沈师二队技术报告.doc

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1、第一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛技术报告学校：沈阳师范大学队伍名称：沈师二队参赛队员：曹声嘉王小山徐友带队教师：王庆宇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一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、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中。参赛队员签名：带队教师签名：日期：目录目录I第一章引言11．1设计背景11．2设计目标1第二章硬件实

2、现32.1赛道探测模块32.2电源稳压模块52.2.1电感的选择72.2.2输入输出电容的选择82.2.3二极管的选择82.3电机驱动模块82.4舵机控制模块102.5温度测量模块112.6速度测量模块142.7液晶显示模块15第三章算法分析173．1小车转向控制流程图[2]173．2小车行进处理流程图173．3、温度子系统流程图19第四章总结21第五章技术参数23参考文献25附录27附录A程序源代码27第一章引言1．1设计背景随着计算机技术的发展,微电子技术,网络技术等的快速发展,以嵌入式系统为控制系统的智能产品正在我们的生活中得以应用。近年

3、来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，完善其结构和功能。1．2设计目标本文所介绍的自主寻迹智能车系统主要有两大部分组成,自主式电动和外界环境智能监控系统。首先是自主式寻迹车，其主要工作特点是工作环境的不确定性，因而对系统能的要求更高，需要小车具有自主寻迹行动功能、对外感知能力以及局部的自主规划能力等。基于以上考虑，我们用一片MCU

4、来制作完成一辆自主式电动智能车。智能车采用电池驱动、PWM波调整速度。小车可以用传感器感知道路的环境，通过自我判断对环境进行探测，并做出相应的反映（如弯路识别）。这样的控制系统如果加以完善可以应用在多项领域中，如：应用在公交车系统的智能控制中，环境的温度测量中等。外界智能监控系统。该系统由两个系统组成：温度测量系统和速度测量系统。在温度采集中，最重要的就是对电机温度的采集，温度测量模块采用DS18B20，DS18B20是美国DALLAS公司生产的可完全替代DS1820的全新型单线数字式温度计与其外围电路一起构成温度的测量和显示系统，该器件能够准

5、确的采集电机的温度值，并将温度显示出来，超出规定的温度，智能车会发出报警。在速度测量系统中，速度测量模块主要采用3144霍尔器件，用它可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。当小车轮子上的磁铁的磁场的南极（S极）接近霍尔电路外壳上打有标志的一面时，作用到霍尔电路上的磁场方向为正，北极接近标志时为负。获取磁场变化的信号次数并应用有效的软件算法来测出小车的行进的速度，并将其显示在液晶显示屏上。由此可知，自主式寻迹小车对各个层次的研究和对其他相关领域的开发都有一定的参考价值。本设计介绍了一个自主探测寻轨智能小车,小车以Motorola公

6、司MC9SDG128作为核心控制器,以脉宽调制(PWM)控制方式控制电机,采用tcrt5000传感器件,采用红外寻迹走法,通过数据的采集对小车的走向进行修正控制。通过外部数据采集系统对电机的温度和车速进行测量，并用液晶显示模块显示。实现以下几点功能：1.实现小车在规定路面上面稳定的寻迹行驶2.实现小车在不同路况下的加速和减速3.实现小车出道时情况的紧急处理4.实现小车在行驶时对行驶速度的检测和显示5.实现小车在行驶时对电机温度的检测和显示第二章硬件实现该设计方案的总体结构主要分为以下五部分:控制模块，直流电机驱动和控制模块，赛道探测模块,车速和

7、温度测量模块,液晶显示模块。总体结构图如下:图12.1赛道探测模块光电传感器模块的重要功能是对路面进行检测探测。路面轨迹的原理是：光线射到路面并反射。由于黑线和白线的反射系数不同，可根据接收到的反射光强弱判断是黑线还是白线。方案一：可见光发光二极管与二极管组成的发射-接收电路。这种方案的缺点在于其他环境光会对光敏二极管的工作产生很大的干扰，一旦外界光亮条件改变，很可能造成误判和漏判；虽然采取超高亮发光二极管可以降低环境光源干扰，但又增加了额外的功耗。方案二：采用红外反射式探测，即用已调的红外线垂直射到板面，经反射后转换为电信号送入单片机处理，这

8、是一种很广泛的应用，使用红外接近开关，再没检测到黑线时Uo输出为高电平，在检测到黑线时Uo将与传感器内部电路断开，因而加一个上拉电阻，如图2所示，此时