光电组技术设计报告

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1、第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告学校：中南民族大学队伍名称：混沌骑士参赛队员：姚德翔甘仕举徐睿带队教师：尹建新陈锟吴岭清11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七届“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。111111第一章引言摘要本文以第八届飞思卡尔杯全国智能车竞赛光电平衡组为背景，介绍了直立车模循迹系统。系统设计采用了自顶向下的整体设

2、计思想，以Freescale微控制芯片XS128为核心，并以CodeWarriorIDE为系统的开发平台。硬件部分采用自主设计的主板电路、传感器电路以及驱动电路。传感器电路采用LM358运放实现微弱信号放大，采用速度传感器MMA7260和加速度传感器陀螺仪（ENC-03）实现对车模状态的检测，驱动电路采用集成驱动芯片BTS7960B来实现对电机的有效驱动。关键词：XS128直立控制11第一章引言11第一章引言第一章引言1.1概述全国大学生智能汽车竞赛是以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一种具有探索性工程实践活动，是教育部倡导的大学生科技竞赛之一。该竞赛以“立足培养，重

3、在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学校素质教育，培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神，为优秀人才的脱颖而出创造条件。特别需要说明的是，智能汽车竞赛组委会将电磁组比赛规定为车模直立行走，车模直立行走比赛是要求仿照两轮自平衡电动车的行进模式，让车模以两个后轮驱动进行直立行走。近年来，两轮自平衡电动车以其行走灵活、便利、节能等特点得到了很大的发展。国内外有很多这方面的研究，也有相应的产品。在电磁组比赛中，利用了原来C型车模双后轮驱动的特点，实现两轮自平衡行走。相对

4、于传统的四轮行走的车模竞赛模式，车模直立行走在硬件设计、控制开发以及调试等方面提出了更高的要求本技术报告主要将阐述我们队整个智能车的设计理念和思想，本着交流与共享的原则，我们毫无保留的提供了所有的核心思想及算法理论，希望与大家共同成长交流，因为我们相信思想只有在交流中产能碰撞出火花，技术只有在分享中才能成长进步，希望本文能为下一届同学提供一定帮助。1.2　系统体系结构光电平衡组比赛要求车模在直立的状态下以两个轮子着地沿着赛道进行比赛，这势必增加了控制难度，算法也相对复杂，我们将控制分为三个基本方面：直立控制，速度控制和方向控制，分别进行算法控制，最终将三方面融合实现目标控制。11第一章引言

5、根据功能不同，光电平衡车体系结构大致包括传感器、控制、执行机构、人机接口和电源五大部分。1.控制部分分析传感器数据，提取赛道信息，运行控制算法，向执行机构发出动作信号，控制赛车沿赛道行驶。控制部分主体是单片机XS128。2.传感器部分负责感知外部世界的环境信息和车模自身的状态信息，为小车完成赛道的检测与跟踪以及实现小车的直立、速度和方向控制提供所需的信息。传感器部分包括TSL1401传感器、速度编码器、加速度计和陀螺仪等几个模块。3.执行机构负责执行动作信号，实现车的直立、变速和转向。执行机构包括电机驱动和电机。4.电源部分负责向各部分提供合适的电源，包括电池和稳压模块。5.人机接口实现模

6、式和参数选择、状态指示、实时监控以及数据存储等人机交互功能，包括拨码开关、LCD液晶显示、无线等模块。1.3　论文结构安排本技术报告总共分为七个章节。第一章节是引言，主要介绍研究背景、系统方案和论文安排等。第二章节是系统的硬件设计，分别介绍了硬件的几个基本部分：TSL1401传感电路，加速度计和陀螺仪，编码器和控制器。第三章节主要介绍系统的机械设计，车模改造。第四和第五章节主要是赛车主要技术参数和结论，就车模制作过程整体情况和技术指标做简要说明，以及存在的问题和改进方法。11第二章系统硬件设计第二章系统硬件设计硬件设计是整个系统的基础，只有搭建好了稳定可靠的硬件环境，才能为后续的软件提供帮

7、助，同时硬件设计也能为软件算法提供一种补偿作用，所以说好的硬件设计是系统最初设计的关键。2.1、蓝宙TSL1401线性CCD环境光影响问题试验表明TSL1401线性CCD的输出信号和环境光线密切相关，在自然光条件比晚上灯光下AO引脚输出电压值高出很多，正对着光线比背着光线输出电压高，白炽灯光下比日光灯下输出电压高。因此，同一参数（曝光时间、镜头光圈）难以适应各种环境，在光线较弱环境下的参数在强光下会出现输出饱和，在较强光