第八届飞思卡尔智能车电磁组技术报告华德思源队
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1.1 大赛简介........................................................................................................ 1 1.2 智能车系统介绍............................................................................................ 2 1.3 章节安排........................................................................................................ 3 第二章 智能车机械调校..........................................................................................5 2.1 前轮调整........................................................................................................ 5 2.2 舵机固定........................................................................................................ 8 2.3 降低虚位........................................................................................................ 9 2.4 差速调整........................................................................................................ 9 2.5 齿轮啮合...................................................................................................... 10 2.6 调整重心...................................................................................................... 10 2.7 零件制作...................................................................................................... 11 第三章 智能车硬件系统........................................................................................13 3.1 单片机最小系统.......................................................................................... 13 3.2 电源模块...................................................................................................... 14 3.3 传感器模块.................................................................................................. 15
3.3.1 传感器的选择................................................................................15 3.3.2 传感器的硬件制作........................................................................18 3.3.3 传感器排布的设计........................................................................20 3.4 起跑线检测.................................................................................................. 23 3.5 电机驱动模块.............................................................................................. 24 3.6 测速装置...................................................................................................... 25 3.7 小车主板设计.............................................................................................. 26 第四章 智能车软件系统........................................................................................29 4.1 软件系统概述.............................................................................................. 29 4.2 时钟模块...................................................................................................... 29 4.3 AD 模块以及信号采集策略......................................................................... 30 4.4 PWM 模块以及控速策略............................................................................... 33 4.5 终点线检测.................................................................................................. 34 4.6 主程序流程图.............................................................................................. 35 第五章 智能车开发平台........................................................................................37 5.1 硬件开发平台.............................................................................................. 37 5.1.1 硬件仿真平台................................................................................37 5.1.2 硬件开发平台................................................................................38 5.2 软件开发平台.............................................................................................. 41 5.3 数学分析平台.............................................................................................. 41 第六章 总结..........................................................................................................XLI
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：哈尔滨华德学院 队伍名称：华德思源 参赛队员：崔开地
李慧清 张环宇
关于技术报告和研究论文使用授权的说明
本人完全了解第八届“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。
关键字：飞思卡尔智能车，K60，蓝牙模块，10mH 电感，经典 PID，IAR6.60
II
目录
摘要............................................................................................................................. II 第一章 引言..............................................................................................................1
参赛队员签名：崔开地
参赛队员签名：李慧清
参赛队员签名：张环宇
带队教师签名：王朋
带队教师签名：胡金龙
日
期：2013 年 8 月 11 日
I
摘要
本文介绍了华德思源队制作飞思卡尔智能车的全部过程。本智能车系统以 飞思卡尔高性能 32 位单片机 K60 为核心，通过 10mH 电感检测赛道导线激发的 20kh 电磁波来引导小车行驶，用编码器来采集小车的速度。赛道的电磁信号我 们先使用精密仪表放大器进行放大，再利用肖特基二极管组成的峰峰值检波电 路将放大后的电磁信号转换为正比于交流电压信号峰值的直流信号，最后通过 AD 采样获取当前传感器在赛道上的坐标。速度控制上，我们使用经典 PID 算法 和鲁棒控制法。此外，为了提高调试的方便性，我们使用了无线蓝牙模块配合 LabView 上位机软件采集赛道信息，并且使用 MATLAB、Proteus 进行辅助仿真。 单片机开发平台为 IAR6.60。
III
6.1 参赛心得.................................................................................................... XLI 6.2 智能车的不足以及改进............................................................................ XLI 参考文献................................................................................................................... XLI 致谢........................................................................................................................... XLI 附录 A：模型车技术参数及特色............................................................................ XLI 附录 B：模型车外形照片........................................................................................ XLI 附录 C：模型.............................................................. XLI 附录 D：模型车程序源代码.................................................................................... XLI
3.3.1 传感器的选择................................................................................15 3.3.2 传感器的硬件制作........................................................................18 3.3.3 传感器排布的设计........................................................................20 3.4 起跑线检测.................................................................................................. 23 3.5 电机驱动模块.............................................................................................. 24 3.6 测速装置...................................................................................................... 25 3.7 小车主板设计.............................................................................................. 26 第四章 智能车软件系统........................................................................................29 4.1 软件系统概述.............................................................................................. 29 4.2 时钟模块...................................................................................................... 29 4.3 AD 模块以及信号采集策略......................................................................... 30 4.4 PWM 模块以及控速策略............................................................................... 33 4.5 终点线检测.................................................................................................. 34 4.6 主程序流程图.............................................................................................. 35 第五章 智能车开发平台........................................................................................37 5.1 硬件开发平台.............................................................................................. 37 5.1.1 硬件仿真平台................................................................................37 5.1.2 硬件开发平台................................................................................38 5.2 软件开发平台.............................................................................................. 41 5.3 数学分析平台.............................................................................................. 41 第六章 总结..........................................................................................................XLI
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：哈尔滨华德学院 队伍名称：华德思源 参赛队员：崔开地
李慧清 张环宇
关于技术报告和研究论文使用授权的说明
本人完全了解第八届“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。
关键字：飞思卡尔智能车，K60，蓝牙模块，10mH 电感，经典 PID，IAR6.60
II
目录
摘要............................................................................................................................. II 第一章 引言..............................................................................................................1
参赛队员签名：崔开地
参赛队员签名：李慧清
参赛队员签名：张环宇
带队教师签名：王朋
带队教师签名：胡金龙
日
期：2013 年 8 月 11 日
I
摘要
本文介绍了华德思源队制作飞思卡尔智能车的全部过程。本智能车系统以 飞思卡尔高性能 32 位单片机 K60 为核心，通过 10mH 电感检测赛道导线激发的 20kh 电磁波来引导小车行驶，用编码器来采集小车的速度。赛道的电磁信号我 们先使用精密仪表放大器进行放大，再利用肖特基二极管组成的峰峰值检波电 路将放大后的电磁信号转换为正比于交流电压信号峰值的直流信号，最后通过 AD 采样获取当前传感器在赛道上的坐标。速度控制上，我们使用经典 PID 算法 和鲁棒控制法。此外，为了提高调试的方便性，我们使用了无线蓝牙模块配合 LabView 上位机软件采集赛道信息，并且使用 MATLAB、Proteus 进行辅助仿真。 单片机开发平台为 IAR6.60。
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6.1 参赛心得.................................................................................................... XLI 6.2 智能车的不足以及改进............................................................................ XLI 参考文献................................................................................................................... XLI 致谢........................................................................................................................... XLI 附录 A：模型车技术参数及特色............................................................................ XLI 附录 B：模型车外形照片........................................................................................ XLI 附录 C：模型.............................................................. XLI 附录 D：模型车程序源代码.................................................................................... XLI