飞思卡尔智能车竞赛光电平衡组技术报告

第八届“飞思卡尔”杯全国大学生

智能汽车竞赛

技术报告

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。

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摘要

本文介绍了常熟理工学院物电电磁一队电磁车的成果。智能车的硬件平台采用带MC9S12XS128 处理器，软件平台为CodeWarrior IDE 开发环境，车模采用大赛组委会统一提供的A型车模。

文中介绍了智能车机械结构调整，传感器电路设计，舵机、电机控制算法以及起跑线的检测等。车模以MC9S12XS128单片机为控制核心，以安装在车体前的工字电感作为循迹传感器，采用干簧管检测起跑线，以欧姆龙编码器检测速度信息。车模系统的简单工作原理是MC9S12XS128单片机通过AD口采集电感检测的拟量，并通过算法处理，然后返回值用于舵机控制，根据编码器返回值进行电机的闭环控制。通过串口，借用蓝牙等工具进行舵机PD参数，电机PID的调节，以及整定传感器参数的整合处理。

关键字：智能车、电机PID控制、舵机PD控制、电磁寻线

目录

第一章总体方案设计------------------------------------------------------------------------------------------- 6 第二章智能车机械结构调整与优化 ------------------------------------------------------------------------ 9

2.1 主销内倾 ----------------------------------------------------------------------------------------- 9

2.2 主销后倾 --------------------------------------------------------------------------------------- 10

2.3 外倾角------------------------------------------------------------------------------------------ 11

2.4 车轮安装示意图如下：--------------------------------------------------------------------- 12

2.5 舵机的安装 --------------------------------------------------------------------------------- 12

2.6 舵机安装示意图如下：--------------------------------------------------------------------- 13

2.7 小结 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 第三章电路设计说明 --------------------------------------------------------------------------------------- 14

3.1 电源模块--------------------------------------------------------------------------------------------- 14

3.2 传感器模块------------------------------------------------------------------------------------------ 15

3.3 电机模块 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 15

3.4 舵机模块 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 16

3.5最小系统板设计-------------------------------------------------------------------------------------- 16

3.6系统主板设计----------------------------------------------------------------------------------------- 17

3.7小结 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 18 第四章智能车控制软件设计说明 ------------------------------------------------------------------------- 19

4.1 软件设计总体框架 -------------------------------------------------------------------------------- 19

4.2 电机PID控制------------------------------------------------------------------------------------- 20

4.3 舵机的控制 ------------------------------------------------------------------------------------ 23

4.4 传感器数据的处理 -------------------------------------------------------------------------------- 24

4.5 小结 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 24 第5章开发工具、制作、安装、调试过程说明 ------------------------------------------------------ 25

5.1 软件编译环境 ------------------------------------------------------------------------------- 25

5.2 显示模块 --------------------------------------------------------------------------------------- 25

5.3 蓝牙调试模块 ------------------------------------------------------------------------------- 26

5.4 上位机调试----------------------------------------------------------------------------------- 26

5.5 本章小结-------------------------------------------------------------------------------------- 27 模型车的主要技术参数说明 --------------------------------------------------------------------------------- 28 结论 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 29 参考文献 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 31 附录A：程序源代码 ------------------------------------------------------------------------------------------ 32