智能车控制系统设计

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1、毕业设计目录第一章引言1第二章智能小车设计分析22.1设计要求22.2总体设计22.3方案论证32.3.1传感器设计方案32.3.2控制算法设计方案4第三章智能小车硬件设计53.1机械设计53.1.1车模结构特点53.1.2寻迹传感器布局53.1.3系统电路板的固定及连接73.2电路设计73.2.1传感器电路设计73.2.2测速传感器的设计83.2.3电源管理模块93.2.4驱动模块103.2.5调试模块11第四章智能小车软件设计124.1总体流程图124.2PID控制算法134.3舵机方向控制算法144.4速度控制算法14第五章开发流程165.1单片机资源划分165.2编译环境165

2、.3下载调试16第六章开发总结与心得176.1开发与调试过程176.2开发中遇到的几个典型问题186.2.1电源管理问题186.2.2PID微分误差的问题196.2.3电机电磁干扰的问题206.3总结与展望20参考文献22附录A：研究论文I附录B：程序清单XVII附录C：红外传感器参数说明XXXVI附录D：配件清单XXXVII3毕业设计第一章引言智能小车以飞思卡尔16位微控制MC9S12DG128B为控制器，采用多传感器进行信息采集，运用反射式红外传感器设计路径检测模块和速度监测模块。同时，采用PWM技术，控制舵机的转向和电机转速。系统还扩展了LCD(LiquidCrystalDisp

3、lay：液晶显示屏)和键盘模块作为人机操作界面，以便于智能小车的相关参数调整。此外，PID寻迹算法结合ABS（Anti-skidBrakeSystem.：防抱死系统）技术，使我们的小车能在曲折的赛道上畅通无阻。本设计以智能小车的设计为主线，包括小车的构架设计、软硬件设计，以及控制算法研究等，分为六章。其中，第一章为引言部分，第二章主要介绍了小车的总体设计，第三章对小车的硬件设计进行了详细的介绍，其中包括机械改造，电路设计两大部分，第四章描述了小车的软件设计和相关算法，第五章对使用到的单片机资源作了说明，第六章叙述了我们在设计过程中遇到的问题和解决方法。附录A的研究论文介绍了小车智能行驶

4、的控制算法，附录B为程序源代码清单，红外传感器参数说明见附录C，附录D为小车配件清单。3毕业设计第二章智能小车设计分析2.1设计要求在本次竞赛中，要求所设计的小车具有自动寻迹的功能，能在指定跑道上高速，稳定地运行。跑道为黑白两色。其背景色为白色，跑道中央有一条黑线作为小车行进的依据。很明显，我们要设计的小车是要能沿黑线的正常行驶，并在此基础上，尽量提高小车行驶速度。2.2总体设计系统框架如图1-1所示：3毕业设计如图1-1所示，该智能小车系统主要分为以下四大块：（1）信息采集模块：在该模块中包括有速度信息采集和位置信息采集两个子模块，分别采集小车当前的位置信息和速度信息，并将采集到的信

5、息传给MCU，其核心是传感器。（2）信息处理模块：信息处理模块包括信息处理和控制模块，其核心是MCU，MCU接收到采集来的信号，对信号进行处理后作出判断，并发出控制命令。（3）执行模块：该模块包括了驱动电机和舵机，当接收到MCU的命令后便执行相应的操作，同时信息采集模块又采集到电机和舵机的状态信息，反馈给MCU。从而整个系统构成一个闭环系统，在运行过程中，系统自动调节而达到正确行驶的目的。（4）人机交互模块：在该模块中包含了按键输入与LCD液晶显示，其中按键用于调节小车的工作模式，同时也用于调节小车行驶时所需的一些参数，结合LCD液晶显示，从而使整个小车系统更具人性化2.3方案论证2.

6、3.1传感器设计方案在传感器方案的选择中，有以下两种方案供参考：方案一：使用CCD传感器来采集路面信息。使用CCD传感器，可以获取大量的图像信息，可以全面完整的掌握路径信息，可以进行较远距离的预测和识别图像复杂的路面，而且抗干扰能力强。但是对于本项目来说，使用CCD传感器也有其不足之处。首先使用CCD传感器需要有大量图像处理的工作，需要进行大量数据的存储和计算。因为是以实现小车视觉为目的，实现起来工作量较大，相当繁琐。方案二：使用光电传感器来采集路面信息。使用红外传感器最大的优点就是结构简明，实现方便，成本低廉，免去了繁复的图像处理工作，反应灵敏，响应时间低，便于近距离路面情况的检测。

7、但红外传感器的缺点是，它所获取的信息是不完全的，只能对路面情况作简单的黑白判别，检测距离有限，而且容易受到诸多扰动的影响，抗干扰能力较差，背景光源，器件之间的差异，传感器高度位置的差异等都将对其造成干扰。3毕业设计在本次比赛中，赛道只有黑白两种颜色，小车只要能区分黑白两色就可以采集到准确的路面信息。经过综合考虑，在本项目中采用红外光电传感器作为信息采集元件。2.3.2控制算法设计方案在小车的运行中，主要有方向和速度的控制，即舵机和电机的控制，这