上海交通大学 工科创1

二、智能小车系统
单片机
开关
电阻
电容
二极管
三极管
…
5V 直流电机
PCB
轮胎
…
小车
此作品主要分单片机处理系统，直流电机驱动模块，步进电机驱动模块等。如图所示，小车的主 要构件是 PCB，即单片机印刷线路板，它是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。 PCB 根据电路层数分类，分为单面板、双面板和多层板。而这辆小车所用的都是最常见的单面板。 单面板上焊接着各种电子元器件，如：单片机、电阻、电容、开关、二极管、三极管等。作为核心处 理器的单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU、随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到 一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，用于处理编程。另外，小车的驱动还需要 5V 的 直流电机、轮胎等基本构件。
else if(CAR_RunTimeCnt <= 235) {
MD0_DIR = ~MD0_DIR; MD1_DIR = ~MD1_DIR; PWM0Soft_NextDutyVal = 0; PWM1Soft_NextDutyVal = 0; }
开始 D→O 于 O 点停顿 2s 于 O 点转向至 OB 方向 O→B 于 B 点停顿 2s 于 B 点转向至 BC 方向 B→C 于 C 点转向至 CO 方向 于 C 点停顿 2s C→O 于 O 点停顿 2s
else if(CAR_RunTimeCnt <= 548)
于 O 点转向至 OA 方向 O→A
于 A 点停顿 2s A → O(反向) 于 O 点使车头转 向∠BOC 范围内
结束
{ MD0_DIR = ~MD0_DIR; MD1_DIR = 1; PWM0Soft_NextDutyVal = 0; PWM1Soft_NextDutyVal = 255;
MD0_DIR = ~MD0_DIR; MD1_DIR = 1; PWM0Soft_NextDutyVal = 0; PWM1Soft_NextDutyVal = 255; }
else if(CAR_RunTimeCnt <= 215) {
MD0_DIR = 1; MD1_DIR = 1; PWM0Soft_NextDutyVal = 255; PWM1Soft_NextDutyVal = 255; }
else if(CAR_RunTimeCnt <= 254) {
MD0_DIR = ~MD0_DIR; MD1_DIR = 1; PWM0Soft_NextDutyVal = 0; PWM1Soft_NextDutyVal = 255; }
else if(CAR_RunTimeCnt <= 380) {
SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY
实践报告
PRACTICE REPORT
报告题目： 自动控制小车——综合设计任务
学生姓名: 占文婷， 徐佳琳， 吴文瑾， 黄柳 学生学号: 5121509139,5130159003,5131509013,5131509124
一、引言
1. 实践课程介绍 工程技术与创新是一门综合了理论和实践的课程。工程技术与创新是原创性科学研究和技术
else if(CAR_RunTimeCnt <= 125) {
MD0_DIR = ~MD0_DIR; MD1_DIR = ~MD1_DIR; PWM0Soft_NextDutyVal = 0; PWM1Soft_NextDutyVal = 0; }
else if(CAR_RunTimeCnt <= 136) {
MD0_DIR = 1; MD1_DIR = 1; PWM0Soft_NextDutyVal = 127.5; PWM1Soft_NextDutyVal = 127.5; }
else if(CAR_RunTimeCnt <= 399) {
MD0_DIR = ~MD0_DIR; MD1_DIR = 1; PWM0Soft_NextDutyVal = 0; PWM1Soft_NextDutyVal = 255; }
else if(CAR_RunTimeCnt <= 2000) {
PWM0Soft_NextDutyVal = 0; PWM1Soft_ = 0; } Else …… ……
五、控制参数的整定
出现的问题
控制参数的整定
在 O 点第一次转弯超出圆圈，是因为小车转弯过 将 D→O 直行时间调小，给转弯留出余地，将 12.4s 程中的仍需有一定行进距离，二小组计算中，将 减小为 10.5s 小车转弯理想化，没有考虑这一方面
0 ~ 124 124 ~ 144 144 ~ 155 155 ~ 235 235 ~ 255 255 ~ 277 277 ~ 526
i.于 C 小车转向，2.2s； j.C→O，8s； k.于 O 停顿，2s； l.于 O 小车转向，1.1s； m.O→A，12.4s n.于 A 停顿，2s； o.A→O，反向，12.4s p.于 O 小车转向，1.3s；
于 B 点转弯角度过大，可能是由于地面粘滞力偏 将 B 点的转弯实践由 1.1s 缩小至 0.9s 小的原因
B→C 的直行段远超出规定距离，可能是因为速度 将 B→C 段时间缩小至 15s 并未完全成比例变化，或者由于人工贴路线，导 致 BC 段长度大于 2.4m
小车在 C 点无法进行转弯，可能是由于先减速至 使小车在 C 点先转弯后停顿 零，突然要求加速，由于惯性和摩擦力以及地面 粘滞力太大，导致无法转弯
MD0_DIR = 1; MD1_DIR = 1; PWM0Soft_NextDutyVal = 255; PWM1Soft_NextDutyVal = 255; }
else if(CAR_RunTimeCnt <= 538) {
MD1_DIR = ~MD1_DIR; MD0_DIR = ~MD0_DIR; PWM0Soft_NextDutyVal = 0; PWM1Soft_NextDutyVal = 0; }
四、程序设计
if(TIME_100mSEC_Flag) {
if(CAR_MoveEN) {
CAR_RunTimeCnt++;
if(CAR_RunTimeCnt <= 105) {
MD0_DIR = 1; MD1_DIR = 1; PWM0Soft_NextDutyVal = 255; PWM1Soft_NextDutyVal = 255; }
以下对主要的几个模块加以说明： 1.电源模块： 由于小车采用电池供电，最小系统有单片机、晶振电路、复位电路、电源的转换电路。
2.电机驱动模块： 使用芯片驱动电机，芯片可以直接通过电源来调节输出电压，可以直接用单片机的 IO 口提供信号， 而且带有使能端，方便调速，电路简单，性能稳定。芯片可以驱动两个二相电机。 3.单元模块设计： 经过测量，一般四节新南孚电池串联带负载后可提供 5.8V 电压。经过二极管稳压至 5.1-5.2V 后给逻 辑器件供电并给系统提供高电平标准。本组小车用的是可充电电池，帮助循环使用，节能环保。 4.主控芯片： 使用 Mega16L 接电机驱动芯片的 IN1-IN4，实现对电机驱动芯片的控制，进而控制电机的转动。使用 Mega16L 接 PC0、PC1 接受独立按键信号，实现对小车行进过程中速度的控制。速度进行提前设定， 由于我们小车电机电源没有经过稳压，随着电池电量的消耗，电机电池组的电压逐渐降低，因而小车 速度会发生变化。使得即使电池组电量发生变化，小车也能按预定速度进行。 软件 软件：Keilc51_v702 软件，并向其中添加 STC 单片机，为了下载小车运行程序并让小车进行执行， 还需安装小车 demo 程序、下载线驱动等。 1.编译软件：Keilc51_v702 软件。找到压缩包 Keilc51_v702，解压找到 Setup，改掉属性，安装完全版 本，并填写对应序列号，完成安装后，需添加 STC 单片机。 2.下载程序：下载驱动，后安装烧写程序相关软件 STC—ISP-V483，然后打开程序进行烧写，首先要 注意单片机型号是否正确，还有端口是否正确；打开程序文件后缀为 Hex 的文件，下载。 B 转换口软件：USB-232 转接线驱动程序，于电脑中下载，并于设备管理器中找到合适对应的端
口，使得 USB 转串口线得以应用。
三、方案设计
1.路线：D→O→B→C→O→A→O
2.速度设计：其中 D→O→B 及 C→O→A→O 所用速度皆为最大速度 19.3cm/s，B→C 则为 9.65cm/s。
3.预期时间：
a.D→O，12.4s； b.于 O 停顿，2s； c.于 O 小车转向，1.1s； d.O→B，8s； e.于 B 停顿，2s； f.于 B 小车转向，2.2s； g.B→C，24.9s； h.于 C 停顿，2s；
2.实践内容 五个岛屿（A、B、C、D、O）通过五个桥互连，其相互位置如图所示：
A
O
D
B
C
选择任何一个岛屿作为起点； 设计行进路线，需途径所有的岛屿和桥（至少一次），最后回到 O 岛圆心；
3.实践要求 到达每个岛屿，要停顿 1-2 秒； 途径 0.6 米宽的桥时，小车行驶速度约为途径 0.8 米宽桥的一半； 最后在 O 岛中心停车，车头方向在角 BOC 范围内。
}
else if(CAR_RunTimeCnt <= 636) {
MD0_DIR = 1; MD1_DIR = 1; PWM0Soft_NextDutyVal = 255; PWM1Soft_NextDutyVal = 255; }
else if(CAR_RunTimeCnt <= 656) {
MD1_DIR = ~MD1_DIR; MD0_DIR = ~MD0_DIR; PWM0Soft_NextDutyVal = 0; PWM1Soft_NextDutyVal = 0; }