【正文】 ....... 16 時鐘設置 ............................................................................................................ 16 使能 PIT 模塊 .................................................................................................... 16 計算并設定定時器初始值 ................................................................................ 16 使能 PIT 定時中斷 ............................................................................................ 17 ADC 模塊 ............................................................................................................ 17 ADC 設置步驟 ................................................................................................. 17 控制模塊 .................................................................................................................. 18 方向控制 ................................................................................................................ 18 速度控制 ................................................................................................................ 18 電感值處理 ............................................................................................................ 19 北京聯(lián)合大學 畢業(yè)設計 VI 丟失處理 ................................................................................................................ 20 調(diào)試系統(tǒng) ................................................................................................................... 20 調(diào)試工具 ............................................................................................................... 20 上位機軟件 ........................................................................................................ 20 無線串口 ............................................................................................................ 21 PID 參數(shù)整定 ......................................................................................................... 21 結 論 ........................................................................................................................... 24 參考文獻 ......................................................................................................................... 25 致 謝 ........................................................................................................................... 26 附 錄 A ......................................................................................................................... 27 附 錄 B.......................................................................................................................... 29 北京聯(lián)合大學 畢業(yè)設計 1 引 言 近年來，無人駕駛汽車發(fā)展的飛速，所謂無人駕駛汽車就是車可以自動駕駛無需人工控制。國外比較有代表性的是谷歌無人駕駛汽車，通過各種傳感器檢測到其他車輛。國內(nèi)的無人駕駛汽車也發(fā)展的比較快，比較有代表性的就是， 20xx 年的國防科技大學發(fā)明的無人駕駛汽車。無人駕駛汽車有很好的發(fā)展前景，我們不需要再親自開車，就有了更多的時間干其他事情，無人駕駛汽車還可以用于送貨等。但是無人駕駛汽車還有很多難題惡待解決，比如無人駕駛汽車是否可以應對緊急情況，這就需要無人駕駛汽車變得更加智能。本論文詳細介紹了采用飛思卡爾 32位的 MK60DN512ZVLL10作為控制核心，通過檢測道路中心的通電導線的磁場使小車實現(xiàn)自主路徑識別，對研究無人駕駛汽車具有現(xiàn)實意義。其實現(xiàn)了通過電感檢測磁場來獲取賽道信息，并利用獲取的賽道信息來控制舵機轉向，即控制小車行 駛方向。為了讓小車更快的自主循跡并且不沖出賽道，對速度還進行了控制，比如直道加速、彎道減速等。 北京聯(lián)合大學 畢業(yè)設計 2 1 硬件電路 硬件系統(tǒng)主要是由最小系統(tǒng)板，放大電路，主板，電機驅動等組成。在設計硬件電路原理圖與 PCB 時，使用的是 Altium Designer 9。 單片機最小系統(tǒng)板 Kiis 芯片是首款基于 ARM Cortex M4 內(nèi)核的微控制器，基于飛思卡爾創(chuàng)新的90nm 薄膜存儲器（ TFS）閃存技術，具有獨特的 Flex 存儲器（可配置的內(nèi)嵌 EEPROM）。Kiis 芯片融合了最新的低功耗革新技術，具有高性能、高精度的混合信號能力，寬廣的互連性，人機接口和安全外設。 我使用的最小系統(tǒng)板是 Kiis 系列的 MK60DN512ZVLL10，外觀如圖 。 圖 MK60DN512ZVLL10 電源模塊 電源模塊好比是大廈的基石，小車的穩(wěn)定運行是以電源模塊穩(wěn)定供電為基礎的。為小車供電的是信號為 20xxmAh NiCd 電池，需要提供給單片機、放大電路等 的電源，提供給電機驅動、編碼器等 5V 電源。因此，我們采用了低壓差集成穩(wěn)壓器，低壓差集成穩(wěn)壓器是線性穩(wěn)壓器的一種，相比于傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器、開關式電壓穩(wěn)壓器等有結構簡單、線性度好等優(yōu)點。 LM1117 為了給單片機與傳感器提供 的電壓，我們選用了三端穩(wěn)壓器 LM1117。LM1117 輸出電壓有可調(diào)式和固定式，我們使用的是 固定輸出電壓。對于給傳北京聯(lián)合大學 畢業(yè)設計 3 感器模塊供電電路也是相同的。原理圖如圖 所示。 Vin31Vout2GNDU11117C10104 單片機C8100uC9100u5V 圖 單片機電源 LM2940 硬件電路上多處用到了 5V 的電源，包括電機驅動、編碼器、無線串口等，還提供給了單片機與傳感器的輸入電壓。我們選用了低壓差集成穩(wěn)定器 LM2940 來提供5V 電源，電路原理圖如圖 所示。 Vin12Vout3GNDU2LM2940C1100uC2100u5V 電源C31045V 圖 5V 電源 LM2576ADJ 舵機的額定工作電壓為 5V，為了能讓舵機反應更快、更靈敏，我們通常會增大給舵機的電壓，我們給舵機提供的電壓是 6V，使用的是開關式電源變換器LM2576ADJ， ADJ 的意思就是可以調(diào)節(jié)。可通過調(diào)節(jié) R6 可變電阻來改變輸出電壓。電路原理圖如圖 所示。 北京聯(lián)合大學 畢業(yè)設計 4 Vin1GND3ON/OFF5Vout2FB4U4LM2576_ADJD2C71046VL1331C6470uC4100uR65kR51kC51046V 舵機 圖 6V 舵機電源 主板總體設計 主板總體供電示意圖如圖 所示，實物圖如圖 所示。 7 . 2 V / 2 0 0 0m A h 電 池電 機 驅 動 放 大 電 路 單 片 機 舵 機L M 2 9 4 0 1 1 1 7L M 2 5 7 6 A D J1 1 1 77 . 2 V5 V 3 . 3 V 3 . 3 V 6 V 圖 電源供電示意圖 圖 主板實物圖 電機驅動模塊 智能小車的動力來源于一臺直流電機，電機不僅要有較快的速度，還需要有較高的加速度，因此對電機的轉速要求較高。實現(xiàn)直流電動機正反轉的電路有很多，比較北京聯(lián)合大學 畢業(yè)設計 5 常用的電路就是 H 橋驅動電路，因其形狀類似于字母 ” H” 而得名。 H 橋驅動電路示意圖如下圖所示。從電路圖上，很容易看出，當開關 Q Q4 接通時，電流從左往右流過電機，電機正轉；當開關 Q Q2 接通時，電流從右往左流過電機，電機反轉。由此來控制直流電機的正反轉。 H橋示意圖如圖 所示。 圖 H 橋驅動電路示意圖 但是，當電機運行時，必須要保證 Q Q2以及 Q Q4 不能同時導通，可使用圖 電路示意圖來解決。 圖 H 橋控制電路示意圖 驅動芯片我用的是英飛凌公司的 BTS7960 集成半橋驅動器， BTS7960 有著出色的性能和極高的穩(wěn)定性。使用兩片 BTS7960 搭成一個 H 橋驅動電路，來控制電機。電機驅動原理圖如圖 所示 ，實物圖如圖 所示。 12P3BATT1 2P2MOTOIN2INH3GND1OUT4SR5IS6VSS7OUT8U4BTS7960IN2INH3GND1OUT4SR5IS6VSS7OUT8U5BTS7960R11RES2R12RES2123P4Header 3DISPWM1PWM2R7RES2R9RES2R8RES2R10RES2PWM1 PWM3DISDISC1CAP Pol21 2U1ADM74LS04M3 4U1BDM74LS04M5 6U1CDM74LS04MPWM1 PWM389U1DDM74LS04M1011U1EDM74LS04M1213U1FDM74LS04MPWM2 PWM41 2P1MOTOIN2INH3GND1OUT4SR5IS6VSS7OUT8U2BTS7960IN2INH3GND1OUT4SR5IS6VSS7OUT8U3BTS7960R5RES2R6RES2R1RES2R3RES2R2RES2R4RES2PWM2 PWM4DIS