种磁场：一种是用来作为起跑线的永磁铁产生的固

定磁场，用于标识终点；一种是赛道中通过100mA交变电流的导线

所产生的电磁场，用于赛道识别。由于本届电磁不需在终点处停车,

所以不必考虑第一种磁场。而后者可选取原理简单、价格便宜、体

积小（相对小）、频率响应快、电路实现简单电磁感应线圈作为传感

器。交流电信号产生交变磁场，交变磁场在电感线圈中产生与磁场

强度相关的电流。

由于本届电磁为立着跑，速度相对往年来说比价慢，我们只采

用了水平双电感，通过两者感应值之差来来控制电机的转速，从而

控制小车的前进方向。

4.2控制算法

智能车的控制包主要是电机控制。具体的控制算法有PID控制、

bang-bang算法控制和模糊控制。

4.2.1PID控制

PID控制是工业过程控制中历史最悠久，生命力最强的控制方

式。这主要是因为这种控制方式具有直观、实现简单和鲁棒性能好

等一系列的优点。PID控制主要有三部分组成，比例、积分、微分。

比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信

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智能车控制软件设计说明

号成比例关系。偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用使被控量

朝着减小偏差的方向变化，控制作用的强弱取决于KP。当仅有比例

控制时系统输出存在稳态误差(Steady-stateerror)o

为了消除稳态误差，引入积分控制。积分项对误差取决于时间

的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，

积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳

态误差进一步减小，直到等于零。

为了预测预测误差变化的趋势，引入微分的控制器，这样就能

够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被

控量的严重超调。

PID控制框图如下图所示

-18-

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对应的误差传递函数为:

U(s)/E(s)=Kp(l+l/Ti+Td)

式中，Kp为比例增益；Ti为积分时间常数；Td为微分时间

常数；U(s)为控制量；E(s)为被控量与设定值R(s)的偏差。

”(f)=Kp「e(f)+JfeQ)df+7；苧］

时域表达式为L1“山」(式一)

在单片机中，我们仅能对数字信号处理，即数字PID控制。将上式

离散化，得错误！未找到引用源。(式二)

A.位置式PID算法

直接利用上述离散化公式计算，框图如右图所示。由于积分项

(Pi)是将所有采集值偏差相加，在

一段时间后会很浪费单片机资源。对其稍加改进，

得到增量型PID算法。

智能车控制软件设计说明

B.增量式PID算法

根据式二得第k-1个采样周期的控制量为

错误！未找到引用源。（式三）

式二减式三得

错误！未找到引用源。（式四）

由此，第k个采样时刻实际控制量为错误！未找到引用源。，为方便

书写，写为

错误！未找到引用源。（式五）

其中，错误！未找到引用源。

<?1=-KpU+-y-)

由上可知，利用三个历史数据，递推使用,

即可完成PID控制量。框图如右图所示：

4.2.2模糊控制

一般控制系统包含了五个主要部分，即：定义

变量、模糊化、知识库、逻辑判断及反模糊

化，底下将就每一部分做简单的说明：

（1）定义变量：也就是决定程序被观察的状

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况及考虑控制的动作，例如在一般控制问题上，输入变量有

输出误差E与输出误差之变化率CE,而控制变量则为下一

个状态之输入U。其中E、CE、U统称为模糊变量。

(2)模糊化(fuzzify)：将输入值以适当的比例转换到论域的

数值，利用口语化变量来描述测量物理量的过程，依适合的

语言值(linguisitcvalue)求该值相对之隶属度，此口语

化变量我们称之为模糊子集合(fuzzysubsets)o

(3)知识库：包括数据库(database)与规则库(rulebase)

两部分，其中数据库是提供处理模糊数据之相关定义；而规

则库则藉由一群语言控制规则描述控制目标和策略。

(4)逻辑判断：模仿人类下判断时的模糊概念，运用模糊逻辑和

模糊推论法进行推论，而得到模糊控制讯号。此部分是模糊

控制器的精髓所在。

(5)解模糊化(defuzzify)：将推论所得到的模糊值转换为明

确的控制讯号，做为系统的输入值。

模糊算法可以解决一些非线性问题，将赛道分为直线、入大小弯、

出大小弯、蛇形弯道，对应的直线加速、入大弯减速转方向、入小

弯制动转方向、出弯加速、蛇形弯道直接通过(若可以达到这种前

智能车控制软件设计说明

瞻性）。要达到这种控制要通过实际检测，分析大量赛道磁场信息，

找出它们的特征。

4.2.3总结

虽然模糊控制可以较好解决一些非线性问题，但控制复杂，实际

调试中较PID控制无明显优势，所以我们采用PID控制。电机控制

为增量式PID,由于给定速度频繁变化，采用微分先行PID,使电机

能够快速响应。

4.3.软件系统设计及实现

软件运行需要配置单片机各个模块寄存器数值，使单片机各个模

块正常工作。初始化中包括：单片机时钟配置、I/O口配置、PWM

模块配置、A/D模块配置、RTI实时中断配置、脉冲捕捉模块配置。

当初始化完毕后，进入跑车程序：对传感器输入信号进行采样，当

完成一次采样后将采样值映射成车相对于跑道的位置，根据当前与

过去位置决定舵机转角和电机速度，通过改变PWM模块内部寄存

器数值可以得到不同占空比的方波信号，实现对舵机和电机的调节。

软件整体流程如下图所示：

-22-

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开始

模块初始化

输入参数一I

1——J——否

卷入跑车程定〉—

4

开中断

读取编码器的值，

计算速度

偏差计算

I.I

采集AD值

电机控制

赛车调试上述算法参数的获取必须通过实际的测量，赛道信息

的获取我们打算用蓝牙蓝传送数据。利用蓝牙串口模块，将所需数

据发回PC机，通过MATLAB仿真分析偏差变化，对数据进行处理

得到赛道信息，从而调整参数使之达到最佳值。

4.4偏差获取

智能车控制软件设计说明

传感器感应值与距离导线距离成负相关关系，四个传感器感应值

与小车距离导线偏差之间关系图像如下图所示：

传感器特性曲线图

2500

6oo

OOO

50

偏差

将数据导入MATLAB中进行传感器到偏差的映射计算，得到偏差计

算公式

err=0.0360*(sensor0-sensor?)+0.0029*(sensor3-sensor4);

将计算值与实际值比较，可得

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第五章系统调试

开发工具使用的是大赛组委会提图的Codewarrior5.0开发环境，如

图5.1.1所示。它能够为单片机MCF52259提供与之配套的应用程序

开发模块。在目标程序的下载方面，通过BDM与单片机之间的连接

下载程序。在调试方面，使用了MCF52259的串口，利用串口线将

MCF52259和PC的串口相连，使用串口调试工具或PC的超级终端进

行程序的调试。使用AltiumDesigner设计硬件电路。

FreesualeCodeWarrior-[init.c]

-I：cEditSc?JrchProjectProce-ss.orExper*V7ir»du，，DQ

xc//A

St.aCLKsEL-O^Oo;

PLLcTLFILoN-1

|LinJcOrder*|T<•SYNR-OxDB;

REFDVIoXO8;

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Jc・y.c'DDRA-Oxcf;.网—:fcT

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PORTA-Ox££.

DDRB-Oxel;"Ba+TMT坨仃

DDRE=Oxff;//led

IRQCR_IRQEN-0;“PE中断谕止

DDRJ-Oacf£.

selectcar.hDDRS-Oxff;

SetPscrameter-cPORTB«Ox7f；

S«tPwn*terKDDRJ-Oxff.PTJ-0x£f;心f/L快育/

speedpid.cDDRk«=Oxff,FORTK-Oxff,

sp««dpidK1U-b.1-0x7f;PTT-Oxff;PERT-Oxff;

cs.cDDRM-Oxff;PTM-Oxf£;

tactics.KDDRF-Oxff,PTF-0x7f,

d0t■1>•«0cDDRH=0xff;PTH=0xff;

(■»!XncludesECLKCTL|-OxcO;^/Dxsabl®ECLKoutput

.f1Proj«ctS«ttin<s

■[*.C3LibxvoadPWM(void)

图5.1.1

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第六章车辆主要参数

车模主要参数名称参数

车模重量0.835kg

车模长度45cm

车模宽度24.5cm

车模高度23cm

传感器种类及数量电感*2、陀螺仪*1、加速度计*1、编

码器*2

电路电容总量1950uf

赛道信息检测频率500次/秒

赛道信息检测精度5mm

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第七届全国大学生智能汽车竞赛技术报告

第七章总结

虽然这是电磁组第三届比赛，并经过这么长时间的调试，但依

然存在的问题还很多，下面我们想说说存在的问题及改进方向。

首先，电磁传感器的方案中，输出电压与输入的磁场强度不成

正比，这导致了测量时存在误差，可以采用补偿的方法加以消除，

可以进行硬件和软件的补偿，硬件上用高精度电感电容电阻，相对

应的电感和电容尽量接近，软件上滤波。还有一点就是前瞻问题，

由于不限车长，但前瞻依然无法做到很大，因为传感器过长的话，

前端一点点的晃动，对小车的直立都会有很大的影响。

然后，由电磁传感器测得的电压来计算相对偏移量的算法中，

可以大幅改进，根据理论推导和实验测得数据，开发更稳定、更精

确地算法，如拟合直线，二次曲线等方法，更精确的得出相对位置

的大小。而采用模糊控制也是一种很好处理非线性问题的解决方法。

最后C车模的电机性能比较差和功率较小，一对新的电机调

试几天后，性能明显下降，各种参数有很大的变动，不得不更换新

的电机，影响调车的进度。由于功率较小，使小车的过弯速度受到

比较大的限制，从而影响小车的整体速度。可以采用功率比较大的

电机来代替目前的电机，使小车的转弯性能得到提高。

从2月开始做智能车开始到现在，我们把所学的理论知识化为

实际，增强了实践动手能力，加深了对理论知识的理解。并接触了

很多新的知识，拓宽了视野。在感谢比赛组委会为我们搭建这样一

个平台的同时，我们还特别感激我们学校和学院里一直支持和关注

智能车比赛的领导以及老师。

参考文献

［1］邵贝贝.嵌入式实时操作系统［LC/OS-II（第2版）［M］.北

京.清华大学出版社.2004

-30-

第七届全国大学生智能汽车竞赛技术报告

[2]谭浩强，C语言程序设计[M].清华大学出版社，2006.1

[3]新型PID控制及其应用2002年作者：陶永华主编

[4]周金萍等《MATLAB6.5实践与提高》，中国电力出版社

[5]MC33886TechnicalData,FreescaleSemiconductorJuly

2005.

[6]卓晴.基于电磁引导的智能车控制算法

[7]RamonPallas-Areny,JohnG.Webster,传感器和信号调节

（第二版）[M].北京:清华大学出版社,2003.

附录：部分程序源代码

#include"alldefine.h"

#include"carsub.h"

#include"support_common.h"/*includeperipheraldeclarationsand

more*/

#include"UART.h"

#include"Debug.h"

//#definefilter〃滤波调试开关

voidmain(void)

(

unsignedcharArray[8]={0},Rcvbuf[2]={0};

inti=0;

staticfloatsend1[8];

staticinttemp_r=0;

#ifdeffilter

UartInit(0,80,9600,0);//蓝牙串口初始化，注意调整波特率

#else

UartInit(0,80/15200,0);〃蓝牙串口初始化，注意调整波特率

#endif

All_init();

-32-

第七届全国大学生智能汽车竞赛技术报告

CardebugO;

for(;;)

(

//MCF_GPIO_PORTNQI：

MCF_GPIO_PORTNQ_PORTNQ1;

CheckCarStand();

somesets();〃相关参数设置

#ifndeffilter

if((temp_rec=：

l)&&(!((g_fCarAngle>MAXERRANGLE)ll(g_fCarAngle<MINER

RANGLE)ll(g_LoseLineFlag==l)ll(!L_flag))))

(

for(i=0;i<Tran_Bytenum;i++)

(

UartSendl(O,send[i]);

)

temp_rec=0;

)

#else

if(temp_r==0)

智能车控制软件设计说明

sendl[O]=g_fCarAngle;

sendl[l]=g_foriginal_angle;

send1⑵=VOLTAGE_RIGHT;

send1[3]=g_fSpeedControlOut*100;

send1[4]=g_fAngleControlOut*100;

send1[5]=g_fDirectionControlOut*100;

send1[6]=g_fLeftMotorOut*100;

send1[7]=g_fRightMotorOut*100;

temp_r=1;

)

if((temp_r=：

1))//&&(!((g_fCarAngle>30)ll(g_fCarAngle<-50)ll(g_LoseLineFlag

==l)ll(!L_flag))))

|

UartSendl(0,Oxfl);

for(i=0;i<2;i++)

(

UartSendl(O,(int8)sendl[i]);

-34-

第七届全国大学生智能汽车竞赛技术报告

UartSendl(O,(int8)((int)sendl[ij»8));

)

UartSendl(O,0xf2);

temp_r=0;

)

#endif

)

)

#definecarsub_global

#include"UART.h"

#include"Debug.h"

#include"stdio.h"

#include"carsub.h"

#include"support_common.h"

#include"math.h"

voidCarSublnit(void)//各全局变量初始化

(

inti;

L_flag=0;

智能车控制软件设计说明

temp_rec=0;

g_nDirection_Selflag=1;〃默认选择电磁传感器

g_SensorChooseFlag=1;〃传感器切换标志

g_StartCount=0;//起步计数

g_nStartSpeed=20;

g_nStartTime=3;

g_nSpeedMax_Int=15;

g_ntempcount=0;

g_timecount=0;

g_fLeftMotorOut=0;〃左轮电机输出

g_fRightMotorOut=0;//右轮电机输出

g_fAngleControlOut=0;//角度输出控制量

g_fSpeedControlOut=0;//速度控制输出量

g_fDirectionControlOut=0;〃方向控制输出量

g_nLeftMotorPulseSigma=0;

g_nRightMotorPulseSigma=0;

count=0;〃脉冲计数

g_fCarSpeed=0;

g_nSpeedControlPeriod=0;

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第七届全国大学生智能汽车竞赛技术报告

g_nCarSpeedSet=34;//期望速度！！！！！！！！！！！！！

g_nCarSpeedSet_temp=g_nCarSpeedSet;

g_fSpeedControlIntegral=0;

g_fSpeedControlOutOld=0;

g_fSpeedControlOutNew=0;

//重要参数

g_fSPEED_CONTROL_P=0.95;//速度P参数

g_fSPEED_CONTROL_P_temp=g_fSPEED_CONTROL_P;

g_fSPEED_CONTROL_I=0.0077;//0.0477;〃速度I参数

g_fSPEED_CONTROL_D=0;

g_ANGLE_CONTROL_P=0.2088;//0.26//角度P参数

g_ANGLE_CONTROL_D=0.3030;〃0.00345〃角度D参数

g_ANGLE_CONTROL_I=0.00000;//角度I参数

g_fDIRECTION_CONTROL_P=0.0812;//方向P参数

g_fDIRECTION_CONTROL_D=1.5700;

g_fDIRECTION_CONTROL_I=0.0;

//重要参数

智能车控制软件设计说明

g_fLeftVoltageSigma1=0;

g_fRightVbltageSigmal=0;

g_nDirectionControlPeriod=0;

g_nDirectionControlFlag=1;〃改为0则关掉方向控制

g_nAngleControlFlag=0;

g_fDirectionControlOutOld=0;

g_fLeftRightSub_old=0;

g_fDirectionControlOutNew=0;

g_fDirection_add45min_L=10000;//先赋一个较大的值，以便

初始化时修改

g_fDirection_add45min_R=10000;

g_fDirection_sub18max=-10000;//先赋一个较小的值，以便初

始化时修改

g_fDirection_subl8min=10000;

-38-

第七届全国大学生智能汽车竞赛技术报告

g_nSpeedControlFlag=0;

//

g_fgyroscopestandard=1967;

g_fanglezstandard=1790;//31482868//2970

g_fGyroscopeAngleIntegral=0;

g_nInputVoltageCount=0;

g_nADresult=0;

g_fangleratio=0.1363;

g_cmeumselectnew=0;

g_ckeyvalue=0;

g_nCurveFlag=0;

g_BeepEnableFlag=0;

g_StraitEnableFlag=0;

g_CurveIntFlag=0;

g_StraightAddTime=99;

g_AddSpdPeriod=50;

智能车控制软件设计说明

g_AddSpdPeriod2=50;

for(i=0;i<10;i++)

(

g_lnInputVbltageSigma[iJ=O;

g_nInputVoltage[i]=0;

)

)

voidDelaylOus(void)

(

intii;

for(ii=0;ii<200;ii++)

(

)

)

voidMotorOutput(void)〃电机输出函数

floatfLeft,fRight;

-40-

第七届全国大学生智能汽车竞赛技术报告

staticuint32i,Temp_count=0;

Temp_count++;

if((int)g_nCarSpeedSet_temp==5)〃方向调试

(

fRight=g_fDirectionControlOut+g_fAngleControlOut;

fLeft=-g_fDirectionControlOut+g_fAngleControlOut;

)

elseif(((int)g_nCarSpeedSet_temp==

6)ll((int)g_nCarSpeedSet_temp==7))//6直立调试,7速度闭环

(

fRight=g_fAngleControlOut;

fLeft=g_fAngleControlOut;

)

else〃正常情况

(

fRight=g_fAngleControlOut+g_fDirectionControlOut;

fLeft=g_fAngleControlOut-g_fDirectionControlOut;

/*if(Temp_count%10==0)

智能车控制软件设计说明

if(!((g_fCarAngle>40)ll(g_fCarAngle<-40)ll(g_LoseLineFlag==

DH(L_flag==0)))

(

for(i=(RECORD_PAGENUM*24-2);i>0;i-=2)

|

g_err_rec[i+l]=g_err_rec[i-l];

g_err_rec[i]=g_err_rec[i-2];

)

g_err_rec[OJ=g_fAngleControlOut*100;

g_err_rec[l]=g_fDirectionControlOut*100;

)

}*/

if((ABS(fRight)>l)ll(ABS(fLeft)>l))

(

BEEP_ON;

if((ABS(g_fDirectionControlOut)>=0.4)&&(ABS(g_fAngleCont

rolOut)>=0.6))

-42-

第七届全国大学生智能汽车竞赛技术报告

g_fDirectionControlOut=

(float)(0.4*g_fDirectionControlOut/(ABS(g_fDirectionControlOut))

)；

g_fAngleControlOut=

(float)(0.6*g_fAngleControlOut/(ABS(g_fAngleControlOut)));

)

elseif((ABS(g_fDirectionControlOut)>=0.4))

|

g_fDirectionControlOut=

(l-ABS(g_fAngleControlOut))*g_fDirectionControlOut/(ABS(g_fD

irectionControlOut));

)

elseif((ABS(g_fAngleControlOut)>=0.6))

(

g_fAngleControlOut=

(l-ABS(g_fDirectionControlOut))*g_fAngleControlOut/(ABS(g_fA

ngleControlOut));

)

fRight=g_fAngleControlOut+g_fDirectionControlOut;

fLeft=g_fAngleControlOut-g_fDirectionControlOut;

智能车控制软件设计说明

else

(

BEEP_OFF;

)

g_fRightMotorOut=fRight;

g_fLeftMotorOut=fLeft;

if<(g_fCarAngle>MAXERRANGLE)ll(g_fCarAngle<MINERRA

NGLE)ll(g_LoseLineFlag==1))

(

g_fRightMotorOut=0;

g_fLeftMotorOut=0;

)

if(g_fLeftMotorOut>MOTOR_OUT_MAX)

g_fLeftMotorOut=MOTOR_OUT_MAX;〃输出限幅

if(g_fLeftMotorOut<MOTOR_OUT_MIN)g_fLeftMotorOut=

MOTOR_OUT_MIN;

-44-

第七届全国大学生智能汽车竞赛技术报告

if(g_fRightMotorOut>MOTOR_OUT_MAX)

g_fRightMotorOut=MOTOR_OUT_MAX;

if(g_fRightMotorOut<MOTOR_OUT_MIN)

g_fRightMotorOut=MOTOR_OUT_MIN;

SetMotorVoltage();

)

voidSetMotorVoltage(void)//PWM输出函数

(

#definenPeriod255

uint8nOut;

if(g_fLeftMotorOut>0){〃左轮正转(注意校正左右轮)

MCF_PWM_PWMDTY(O)=0;〃反转清零

nOut=(uint8)(g_fLeftMotorOut*nPeriod);

MCF_PWM_PWMDTY(2)=nOut;

}else{〃左轮反转

MCF_PWM_PWMDTY(2)=0;//正转清零

nOut=(uint8)(-g_fLeftMotorOut*nPeriod);

MCF_PWM_PWMDTY(O)=nOut;

)

智能车控制软件设计说明

if(g_fRightMotorOut>0){〃右轮正转

MCF_PWM_PWMDTY(1)=0;//反转清零

if((g_fRightMotorOut*nPeriod)>255)

nOut=255;

else

nOut=(uint8)(g_fRightMotorOut*nPeriod);

MCF_PWM_PWMDTY(3)=nOut;//+10右轮补偿

}else{〃右轮反转

MCF_PWM_PWMDTY(3)=0;〃正转清零

if((-g_fRightMotorOut*nPeriod)>255)

nOut=255;

else

nOut=(uint8)(-g_fRightMotorOut*nPeriod);

MCF_PWM_PWMDTY(1)=nOut;

voidPWMJnit(void)//PWM模块初始化

-46-

第七届全国大学生智能汽车竞赛技术报告

MCF_GPIO_PUAPAR&=Ox3f;〃驱动芯片使能3

MCF_GPIO_PNQPAR&=Ox3fff;〃驱动芯片使能7

MCF_GPIO_DDRUA1=0x08;

MCF_GPIO_DDRNQ1=0x80;

MCF_GPIO_PORTUAl=MCF_GPIO_PORTUA_PORTUA3;

MCF_GPIO_PORTNQ1=0x80;

MCF_GPIO_PTCPAR=MCF_GPIO_PTCPAR_DTINO_PWMO

IMCF_GPIO_PTCPAR_DTIN1_PWM2;

MCF_GPIO_PTAPAR=MCF_GPIO_PTAPAR」COCO_PWM1

IMCF_GPIO_PTAPAR_1COC1_PWM3;

MCF_PWM_PWMPOL=MCF_PWM_PWMPOL_PPOLO//设置

高电平开始

IMCF_PWM_PWMPOL_PPOL1

IMCF_PWM_PWMPOL_PPOL2

IMCF_PWM_PWMPOL_PPOL3

IMCF_PWM_PWMPOL_PPOL4

IMCF_PWM_PWMPOL_PPOL5

IMCFPWMPWMPOLPPOL6

智能车控制软件设计说明

IMCF_PWM_PWMPOL_PPOL7;

MCF_PWM_PWMCLK=MCF_PWM_PWMCLK_PCLKO//选

择时钟SA

IMCF_PWM_PWMCLK_PCLK1〃选择时钟SA

IMCF_PWM_PWMCLK_PCLK2〃选择时钟SB

IMCF_PWM_PWMCLK_PCLK3〃选择时钟SB

IMCF_PWM_PWMCLK_PCLK4〃选择时钟SA

IMCF_PWM_PWMCLK_PCLK5〃选择时钟SA

IMCF_PWM_PWMCLK_PCLK6〃选择时钟SB

IMCF_PWM_PW