电磁组惠州学院天逆三队技术报告

本人完全了解第九届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关于保留、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。 日期 本文介绍了基于飞思卡尔32位微控制器的基于电磁场检测巡线智能车系给出了理论分析、仿真计算、在线调试的基本开发方法，在比较各种算法的性能特点后，我们确定最终方案，并完成了智能车的制作和调试。论文介绍了整个智能车系统的硬件和软件设计开发过程。使用26作为主控芯片，用安装在车头的磁感应传感器来检测赛道信息，用光电编码器检测车模速度，用干簧管检测起跑线信息。整个系统的工作原理是由磁感应传感器采通过程序设计控制优化算法，控制舵机的转角和电机的转速以达到车模在赛道上的稳定高速行驶。 循 舵 速第一章引 概 第二章智能车机械结构设 轮胎固 第三章智能车硬件电路设 第四章智能车系统软件设 速度决 PID控制算法介 第五章系统调 第六章车模的主要参数及说 第七章总 参考文 附录：源代 本文先从总体上介绍了智能车的设计思想和方案论证，然后分别从机械、接着描述了智能车的制作及调试过程，其中包含本队在制作和调试过程中遇到的问题及其解决方法。本组电磁车使用飞思卡尔野火26作为核心控制单元，使用多传感器大前瞻进行巡线控制，并且检测起跑线。使用了光电编码器对小车速度进行检测。并且增加了液晶屏和键盘以及拨码开关，以便更方便的查看小车数据，修改小车参数，以及修改整体策略。根据采集到的中线信息以及小车速度信息，对小1-1图 图 车模结构图

图 主销后倾是指主销装在前轴，上端略向后倾斜的角度。这与摩托车的前轮向后倾的道理一样，它使车辆转弯时产生的离心力所形成的力矩方向与车轮偏转方向相反，迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中间位置上。由此，主销后倾角越大，车速越高，前轮稳定性也愈好。但后倾角大也会使转向费力，因此主3在两侧安装数量不同的垫片，可以调节主销后倾角。如图2.2.3和图2.2.4所示：图 图 图 图 因为舵机的摆臂越长，当车轮转过相同的角度时，舵机转过的角度越小，即时间越短。我们适当加长舵机臂，不仅提高智能车转弯的灵活度，又不影响其转向时的力度。舵机的安装位置采用站立式固定。这种方式比平躺式的灵活度更高。后轮正压力不足导致甩尾。为了使重心后移，我们尝试了很多传感器支架的搭建方式，使得保证结构稳定的前提下尽量减轻重量。同时，我们把舵机和电池均往后移，达到了预期的效果。图 所以我们要考虑电源的转换效率，尽量降低噪声，防止干扰。比赛规定智能车供电电源只能使用指定型号的7.2V2000hi-d电池供电。而系统单片机需要3.3V7.25V舵机需要6电源。图 的LM2937。基本达到要求。其电路图如3.3图所示：3.3压调到6V，使得舵机工作在6V。如电路图如3.4图所示：3.4如3.5图所示：3.5电机驱动我们采用应用电路比较简单的7970控制。结合外围电路，只需要向芯片第2引脚输入PM7970只能构成半桥，若要实现电机的正反转则需要两片7970且考虑到过弯时两个电机需要一定差速，所以两个电机要分开控制。由于驱动电机的电流比较大，我们在驱动模块上面加上74ls244以保护主控芯片。故我们采用了由4块7970和一块74l244芯片组成的电机驱动模块。如图3.6所示：

3.63.7

始 、3.7图 玻璃干簧图 程序流程我们的智能小车的行驶的前提是有一个准确的赛道信息的输入，通过这个提线算法是智能车至关重要的一个步骤，车之所以能沿着赛道快速奔跑首先要提取出车子与赛道的偏移量得到一个误差，然后将这个误差送给控制器处图 作差法的不足从图可以明显看出当距离X超过一定值时d的大小不再增加反而减小，这种情况就造成了我们所说的丟线。对于大前瞻来说作差法极易导致丟线的情况发生，面对丟线我们就要做丟线处理而丟线处理往往又导致转向为了解决赛道信息提取问题，我们的智能车系统采取单排、多电感精确计Matlab拟合出一个近似于二次函数的曲线。通过电压值的变化和函数对应的映射关系，得到赛道4.3图 拟合曲PID控制是工程实际中应用最为广泛的调节器控制规律。问世至今70来，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。PID积分调节作用：是使系统消除稳态误差，提高误差度。当有误差时，积分调节就进行，直至无误差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间Ti，Ti越小，积分作用就越强。反之Ti加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。图4.4单位反馈的PIDukpekiedtkd

公式机构，这样就获得了新的输出信号u,这个新的输出信号被再次送到感应器以发位置式PIDPID控制器的基本算式（位置算式公式其中x00其中Tkp、Ti、Td为三个待调参数。增量式PID在用计算机控制的离散系统中，PID公式公式两式相减得增量式PID公式5xkkk-1软件开发工具选用的是EmbeddedWorkbenchforARMEmbeddedWorkbench*forARMIARSystemsARM微处理器开发的一个集成开发环境(IAREWARM)ARM开发环境，IAREWARMIAREmbeddedWorkbenchIAR工具，可以大大节图 ·尺寸小，显示尺寸为0.96吋，而模块的尺寸约29.5mm*29.5mm。具有普·耗费更多的单片机资源，通过高精度示波器测量刷新时间，每刷新液晶屏幕上一个变量值需要耗时1s，这对高精度的高实时性的智能车是最大的不利。E刷新变量的耗时巨大的问题可以通过软件解决，即在主函数分时刷新，避免影响主体函数的运行。界面如图5.2所示：图5.2

图5.3图5.4路径检测方法（赛题组车模几何尺寸（长、宽、高（毫米770、245、电路电容总量（微法CCD、6）0赛道信息检测频率（次/秒（1（1（1（1设计机构，组装车模，编写程序，分析问题，智能车终于达到了稳定、快速、简单的性能目标，最终确定了我们的作品。信号采集，传感器这六个模块分别设计，在查找资料的基础上各准备了几套方现在，面对即将到来的大赛，在历时近一年的充分准备以及华南赛区赛的考验之后，我们有信心在全国比赛中取得优异成绩。也许我们的知识还不够凝聚着我们小组每个人的心血和智慧，随着它的诞生，这份经验将永伴我们一生，成为我们最珍贵的回忆。II[M]刘金琨.PIDMATLAB仿真[M].北京.电子工业出版李仕伯,马旭,卓晴.基于磁场检测的寻线小车传感器布局研究[J].吴成东 Labview虚拟仪器程序设计及应用[M].北京:邮电出版社贾翔羽,季厌庸,丁芳.前馈-PID何宝祥,朱正伟,刘训飞,[M]:[M]．北京:谭浩强著．CIIvoid{uint8clk=pll_init(PLL220);led_init(LED1);//LED初始化 (PTE26,GPO //5MS (PTB21GPO1);// (PTB1,GPI, //初始化 拨码开 (PTB1,ALT1|PULLUP); //PORT初始化设置上拉复用GPIO (PTB2,GPI,1); (PTC9,GPI,1); (PTC9,tpm_pwm_init(TPM0,TPM_CH0,10000,0);//10Ktpm_pwm_init(TPM0,TPM_CH1,10000,0);//PTD1-4tpm_pwm_init(TPM0,TPM_CH2,10000,0);tpm_pwm_init(TPM0,TPM_CH3,10000,0);//TPM2,TPM1tpm_pwm_init(TPM1,//ADC初始化adc_init(ADC0_DM3);//adc_init(ADC0_SE2);//adc_init(ADC0_DM0);//adc_init(ADC0_DP3);//adc_init(ADC0_DP0);//adc_init(ADC0_SE1);//E16 // //C5LPTMR脉冲捕捉，捕捉0xFFFF后触发中断请求（需要开中断才执行中断复位函数//TPMtpm_pulse_init(TPM2,TPM_CLKIN0,TPM_PS_1TPM2为脉冲累加，输入管脚为TPM_CLKIN0_PIN(C12)，分频系数为1//初始化PIT定时器中断 //cesu放到中断向量表Referencecommon.handmisc.hset_vector_handler(PIT_VECTORn,cesu);enable_irq(PIT_IRQnPIT0//KEYkey_init(KEY_A);//PID选择}void{ lptmr_pulse_clean(); AD_Handle();//ADturn(PID(AD0_1PID {}{}{}{CCD_GET(ccda);//CCD采集// } { }{// }}voidAD(){int16int16 {v6[i]adc_once(ADC0_DM3,ADC_10bit //ADv2[i]=adc_once(ADC0_SE2,ADC_10bit);v1[i]=adc_once(ADC0_DM0,ADC_10bit);//E21v3[i]=adc_once(ADC0_DP3,ADC_10bit);//E22v5[i]=adc_once(ADC0_DP0,ADC_10bit);//E20 v4[i]=adc_once(ADC0_DM2,ADC_10bit);//E19v0[i]=adc_once(ADC0_SE1,ADC_10bit);}a0=V0=maopao(v0/55AD值}void{uint16KEY_PID=0; {////gpio_set {if(key_check(KEY_A)=={}//LED_Cursor(30,6);{case0:LED_P6x8Char(15,1,'*');jj=key_set((uint16)jj);if(jj>1)jj=1;break;case1:LED_P6x8Char(15,2,'*');a=(float)key_set((uint16)(a*10))/10;break;case2:case3:case4:LED_P6x8Char(15,5,'*');flag10_AD=key_set((uint16)flag10_AD);break;}}} {flash_W(F_PID,SECTOR_PID)flashenable_irq(PIT_IRQnPIT0}}void{uint8i;ccd_si=1;ccd_clk=1;ccd_si=0;ccd_clk=0;{ccd_clk=1;ccd_clk=}ccd_clk=1;ccd_clk=}voidCCD_GET(uint8{uint8i;uint8*p;uint8AvoFlag=0,flag_a=0;uint8//ADuint8//ccduint8//ccd_decccd_incccd_si=1;ccd_clk=1;ccd_si=0; //1us{} ad_one= ad_two=*ccd=adc_once(ADC0_SE14,ADC_8bit);//ad_one*0.4+ad_two*0.6; ccd2_read[0]= avr_ccd=ccd_max=*ccd;ccd_min=ccd_clk=0;{ccd_clk=1; ad_one= a