【精品】智控大赛论文---队长张定思

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1、能控制设计大赛自平衡载物小车所在单位:华南理工大学自动化学院作者:张定思自动化07自动化07吴毅彬自动化07目录摘要4一、方案论证与比较51.1控制器部分51.2换向部分51.3自平衡部分6二、系统的具体设计及实现62.1系统总框图62.2硕件设计62.2.1电源模块82.2.2道路信息采集模块82.2.3电机驱动模块和舵机驱动模块92.2.4串口模块102.2.5无线串口模块102.2.6IC卡模块112.3软件设计132.3.1道路信息采集策略132.3.2速度控制策略142.3.3方向控制策略152.3.4自平衡控制策略16三、测试、结果及分析173.1基本功能173.2发挥功能部分1

2、7四、总结171820附录一、完整的系统原理图附录二、完整的系统源代码自平衡载物小车设计任务制作一载物小车，车上放一平板，平板倾角可以调节（前后倾角），长10cm,宽5cm。板上放一元硬币，平板上表面耍求视觉平整，并且贴标准透明宽胶布（评审现场将由工作人员对小车上表面重新贴一遍），周围不得加设围栏。小车载物从始点出黑线指引经特制道路到达终点。物体每掉落一次，时间加5s。从掉落处重新出发（若从上坡处掉落从坡底出发），与前段耗时累积。要求时间尽量短。（道路屮间有若干坡道。道路长5m宽50cm,小车长度小于15cm,宽度小于10cm，坡度小于40度。道路不一定为直线，超点和终点各有一与道路成十字交

3、叉的黑线，线长20cm,宽2cmo）二、设计要求1.基本要求：1）车上安装平板可根据路面自动调节角度。2）小车可根据黑线指引识別道路。3）小车载物完成任务总耗时不超过25so4）计时规则：t（总耗时）n（基本耗时）+n*5o时间要求尽量快。t（基本耗时）为不考虑罚时和物品掉落后延误时间的小车从始点到终点的运动时间。n为小车从始点到终点运动过程屮物品掉落次数。摘要本文介绍了我们在准备第五届华南理工大学智能控制大赛高级组自平衡载物小车的工作成果。本小车硬件平台采用MC9S12DGI28处理器，软件平台为CodeWarnorIDE开发环境，车模采用大赛组委会统一的规格：150mm*100mm,底板

4、采用厚实的木板,在把其他各部分逐步安装上去。文中介绍小车控制系统的软件硬件结构和开发流程。本自平衡载物小车具有口动寻路、口平衡载物台、屏幕实时输出、IC卡开启等功能，具有操作简单、运行平稳、人性化设计、功能强大的特点。木例使川Freescalecompany的33886作为电机驱动芯片，使川1个舵机做前轮换向，再川1个舵机做自平衡载物台。基于LM2596芯片制作成宜流减压系统供电动机运行，还有TXI25系列读写模块，供IC卡开丿1功能。关键字：智能车，自平衡，红外管，转速转向控制方案论证与比较1.1控制器部分方案一：应用MC9S12DG128作为控制器。MC9S12DG128微控制器是Mot

5、orola公司M68IIC12系列16位单片机中的一种，其内部结构主要有单片机基本部分和CAN功能块部分组成，基本结构包括：中央处理器单元HCS12(CPU)、2个异步串行通信口SCI、2个同步串行通信口SPI,8通道输入捕捉/输出比较定时器，1个8通道脉宽调制模块以及49个独立数字I/O口(其中20个具有外部中断及唤醒功能)，在片内还拥有128KB的FlashROM,8KB的RAM和2KB的EEPROM,CAN功能块包括两个兼容CAN2.0A/B协议的msCAN控制器组成，这些丰富的内部资源和外部接口资源可以满足ECU对各种数据的处理、CAN网络数据的发送和接收要求，芯片集成了两个msCA

6、N12模块，能够实现高低速CAN网络的网关节点功能。方案二釆用ATMEGA16作为控制器。ATmegal6是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmegalG的数据吞吐率高达1MIPS/MHz,从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。ATmegal6AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。木系统是一个标准的嵌入式运动系统，

7、对控制器要求高，而且数据采集量大，处理量也大，控制器的好坏对小车的稳定运行有重要影响。综合考虑各方而条件后，决定使用MC9S12DG128作为本系统的控制器。1.2换向部分方案一：使用舵机作为换向驱动。舵机安装方便，直接对前轮输出控制信号，直接方便，较容易实现，而且节省材料。方案二：使用2个电机，分别控制左右边轮子。换向时一边轮子正转，另一边轮子反转。使用这种方法，需要2个屯机，壇加控制难度，2个左右轮子不同