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基于飞思卡尔16位单片机电磁型智能小车的设计-毕业设计论文.doc
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本科毕业论文
基于飞思卡尔 16 位单片机电磁型智能小车的设计
BASED ON FREESCALE 16-BITMICROCONTROLLER
SMART CAR DESIGN
学院(部): 机械工程学院
专业班级: 机设 09-12
2013 年 月 日
安徽理工大学毕业设计
基于飞思卡尔 16 位单片机电磁型智能小车的设计
摘要
本文是以飞思卡尔智能车竞赛为背景设计的一个智能小车运行系统。本系统
是以飞思卡尔 MC9S12XS128 单片机为核心通过传感器识别道路的智能车控制
系统。本文着重阐述了道路信息的获取,处理和识别过程,并设计出 PID 控制器,
运用有效的控制算法对智能小车进行控制,使智能小车能准确快速地对道路进行
跟踪。该系统通过光电传感器获取当前道路信息,通过有效的数字图像处理算法
对原始图像进行处理,对主要的有用信息进行分析和提取。在智能小车运动的控
制中,对小车的转向和速度采用 PID 控制算法,控制表来对智能小车进行转向和
速度控制。
关键词:单片机,智能小车,PID 控制算法
安徽理工大学毕业设计
Based on Freescale 16-bit microcontroller smart car design
Abstract
It is based on freescale intelligence car competition as the
background design of a smart car running system in this article. This
system is based on freescale MC9S12XS128 single-chip microcomputer
as the core through the sensors to identify road intelligent car control
system.The article focuses on the acquisition,processing and recognition
of the target path information.The Fuzzy controller using an effective
controlling algorithm for intelligent vehicle control makes the smart car
track the road fast and accurate.With the CCD camera the system obtains
the current road information and deal with the original image,the main
useful analysis and information extraction through effective digital image
processing algorithms.According to the motion rules of the intelligent
vehicle,fuzzy control algorithm and fuzzy PID algorithm can be applied
to control the steering and speed of the intelligent vehicle
separately.Fuzzy control rules can be generated according to the
requirement of the path tracking,which is followed by the generation of
the fuzzy control table,then the steering and motion speed of the
intelligent vehicle can be regulated after querying the fuzzy control table
according to the path information which is already inquired.
KEYWORDS:mcu, smart car , PID,
安徽理工大学毕业设计
目录
摘要(中文) ------------------------------------------------------------------------------I
摘要(外文) -----------------------------------------------------------------------------II
1、绪论 -------------------------------------------------------------------------------------1
1.1 智能汽车赛事概况-------------------------------------------------------------1
1.2 课题研究现状-------------------------------------------------------------------1
1.3 本课题的研究内容-------------------------------------------------------------2
2、智能车原理 ----------------------------------------------------------------------------3
2.1 直立行走任务分解-------------------------------------------------------------3
2.2 车模直立控制-------------------------------------------------------------------4
2.3 车模速度控制-------------------------------------------------------------------8
2.4 车模方向控制 -----------------------------------------------------------------10
2.4.1 道路电磁中心线的偏差检测 ---------------------------------------10
2.4.2 电机差动控制 ---------------------------------------------------------10
2.5 车模倾角测量 -----------------------------------------------------------------11
2.5.1 加速度传感器 ---------------------------------------------------------11
2.5.2 角速度传感器-陀螺仪 -----------------------------------------------12
3、智能车硬件设计与软件设计 ------------------------------------------------------16
3.1 智能车硬件设计 ---------------------------------------------------------------16
3.1.1 整体电路框图 ---------------------------------------------------------16
3.1.2 单片机最小系统 ------------------------------------------------------17
3.1.3 倾角传感器电路 ------------------------------------------------------19
3.1.4 电机驱动电路 ---------------------------------------------------------20
3.1.5 速度传感器 ------------------------------------------------------------21
3.1.6 电磁线检测电路 ------------------------------------------------------22
3.2 智能车软件设计 ---------------------------------------------------------------24
3.2.1 软件功能与框架 ------------------------------------------------------24
3.2.2 单片机资源配置 ------------------------------------------------------27
3.2.3 主要算法及其实现 ---------------------------------------------------28
3.2.4 程序调试与参数整定 ------------------------------------------------36
4、智能车机械设计 ---------------------------------------------------------------------37
4.1 车模简化改装 -----------------------------------------------------------------37
4.2 传感器安装 --------------------------------------------------------------------38
安徽理工大学毕业设计
4.2.1 速度传感器安装-------------------------------------------------------38
4.2.2 电磁传感器安装-------------------------------------------------------39
4.2.3 车模倾角传感器-------------------------------------------------------40
4.3 注意事项 -----------------------------------------------------------------------40
结论 ----------------------------------------------------------------------------------------42
附录 程序代码 ---------------------------------------------------------------------------43
参考文献 ----------------------------------------------------------------------------------48
致谢 ----------------------------------------------------------------------------------------49
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