基于MC9S12XS128的二轮直立车设计与实现-论文.pdf

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1、第22卷第2期电子设计工程2014年1月Vol_22No．2ElectronicDesignEngineeringJan．2014基于MC9S12XS128的二轮直立车设计与实现龚晓辉，薄祥岑(中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙410083)摘要：笔者以飞思卡尔16位单片机MC9S12X$128为核心控制器，以二轮玩具车为控制对象，使用ENC一03RC陀螺仪传感器与MMA7361加速度传感器．通过使用匹配滤波算法实现二轮玩具车模倾斜角度的测量。在此基础上。将二轮玩具车直立运动线性分解．设计出直立速度控

2、制器。实现了二轮车直立运行。关键词：MC9S12XS128；ENC03一RC；MMA7361；二轮直立车；匹配滤波中图分类号：TN一9文献标识码：A文章编号：1674—6236(2014)02—0137—03DesignandimplementationoftwouprightcarbasedonMC9S12XS128GONGXiao-hui，BOXiang—cen(InformationScienceandEngineeringInstitute，CentralSouthUnwe~i@，Changsh

3、a410083，China)Abstract：thispaperUSeSFreescale16一bitmicrocontrollerMC9SI2XS128asthecorecontrollerandtwotoycal-asthecontrolobject．Itimplementsthemeasurementoftwo-wheelcar’sanglebyusingtheENC-03RCgyrosensor，MMA7361accelerationsensorandapplyingmatchedfilteri

4、ngalgorithm．Onthisbasis，thetwotoycarsuprightmovementlineardecomposition，designingaverticalspeedcontrollerandthenachieveatwo-wheeledcaruprightoperation．Keywords：MC9S12XS128；ENC03-RC；MMA7361；two-wheeledcar；matchingfilter进入21世纪以来，随着我国城乡经济的高速发展，人们时，利用角度与角加速度

5、的值使电机往前加速．从而保持车生活水平的提高，越来越多的人开始拥有私家车，这在一定模在平衡点直立。程度上造成了日益严重的交通压力。为了解决这一问题，人单独使用角度传感器MMA7361可以测量倾斜角度，再们开始研究新的交通工具。与三轮车，四轮车等交通工具相通过微分可以获得角速度，但是由于其存在一定的噪声，因比，两轮车具有的便于在狭窄空间运行，轻便灵活的车身以此不适合用于直立控制。基于此，本文结合两种传感器，使用及易于存放管理的特点，成为近年来的一个研究热点．具有匹配滤波算法，实现角度与角速度的测量。匹配滤

6、波算法的广泛的运用前景。鉴于此，本文以玩具车模(以下简称车模)原理框图如图1所示。为研究对象。以现代电路电子先进的SMT技术为依托，使用先进的控制理论，对两轮车进行了深入研究。MC9S12XS128是飞思卡尔半导体公司推出的性价比较高的l6位单片机。日本村田公司生产的测量角速度的传感器ENC一03RC价格低廉，配合三轴角度测量传感器图1匹配滤波算法原理框图MMA7361可以实现角度的测量。本文以MC9S12XS128为核Fig．1Structurediagramofthematchingfilteral

7、gorithm心控制器，以ENC一03RC和MMA7361为主要传感器，采用1．2车模的直立控制先进PID算法，设计了直立速度控制器，实现了车模的直立由图1．1可知．通过匹配滤波算法实现了车模角度的平运行。滑．由陀螺仪传感器得到了角加速度的值。车模的直立控制是通过角度负反馈控制，使其实现直立控制。使用比例控制，可1系统总体方案设计以控制车模在平衡点直立[21。但是要保证车模具有较强的抗干1．1车模倾斜角度的测量扰性，具有快速的响应速度．即当车模遇到干扰时能够快速稳通过对倒立摆的研究可以发现，要实现车模的

8、直立控定到平衡点．还需要用到微分控制，即加入车模的角加速度固。制，需要克服车模的重力影响。要做到这一点，必须获得车模这样，使用角度的比例与微分控制可以实现车模快速地稳定在倾斜的角度以及角速度【l】。这样，当车模往后倾斜时，通过得平衡点(车模实际模型待画)。直立控制的原理图如图2所示。到的角度与角速度控制车模电机往后加速．当车模往前倾斜1．3车模的速度控制————为了解决陀螺仪传感器温漂以及传感器安装问题，可作者简介：龚晓辉(199O～)，男