【正文】 輪咬合很好，即避免由于齒輪咬合太緊以致加重負(fù)載，同時(shí)也避免了因過松而出現(xiàn)的在轉(zhuǎn)動中齒輪撞擊的現(xiàn)象，減少電機(jī)的摩擦損耗和噪音。綜合以上考慮, ，而且力臂的材料剛度較大，避免轉(zhuǎn)向時(shí)發(fā)生形變，這樣克服了原舵機(jī)力臂剛度不夠?qū)е碌捻憫?yīng)延時(shí)問題。 ，對于對快速性要求極高的智能小車來說，是影響其速度的一個(gè)重要因素，特別是對于前瞻不夠遠(yuǎn)的智能小車。這種方案信息檢測相對連貫，準(zhǔn)確，使控制程序算法簡單，小車運(yùn)行連貫，穩(wěn)定。本系統(tǒng)采用雙排非均勻排布紅外傳感器探測路面信號。這種方案的布局思路是傳感器在安裝板上的位置是可調(diào)的，先將傳感器排布成為矩形點(diǎn)陣，根據(jù)不同的賽道情況而靈活地作出調(diào)整，就可以設(shè)計(jì)出不同的布局方式而適應(yīng)不同的賽道。將中間兩傳感器進(jìn)行前置的主要目的在于能夠早一步了到車前方是否為直道，從而可以進(jìn)行加速。尋跡傳感器的布局常見的有以下幾種方案 方案一：一字形布局 反射式光電傳感器在小車前方一字形簡單排布。通過將總線頻率超頻到32M來更快更準(zhǔn)確地進(jìn)行控制。 參賽隊(duì)員簽名： 帶隊(duì)教師簽名： 日 期： 目錄 第一章 引言 1第二章 智能車機(jī)械安裝 2 傳感器的選擇與布局 2 舵機(jī)的安裝 3 測速傳感器的安裝 4 后輪驅(qū)動和差速機(jī)構(gòu)調(diào)整 5 底盤高度調(diào)整 5第三章 智能車硬件電路設(shè)計(jì) 6 控制芯片MC9S12DG128B電路設(shè)計(jì) 6 晶振及鎖相環(huán) 6 復(fù)位電路 7 I/O口分配 7 電源管理單元 8 路徑識別單元 9 車速檢測模塊 10 加速度傳感器模塊……………………………………………………………………... 舵機(jī)控制單元 11 直流驅(qū)動電機(jī)控制單元 21第四章 智能車軟件設(shè)計(jì) 13 路徑的檢測 15 轉(zhuǎn)角的控制 15 車速的控制 16 模糊控制設(shè)定速度 16 PID控制調(diào)整速度 18第五章 智能車技術(shù)參數(shù)說明 19第六章 總結(jié) 20參考文獻(xiàn) 20附錄A 程序代碼 I第一章 引言智能小車系統(tǒng)由HCS12微控制器、電源管理單元、路徑識別電路、車速檢測模塊、加速度傳感器模塊、舵機(jī)控制單元和直流驅(qū)動電機(jī)控制單元組成。本系統(tǒng)以飛思卡爾公司的16位微處理器MC9S12DG128為控制核心，并采用CodeWarrior軟件、串口調(diào)試助手及BDM作為調(diào)試工具。各個(gè)部分經(jīng)過MCU的協(xié)調(diào)處理，能夠以較快的速度在指定的軌跡上行駛，在進(jìn)彎道之前能夠提前減速并改變角度，達(dá)到平滑過彎和減小路程的效果。在一字形中傳感器的間隔有均勻布局和非均勻布局兩種方式，均勻布局不利于彎道信息的準(zhǔn)確采集，通常采取的是非均勻布局。值得一提的是，由于縱向的排列不一致，就比一字形增加了多傳感器同時(shí)感應(yīng)的可能性(一字形只可能是所有傳感器同時(shí)感應(yīng)，而八字形則可能出現(xiàn)幾個(gè)傳感器同時(shí)感應(yīng)的現(xiàn)象)。這樣對不同賽道有更強(qiáng)的適應(yīng)性。下面一排用來檢測起跑線，離地面較近，選擇的靈敏度高的接收管。 為了獲得盡量大的前瞻，將光電管架在約18cm的高度，以45176。我們可以通過加長舵機(jī)力臂的方法來彌補(bǔ)這一缺陷。：3 舵機(jī)的安裝圖 測速傳感器的安裝 為了減輕智能車的重量，測速時(shí)盡量選用重量輕精度高的傳感器，因此，本系統(tǒng)車速檢測單元采用日本OMRON公司的E6A2CW3C型旋轉(zhuǎn)編碼器作為車速檢測元件，質(zhì)量為35克。： 測速傳感器的安裝 后輪驅(qū)動和差速機(jī)構(gòu)調(diào)整 由于后輪采用滾珠式差速器，它在實(shí)現(xiàn)差速的過程中會影響后輪的動力傳遞，因此應(yīng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整兩片軸承的壓力以滿足后輪驅(qū)動和差速的要求。調(diào)整的原則是：兩傳動齒輪軸保持平行, 齒輪間的配合間隙要合適，過松容易打壞齒輪，過緊又會增加傳動阻力，浪費(fèi)動力；傳動部分要輕松、順暢，不能有遲滯或周期性振動的現(xiàn)象。因此在很多賽車比賽中，提高速度有效方法就是降低底盤高度。 （3）車速檢測模塊主要作為小車速度閉環(huán)控制的反饋環(huán)節(jié)，該模塊主要采用旋轉(zhuǎn)編碼器作為車速檢測元件。 。 電源管理單元電源管理單元是本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成單元。 。 路徑識別單元光電傳感器檢測路面信息的原理是由發(fā)射管發(fā)射一定波長的紅外線，經(jīng)地面反射到接收管。由于采用了紅外發(fā)射管雙管發(fā)射，電路不易受到普通光源的干擾，能夠準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)檢測。檢測電路的工作原理：由于黑線和白紙對紅外光的反射系數(shù)不同，使光敏三極管上產(chǎn)生不同的電壓降，通過AD對這個(gè)電壓的采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)行處理，根據(jù)AD值的情況來判斷黑線的位置，從而實(shí)現(xiàn)對小車角度和速度的控制。 車速檢測硬件電路圖因?yàn)镋6A2CW3C型旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出方式為電平輸出。此時(shí)只需要測量一定時(shí)間(10ms)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖數(shù)就能準(zhǔn)確計(jì)算出車速。MMA7260和MC9S12DG128B的集成度都很高，使得特征提取測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)大大簡化．在MC9S12DG128B與MMA7260的接口中，首先要考慮噪聲問題．因?yàn)镸MA7260內(nèi)部采用了開關(guān)電容濾波器，有時(shí)鐘噪聲產(chǎn)生，所以需要在MMA7260的XOUT、YOUT和ZOUT三個(gè)輸出端分別接RC濾波器，． 加速度傳感器硬件電路圖 舵機(jī)控制單元本系統(tǒng)舵機(jī)控制單元采用組委會提供的Futaba公司S3010型舵機(jī)作為智能車方向控制部件。 轉(zhuǎn)向伺服電機(jī)控制電路舵機(jī)的控制信號線與MC9S12DG128的PWM3口相連，為提高舵機(jī)的精度，加大PWM信號控制范圍，將2個(gè)8位PWM信號寄存器合并作為一個(gè)16位的寄存器進(jìn)行輸出。由于功率MOSFET是壓控元件，具有輸入阻抗大、開關(guān)速度快、無二次擊穿現(xiàn)象等特點(diǎn)，滿足高速開關(guān)動作需求，因此常用功率MOSFET構(gòu)成H橋電路的橋臂。而N溝道功率MOSFET，一方面載流子的遷移率較高、頻率響應(yīng)較好、跨導(dǎo)較大；另一方面能增大導(dǎo)通電流、減小導(dǎo)通電阻、降低成本，減小面積。IRF3205的輸出端口OUT1和OUT2分別接驅(qū)動電機(jī)的兩端。本系統(tǒng)程序代碼使用C語言編寫。（3）舵機(jī)控制模塊，驅(qū)動電機(jī)控制模塊：通過直接輸出PWM信號控制。為保證小車一直沿著黑色引導(dǎo)線快速行駛，系統(tǒng)主要的控制對象是小車的轉(zhuǎn)向和車速。為實(shí)現(xiàn)上述控制思想，我們要盡可能的提高路徑檢測的精度，并采用不同的控制方法來控制小車的轉(zhuǎn)角和速度。就可以根據(jù)這三個(gè)值可以算出黑線的準(zhǔn)確位置，具體公式如下式所示：position=（percent[j]*weight[j]+percent[j+1]*weight[j+1]+percent[j1]*weight[j1]）/(percent[j]+percent[j+1]+percent[j1]) （公式2） percent[j]為所占黑線的百分比，weight[j]為當(dāng)前光電管所在位置。使用分段比例控制既方便又可以解決以上兩種問題。調(diào)整舵機(jī)的原則是：小車處于直道，則擺正舵機(jī)。 車速的控制對于車速的控制，我們采用閉環(huán)控制，控制量由IR2104給出，而速度反饋量由編碼器測得。在通過一個(gè)增量式PID調(diào)節(jié)器使電機(jī)的實(shí)際速度盡可能快的接近給定速度。故設(shè)計(jì)輸出變量的模糊集為T(U)={NB,NS,Z,PS,PB}，論域輸出U為{57,59,66,75,88}。注意，在進(jìn)行微調(diào)時(shí)候切忌一次進(jìn)行較大的改動，否則改后無法判斷到底是那條規(guī)則在起作用。反模糊化采用重心法（COG法）。 （公式3） d_error = error1 –vi_PreError。18第5章 智能車技術(shù)參數(shù)說明項(xiàng)目參數(shù)路徑檢測方法（賽題組）光電管車模幾何尺寸（長、寬、高）（毫米）385/240/190車模軸距/輪距（毫米）160車模平均電流（勻速行駛）(毫安)1200電路電容總量（微法）1800傳感器種類及個(gè)數(shù)光電管14個(gè) 編碼器1個(gè)新增加伺服電機(jī)個(gè)數(shù)0賽道信息檢測空間精度（毫米）10賽道信息檢測頻率（次/秒）500主要集成電路種類/數(shù)量LM2576 3片，IR2104 2片 ,B0509S 車模重量（帶有電池）（千克）19第六章 總結(jié)本文基于飛思卡爾公司的16位微處理器MC9S12DG128為控制核心，設(shè)計(jì)了采用光電管來識別路徑的智能車系統(tǒng)。 （3）控制算法分為舵機(jī)控制和車速控制，舵機(jī)控制通過輸出的PWM信號進(jìn)行開環(huán)控制，車速控制采用模糊控制進(jìn)行速度的設(shè)定，采用PID控制調(diào)節(jié)速度。如考慮對舵機(jī)轉(zhuǎn)向加上反饋信號進(jìn)行閉環(huán)控制，使得舵機(jī)的轉(zhuǎn)向更為準(zhǔn)確；采用MOS管驅(qū)動電機(jī)，獲得更好的加速性能；讓預(yù)測算法更加的安全可靠，這樣可以達(dá)到小S彎直沖的效果，大大減小行駛時(shí)間；由于前瞻的限制，速度上和CMOS攝像頭還有差距，所以如果能夠選用性能更好的激光管，提高前瞻，將會大大提高比賽成績。不能總是停留在理論上分析，要多試多跑，通過觀察車子的實(shí)際跑的路線和姿態(tài)來修正參數(shù)。20參考文獻(xiàn)[1]. ――挑戰(zhàn)“飛思卡爾”，2007[2][M]北京，科學(xué)出版社，2001[3][M].北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2002[4][M].北京:電子工業(yè)出版社，2001[5]譚浩強(qiáng).《C語言程序與設(shè)計(jì)》（第二版），清華大學(xué)出版社出版，1999年12月.[6]劉金琨.《先進(jìn)PID控制及其MATLAB仿真》，電子工業(yè)出版社，2003年1月.[7]陶永華.《新型PID控制及其應(yīng)用》（第二版），機(jī)械工業(yè)出版社出版，2003年7月.[8]賈東耀,曾智剛. 基于模糊控制的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)MATLAB 仿真[J].電機(jī)電器技術(shù)2002(5)：25.[9]羅文廣,孔峰. 基于模糊控制的直流無刷電機(jī)調(diào)整系統(tǒng)[J].電子產(chǎn)品世界,2001(1)：3436. [10]，中國計(jì)量出版社，.[11]邵貝貝.《單片機(jī)嵌入式的在線開發(fā)方法的應(yīng)用》（第一版），清華大學(xué)出版社出版，2004年10月. 21附錄A 程序代碼include /* mon defines and macros */include /* derivative information */pragma LINK_INFO DERIVATIVE mc9s12dg128bdefine N 250define N1 50define ini_Angle 565define VV_DEADLINE 1define MM 100define x_led PTAD_PTAD0define y_led PTAD_PTAD1define z_led PTAD_PTAD2byte x_h_last=0。//x向本次采集值的低位//==============byte y_h_last=0。//y向本次采集值的低位//==============byte z_h_last=0。//z向上次采集值的低位//==============byte ch_s=0。unsigned char init_speed。unsigned char percent[15]。int dif,dif1。uchar preposition=5。int error1[100]={0}。uchar speedlevel1。int VV_KIVALUE =20。void initiaPLL(void){ REFDV=1。 } void delay(int n) { int i,j。j0xffff。}void GetADValue(void)。 }void intialPWM(void) { PWME=0x00。//選擇CLOCKSA時(shí)鐘 （） PWMPOL=0xff。 //頻率=CLOCKSB/(PWMPERx+1) =100HZ PWMDTY01=ini_Angle。//選擇CLOCKSB時(shí)鐘 （1MHZ） PWMPOL=0xff。 //頻率=CLOCKSA/(PWMPERx+1) =1000HZ PWMDTY23=0。 //開始輸出高電平 PWMCAE_CAE5=0。 //占空比=(PWMDTYx+1)/(PWMPERx+1) PWME_PWME5=1。 TCTL4 = 0b00000010。 //中斷允許 TC2 =2500。}void Init_io(void){ ch_s=0。0x40:RTI觸發(fā)，比較功能禁止 APCTL1=0x1c。 //0x42:中斷使能，單次轉(zhuǎn)換，選擇AD2,并啟動了轉(zhuǎn)換。//引腳PTA0作為輸出引腳 PTADD_PTADD1=1。//引腳PTA0的壓擺率控制位使能，提供其EMC性能 PTASE_PTASE1=1。//引腳PTA0高輸出能力使能 PTADS_PTADS1=1。 //AD模塊不上電, 快速清零, 無等待模式, 禁止外部觸發(fā), 中斷禁止 ATD0CTL3=0x08。 //禁止數(shù)字輸入