毕业论文--基于SOPC的自适应平衡车系统设计与实现

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1、大连东软信息学院本科毕业设计（论文）论文题目：基于SOPC的自适应平衡车系统设计与实现系所：＿＿电子工程系＿＿＿＿＿＿＿专业：电子信息工程（集成电路设计与系统方向）学生姓名：＿＿＿＿＿＿＿＿学生学号：指导教师：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿导师职称：＿＿＿＿＿＿讲师＿＿＿＿＿＿＿完成日期：2014年4月28日＿＿＿＿＿＿大连东软信息学院DalianNeusoftUniversityofInformation大连东软信息学院毕业设计（论文）摘要基于SOPC的自适应平衡车系统设计与实现摘要近年来，随着人工智能和电子技术的发展，轮

2、式移动类机器人已经成为机器人学科的一个重要分支领域。双轮自平衡电动车相对于传统的双轴双轮车来说，体积更加小巧，使用起来更加灵活和便捷，甚至可以在较为狭窄的空间内使用。由于直立平衡车受重力的影响，在偏离自身的平衡位置时，会加速其摔倒的过程，只有通过增加额外的回复力，才能使其回到自身平衡位置。这为本课题的研究以及控制方法的实现提供了一个理想的平台。本文的研究内容是基于可编程片上系统（SOPC，system-on-a-programmable-chip）的自平衡车。所以现场可编程门阵列（FPGA，FieldProgrammabl

3、eGataArray）作为平衡车的主控芯片，在QuartusⅡ软件中SOPCBuilder可对所需资源进行配置，NIOSII软核处理器对数据进行计算并输出相应的控制指令。姿态传感器采用MPU6050数字6轴运动姿态传感器，并利用IIC总线协议对姿态数据进行采集。控制算法采用 管路及仪表布置图（PID，PipingandInstrumentsDiagram）控制技术。为了将重点放在研究控制算法上，本车车模采用全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛中E车模作为平衡车车体。通过多次实验来实现无任何人工干预的情况下仍然能保持稳定直立

4、平衡状态，并可以远程遥控进行基本动作，前进、后退、左转、右转等功能。关键词：FPGA，SOPC，IIC，PIDIV大连东软信息学院毕业设计（论文）AbstractDesignandImplementationofAdaptiveBalancedCarBasedonSOPCSystemAbstractInrecentyears,withthedevelopmentofartificialintelligenceandelectronictechnology,wheeledmobilerobotclasshasbecomean

5、importantbranchinthefieldofroboticsdisciplines.Two-wheeledself-balancingelectricvehiclerelativetotheconventionalbiaxialwheelcars,morecompactsize,moreflexibleandconvenienttouse,andevencanbeusedinarelativelynarrowspace.Sincethevehicleuprightbalancedbytheinfluenceofg

6、ravity,itsdeviationfromtheequilibriumpositionwillacceleratethefalloftheprocess,onlybyaddingadditionalrestoringforcetobringitbacktoitsequilibriumposition.Thisstudyandtherealizationofthetaskcontrolmethodprovideanidealplatform.SOPC（system-on-a-programmable-chip）conte

7、ntsofthisarticlearebasedontheself-balancingvehicle.SothemasterFPGA（FieldProgrammableGataArray）chipasbalancedcar,inQuartusⅡsoftware,SOPCBuildercanbeconfiguredtotherequiredresources,NIOSIIsoft-coreprocessorcalculatesthedataandoutputswithcorrespondingcontrolcommands.

8、AttitudesensorusesMPU6050digital6-axismotionsensorpostureandgestureusesIICbusprotocolfordataacquisition.ControlalgorithmusesPID（PipingandInstrumentsDiag