同济方舟技术报告

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1、第五届全国大学生“飞思卡尔"杯智能汽车竞赛技术报告学校：同济大学队伍名称：同济方舟参赛队员：谢乐寅李婕刘秋雨邵龙彪胡涛带队教师：罗峰曹静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五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛关保留、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屮。参赛队员签名：带队教师签名：日期：目录II第一咅弓I言I第二章机械鸟需二［二二二二二二二二二二［二二二二

2、二二二II二二二二二二二二32」架桥方案的选取32.1.1运用滑动模式32.1.2运用折龛模式42.1.3运用联合车体的折叠模式42.2大车构成52.3拖动系统82.3.1电机一拖动系统82.3.2电机二拖动系统9第三章电方案概述113」光电道路识别方案113.2超声波传感器113.3角度传感器133.4ZigBee133.3.1ZigBee协议简介133.3.2ZigBee网络拓扑形式15第四章电路设计184」核心控制器模块184.1.1MC9S08QE128功能概述194丄2最小系统电路设计204.2电能分配模块224.2.1LM2596-5.0开

3、关稳压电路224.2.2LM1117三端稳压电路234.2.3MC34063DC-DC升压电路24第五章控制算法详解275.1障碍物检测：275.2架桥动作规划295.3小车自动泊车逻辑305.4参演小车主函数逻辑325.4.1架桥大车的主函数逻辑325.4.2小车的主函数逻辑355.5ZigBee网络调度逻辑39第六章结论41参考文献I附录II附录一II附录二III第一章引言本论文按照第五届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛创意组比赛的要求,按照组委会确定的“抗震救灾，绿色家园”的主题，整个系统展示地震发生过后，两辆救援小车通过层层障碍，最后在口动

4、架桥车的帮助下越过天堑，成功抵达安全救援地点的过程。在机械方面我们采用了大赛要求的VEX套件，通过巧妙的设计,搭建了伸缩自如、功能强大的自动架桥车；在控制方面采用飞思卡尔公司的MC9S08QE128芯片，结合超声波测距传感器、光电巡线传感器、红外光电开关、角度传感器等，使救援小午和架桥车-变得耳聪目明，身手矫捷。系统的调度采用无线传感器网络ZigBee技术，这次组建的是星型网络。ZigBee的引入让系统成员拥有互相交流的能力，保证系统灵活顺畅的运行。本队采用飞思卡尔公司8位处理器MCS9S08QE128作为核心控制器，此芯片功能丰富，性能强大，可以同时

5、进行信号处理和电机控制，在算法设计上有更大的空间和更灵活的方案。在基本的路径识别方面，本队采用光电传感器，经过创新设计，成功解决了传感器探测距离和探测精度的问题，使本队小车能够精确识别线路,还有着极高的稳定性和抗干扰能力。转向机制采用差动转速实现，小车车体庞大但转向不失灵活。结合这次创意赛的主题，我们制作了一个系统：代表救援队伍的两辆小车和拥有架桥绝活的工程大车。作为出没于地震灾区的救援车，我们的小车可谓身手矫捷,耳聪冃明。胸前配置的超声波传感器，保证了小车能对前面随时可能出现的障碍物进行感知，并进行避开障碍；当小车登上高地，还可以开启右侧放配置的红外

6、光电开关探测河谷，深沟等天险；同时，小车上搭载的ZigBee节点还能把小车的位置信息和当前碰到的环境状况适时的传递给主节点，主节点根据需要，派遣其他工程救援车（自动架桥车）对其进行救援。同样，我们的自动架桥车也可谓是身负绝活:在结构上，采用VEX公司的车模套件，高强度的机械特性保证了伸展的手臂能够承载其他车辆的通行；链条齿轮的灵活使用，让机械手臂可以做出较远的舒展；同时，角度传感器等的采用，实现了对机械手臂伸展和收缩的精确控制。人车采用VEX公司提供的巡线传感器控制行走，采用超声波测距传感器实现对沟壑的判断。为了实现对ZigBee网络的充分利用，在表演

7、的后面部分，我们还加入了泊车指示灯一一当救援的两辆小车闯过障碍物，越过天险，抵达安全地带，在泊车指示灯的指示下，两辆小车分别泊入预定的车位。本次系统设计中用作调度的ZigBee网络是契合这次“抗震救灾”的主题所选择的。ZigBee网络作为一种移动自组建网络，可以广泛用于抗震救灾的场合，具有很大的现实意义。比如破坏力非常大的地震发生后，通讯中断，道路破坏，外界对于险情依然频发的灾区情况一无所知。这时候，可以采用空投无线传感器节点到灾区，利用其自组建网络的特性，实现一定范围内的通讯。如果结合一台卫星通讯工具，把一定范围内的数据情况传递出去，外界就可以对灾区

8、内部一片区域的情况进行监控。同时，如果随后进入的救援人员随身携带无线传感器节点设备的话，先前组