智能车技术报告(共6篇)Word文档下载推荐.docx

1、33寻迹传感器模块.6331寻迹传感器选型.6332使用红外光电传感器方案比较与确定.6333寻迹模块传感器固定方案及电路图.834舵机控制模块.10341舵机HS-925简介.10342舵机工作原理及控制.10343用MC9S12DG128B单片机PWM模块控制舵机.1035直流电机控制模块.（来自:写论文网:）12351直流电机RS-380H简介.12352电机控制芯片MC33886简介.13353直流电机的控制电路设计.13354控制直流电机PWM波频率选择及确定.16355车模转速与PWM波形占空比的关系.1836测速传感器模块.19361测速集成霍尔传感器A44E.19362霍尔传感

2、器A44E的安装、电路连接图及其测速工作原理.2037控制算法模块.20第四章调试过程及车模主要参数说明.2341开发工具、制作、安装、调试过程说明.2342模型车主要技术参数说明.25第五章结论.26参考文献.27附录.1附录A:程序部分源代码.1附录B:采用双舵机实现综合寻迹的研究与实现.1第一章引言智能车辆又称为轮式移动机器人，是一个集环境感知、规划决策、自动驾驶等多种功能于一体的综合系统【1】。当今半导体在汽车中的应用越来越普及，汽车的电子化已成为行业发展的必然趋势。它包括了汽车电子控制装置，即通过电子装置控制汽车发动机、底盘、车身、制动防抱死及动力转向系统等，到车载汽车电子装置，即汽

3、车信息娱乐系统、导航系统、汽车音响及车载通信系统等等，几乎涵盖了汽车的所有系统。据统计，平均每辆车上电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例不断上升，汽车电子的迅猛发展必将满足人们逐步增长的对于安全、节能、环保以及智能化和信息化的需求【2】。智能小车是一个很好的试验模型，对各个层次的研究、仿真都有一定的实用价值。受教育部高等教育司委托，清华大学承办，飞思卡尔公司协办的第一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车比赛给智能小车的开发、研究提供了很好的平台。自准备参加第一届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车比赛以来，经过五个月的时间，在团队成员的共同努力下，车模设计制作进展十分顺利。本智能车模系统以飞思卡尔16

4、位微控制器MC9S12DG128B（Pin80）作为核心控制单元【3】，充分利用微控制器MC9S12DG128B的系统资源，以脉宽调制控制方式【4】控制直流电机和转向舵机，采用红外寻迹走法，利用PID控制算法对小车的转向和速度进行控制修正，完成了传感器信号采集处理、控制算法及执行、直流电机驱动和舵机转向的控制，车模能够完成自动识别路线，稳定平滑行驶，速度理想。本报告共分五章。引言为第一章内容，第二章是Freescale智能车的设计与制作综述，介绍了智能车主要设计思路及实现的技术方案、机械部分的安装、改造和MC9S12DG128B系统电路板的固定与连接。第三章介绍了Freescale智能第一届全

5、国大学生智能汽车邀请赛技术报告车系统模块，包括电源转换模块、寻迹传感器模块、舵机控制模块、直流电机控制模块、测速模块、算法控制模块共六大模块，此模块化设计方案给车模功能带来极大扩展空间。第四章是调试过程及车模主要参数说明。最后一章是结论部分，对智能小车系统方案的实现进行概括，并提出使系统更加完善的新功能扩展。第二章Freescale智能车的设计与制作综述21主要设计思路及技术方案的实现智能车模系统以飞思卡尔16位微控制器MC9S12DG128B（Pin80）作为核心控制单元，充分利用微控制器MC9S12DG128B的系统资源，以脉宽调制控制方式控制直流电机和舵机，采用红外寻迹走法，利用PID控

6、制算法对小车的转向和速度进行控制修正，完成了传感器信号采集处理、控制算法及执行、直流电机驱动和舵机转向的控制，如图示为车模系统控制框图。图车模控制系统框图南京工业大学信息学院电子设计大赛技术报告专业：参赛队员：袁乐乐袁冯杰南京工业大学电子信息工程沈春娟引言根据本次比赛规则的要求,结合“飞思卡尔”的一些要求，本队已经完成了智能车系统的设计、制作、安装和调试。该智能车的设计思路是：首先，通过路径识别传感器采集路径信息，经STC12C5A32S2单片机处理输出控制信号，通过电机驱动控制两个直流电机的转速，实现智能车快速寻迹的目的。利用红外反射式传感器实现小车自动寻迹导航的设计与实现。使用红外反射式传

7、感器感知与地面颜色有较大反差的引导线，从而实现自主式寻迹。利用PWM技术对直流电机进行速度调节，两轮驱动，运用两个直流电机转速差异进行方向的控制调节。本文所述智能车寻迹系统采用红外反射式传感器识别路径上的黑线，通过PWM技术对两个直流电机的速度进行控制，由速度差决定转向的角度，使用开环控制结合PD算法对速度进行简单修正实现直流电机的速度控制。该系统以STC公司的生产的单片机STC12C5A32S2为控制核心，主要由电源模块、核心控制模块、路径识别模块、和直流驱动电机控制模块组成。为了使智能车更加快速、平稳、准确地行驶，本系统将路径识别，车速的快速检测与响应，电机和直流驱动电机的正确控制紧密地结

8、合在一起。技术报告共分为五个部分：第一部分为引言；第二部分是智能车系统设计，介绍智能车总体设计和软、硬件设计及实现方案；第三章是控制算法设计，详述智能车软件实现；第四章是实验验证；第五章是总结。智能车系统设计一硬件设计本系统硬件部分由电源模块、主控制器模块、路径识别模块、和直流驱动电机控制模块组成，系统硬件结构如图所示。1.主控制器模块本系统中，主控制器模块采用STC12C5A32S2单片机。STC公司的单片机STC12C5A32S2主要特点就是功能高度的集中，并且易于扩展，超强抗干扰，超强抗静电，低功耗。拥有2个16位定时器（兼容普通8051定时器T0/T1），2路PCA可再实现2个定时器，

9、拥有8通道、10位高速ADC，速度可达25万次/秒，2路PWM还可当2路D/A使用。该单片机的运算能力强，自由度大，软件编程灵活。支持C语言程序设计、汇编语言程序设计以及C语言与汇编语言的混合程序设计，在系统可编程,无需编程器,无需仿真器，极大地方便了用户的使用，提高了系统开发效率。我们选择这款单片机主要是因为该单片机集成了两路可编程计数器阵列（PCA）模块，可用于脉宽调制（PWM）输出，来控制车轮的转速。2.电源模块本系统中，为满足智能车各部分正常工作的需要，本系统采用12V25C航模电池，通过外围电路的整定，电源被分配给各个模块。电源模块分为两个部分，为了保证控制核心的稳定性，单独供电，主

10、电路板供电采用7805集成稳压块，该集成电路输出电压稳定，加之直流供电，不需要复杂的滤波系统。缺点发热量大，电能利用率低，所以7805可以满足系统要求。电路如图所示：直流电机驱动电源采用LM317T可调三端稳压电路，该电路可以调节输出电压，由于L298n存在压降，使用可调稳压模块可以方便调节电机的电压，控制转速，最大电流2A，由于散热量大，加装散热片。电路图如图所示：3.路径识别模块本系统的路径识别模块采用收发一体的红外反射式光电传感器RG149作为路径的基本检测元件。该器件对黑白反应灵敏，几乎不受自然光线影响，反馈的电信号稳定，RG149的封装比较适合稠密排布，硬件电路简单且易于实现。下图为

11、其硬件原理图。如图所示，发射管串接一330?的电阻，向反射平面发出红外光，如果红外光被黑色路径吸收，则LM339比较器的3号脚将呈现高电平电平，通过与2号脚设定的参考电平比较，产生高电平输出；相反则产生低电平输出。LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，失调电压小，典型值为2mV。还可以组成高压数字逻辑门电路，并可直接与TTL、CMOS电路接口。路径识别模块的安装如下图所示，9个RG149按“一”字形排列在电路板上。由于标准大赛跑道的黑色轨迹的宽度为，选择每个光电管的相互间隔为2cm，依次排开。如此可能出现两个光电管同时检测到黑线，从而增加了光电管检测区间，相应地提高了识别精度。整个路径

12、识别模块电路板安装在车头的两个支架上。电路板安装越靠前，则智能车的预瞄性能越强，检测连续弯道的效果突出；越靠后安装，智能车的直道稳定性越好。因此“一”字形的排布以及这种安装可以应对灵活多变的跑道。图光电传感器排布图本系统的路径识别电路是开关量输出，因此路径信息可以通过简单电平分析得到。参考本次比赛赛道说明，系统中将十一个光电管的检测范围划分成17个区间，所以本系统对路径的识别共有18种电平状态。由此可以简化软件设计，从而缩减路径判断的时间，进而迅速控制车子转向。4.车速检测模块本系统的车速检测模块采用LM2907芯片，LM2907为集成式频率电压转换器，芯片中包含了比较器、充电泵、高增益运算放

13、大器，号转换为直流电压信号。LM2907工作原理：+vi+当输入电压ui0时，比较器的输出使阈值开关电路转向上限阈值电平3/4V+，此时给电容c1和c2充电的电流源ic接通。当电容器c1充电到3/4V+时，ic又被断开，此后电容器c1保持这个电平直到输入电压变为负值。当输入电压ui0时，给电容c2充电并为c1放电的电流源iD接通，当c1从3/4V+放飞思卡尔智能车的设计制造与调试摘要本文以制作飞思卡尔智能车为背景介绍智能车自动循线控制系统方案。文中主要介绍了智能车的整体框架、硬件设计、摄像头图像采集模块、编码器速度采集模块、执行模块电路设计、电源管理模块以及系统软件设计。在硬件设计方面，结合选

14、用芯片的要求，自行设计实现了系统的电路板，实践证明，该电路板较好的集成了智能车所需电路，使得整车的集成度提高，性能更加可靠。软件系统以Freescale16MC9S12XS128作为系统控制处理器，采用CCD摄像头获取实时赛道信息，通过边缘检测方法提取赛道黑线，求出小车与黑线间的位置偏差，采用PD控制算法对舵机转向进行控制。经过实践证明，该套方案能够使智能汽车稳定并且快速运行。关键字：飞思卡尔单片机；摄像头信息处理；1引言智能车是当今车辆工程领域研究的前沿，它体现了车辆工程、人工智能、自动控制、计算机等多个学科领域理论技术的交叉和综合，是未来汽车发展的趋势。本文所述的自主寻迹模型车制造是基于F

15、reescale16MC9S12XS128单片机来开发并实现的，系统采用CCD摄像头识别道路中央黑色的引导线，自动控制小车前进和转向，从而实现快速稳定的寻线行驶。为保证智能车在行驶过程具有良好的操稳性和平顺性，控制系统对转向舵机控制和直流电机驱动控制提出了较为理想的解决方案，用来实现安全过弯和快速通过直道。2整车设计思路控制系统智能车的工作模式如图1所示：CCD传感器拍摄赛道图像并以PAL制式信号输出到CCD信号处理模块进行二值化并进行视频同步信号分离，二值化后的数据和同步信号同时输入到MC9S12XS128控制核心，进行进一步处理以获得图像信息；通过光电转速传感器检测车速，并采用MC9S12

16、XS128的输入捕捉功能进行脉冲技术计算速度和路程；通过片上AD检测电池电压；舵机转向采用分段PID控制；电机转速控制采用PID控制，通过PWM控制驱动电路调整电机的功率；而车速的目标值由默认值、运行安全监控和基于路径记忆的优化策略综合控制。电源模块为了保证各个部件的正常工作，电源的供给是十分重要的，需要对配发的标准车模用蓄电池进行电压调节。单片机系统、摄像头、车速传感器电路等各个电路的工作电压不同，需要想办法来使得电压满足各自的要求，本次智能车制作的过程中利用了升压或降压的芯片来达到各模块的要求。5v电源本次智能车使用的5v稳压芯片是LM7805。LM7805的优点是转换效率低输出波纹小,而

17、且稳定，对于电源要求比较高的元件适合。同时我们将摄像头编码器等5v电源直接做到了电路板上，这样连接方便，干扰小而且连线也少电路显得整洁。6v电源舵机的响应速度与其电源电压有关。因此，为了获得更快的响应速度，舵机的供电采用其工作上限电压+6V，舵机的工作电压为4-6v因此，为了稳定起见我们给舵机也做了稳压电路，器件选择的是LM2941.原理图如图3图3电机驱动模块本次智能车在电机驱动模块方面我们自己用场效应管自行搭建了H桥电路，作为电机驱动。下图4就是一种简单的H桥电路，它由2个P型场效应管Q1、Q2与2个N型场效应管Q3、Q4组成，所以它叫P-NMOS管H桥。桥臂上的4个场效应管相当于四个开关

18、，P型管在栅极为低电平时导通，高电平时关闭；N型管在栅极为高电平时导通，低电平时关闭。场效应管是电压控制型元件，栅极通过的电流几乎为“零”。正因为这个特点，在连接好下图电路后，控制臂1置高电平、控制臂2置低电平时，Q1、Q4关闭，Q2、Q3导通，电机左端低电平，右端高电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机正转。控制臂1置低电平、控制臂2置高电平时，Q2、Q3关闭，Q1、Q4导通，电机左端高电平，右端低电平，所以电流沿箭头方向流动。设为电机反转。图4：简单的H桥电路当控制臂1、2均为低电平时，Q1、Q2导通，Q3、Q4关闭，电机两端均为高电平，电机不转；当控制臂1、2均为高电平时，Q1、Q2关闭

19、，Q3、Q4导通，电机两端均为低电平，电机也不转，所以，此电路有一个优点就是无论控制臂状态如何，H桥都不会出现“共态导通”，很适合我们使用。图5是由与非门CD4011组成的栅极驱动电路，因为单片机输出电压为05V，而H桥的控制臂需要0电压才能使场效应管完全导通，设PWM1输入05V时，11引脚输出电压为0，前提是CD4011电源电压为。故CD4011仅做“电压放大”之用燕山大学里仁学院智能车光电组技术方案朗朝见龙悦朱波XX-3-6第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章目录比赛规则及注意事项.3器材限制规定.3有关赛场的规定.3分赛区、决赛区比赛规则.3智能竞赛车模的规定.6电路器件及控制驱动电路限制.6赛道基本参数.7主要设计思想.10赛道的主要特征和控制策略.10赛车硬件设计概述.11赛车软件设计概述.11赛车机械结构的调整和改造.12舵机的安装.12后轮差速的调整.13赛车系统硬件设计.14处理器最小电路.14驱动模块.15速度传感模块.21电源模块.21辅助调试模块.24赛车系统控制算法.24电机转速控制.24赛道信息处理.