【正文】 要三種電壓，分別是電機(jī)供電 24V、 MCU 供電 陀螺儀 加速度計(jì)供電 、 編碼器 等供電 5V。標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG 接口是 4 線： TMS、 TCK、 TDI、 TDO，分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù) 輸出線。 20xx176。 攝像頭的工作原 理 ：景物通過(guò)鏡頭 (LENS)生成的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器表面上，然后轉(zhuǎn)為電信號(hào)，經(jīng)過(guò) A/D (模數(shù)轉(zhuǎn)換 )轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號(hào)，再送到數(shù)字信號(hào)處理芯片 (DSP)中加工處理，再通過(guò) USB 接口傳輸?shù)诫娔X中處理，通過(guò)顯示器就可以看到圖像了。 通過(guò) MK60FX512VLQ15 MCU 內(nèi)部的 FTM 模塊可以實(shí)現(xiàn) 脈寬 調(diào)制 波形 （ PWM）輸出 。 FTM0CONTROLS[2].CnSC = 0。 I2C 總線支持任何 IC 生產(chǎn)過(guò)程 (CMOS、雙極性）。因此我們需要簡(jiǎn)要的實(shí)現(xiàn)任務(wù)切換算法，所以我們需要使用周期中斷定時(shí)器實(shí)現(xiàn)任務(wù)切換算法。 case 3:{ }sys_t = 0。將兩者結(jié)合，就將陀螺和加表的優(yōu)點(diǎn)融合起來(lái)，得到在高頻和低頻都較好的信號(hào)，互補(bǔ)濾波需要選擇切換的頻率點(diǎn)，即高通和低通的頻 率， 這就是濾波。 for i=0::50 ACCEL_Z = sin(i) + 5*(1+(1(1))*rand(1))。 angle= * (angle + angle_dot * dt) + * ACCEL_Z。 const float dt=。 } M_PWM_output(PWM_L*car_stop_flag, PWM_R*car_stop_flag)。 具體的配置如下： SIMSCGC3 |= SIM_SCGC3_FTM2_MASK。 FTM1SC |= FTM_SC_CLKS(3)?？刂破鞯妮敵雠c輸入誤差的微分很成正比。)%得到數(shù)組輸出 c_1=0。c_2=c_1。 單位階躍信號(hào) kp=80。 } speed_mersure = speed_mersure* + *(float)(Pulse)。 //行采集計(jì)數(shù) int *Line_t = NULL。// 設(shè)定 MDA 目的地址原地址 Line_t = amp。 speed_M_error = speed_M speed_M_old。 同樣在此，我要感謝我們的指導(dǎo)老師們，感謝您這四年來(lái)對(duì)我的教導(dǎo)。為此，也是需要使用 PID調(diào)節(jié)器。 } } } } /***************************************** 場(chǎng)中斷****************************************/ void PORTB_IRQHandler(void) //場(chǎng)中斷服務(wù)函數(shù) VSYN { if((PORTB_ISFR amp。 攝像頭路況信息的采集： 對(duì)于 數(shù)字?jǐn)z像頭 需要關(guān)心攝像頭的場(chǎng)同步信號(hào)（ VSYNC）、行同步信號(hào)（ HSYNC）、像素中斷信號(hào)（ VCLK）。 速度控制 PID調(diào)節(jié)器在系統(tǒng)上的實(shí)現(xiàn)： Pulse_old = Pulse。kd=。 x(2)=x(2)+e(k)。z39。 積分控制： 積分控制不單獨(dú)存在一般和積分控制配合使用。 FTM2QDCTRL |= FTM_QDCTRL_QUADMODE_MASK。第三個(gè)通道稱(chēng)為索引脈沖，每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一個(gè)脈沖，作為 基準(zhǔn)用來(lái)確定絕對(duì)位置。 Direction_M_error = Direction_M Direction_M_old。 angle= * (angle + angle_dot * dt) + * ACCEL_Z。 GYRO_X = cos(i) + (1+(1(1))*rand(1))。 clear。所以這兩個(gè)傳感器正好可以彌補(bǔ)相互的缺點(diǎn)。 Stitic unsigned char sys_t = 0。 i2c_writeaddr(I2C_Moudle, ADDRESS, MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x08)。 陀螺儀 加速度計(jì)采集模塊 ： 此視覺(jué) 導(dǎo)航平衡車(chē)系統(tǒng)采用 MPU6050陀螺儀 加速度計(jì)集成芯片 ， MPU6050整合了 3軸陀螺儀、 3軸加速器，并含可藉由第二個(gè) I2C 端口連接其他廠牌之加速器、磁力傳感器、或其他傳感器的數(shù)位運(yùn)動(dòng)處理 (DMP: Digital Motion Processor)硬件加速引擎，由主要 I2C 端口以單一數(shù)據(jù)流的形式，向應(yīng)用端輸出完整的 9軸融合演算技術(shù) InvenSense 的運(yùn)動(dòng)處理資料庫(kù)，可處理運(yùn)動(dòng)感測(cè)的復(fù)雜數(shù)據(jù)，降低了運(yùn)動(dòng)處理運(yùn)算對(duì)操作系統(tǒng)的負(fù)荷，并為應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供架構(gòu)化的 API。 FTM0COMBINE amp。也就是在輸出波形的半個(gè)周期中產(chǎn)生多個(gè)脈沖，使各脈沖的等值電壓為正 弦波形，所獲得的輸出平滑且低次諧波少。 MPU6000 的包裝尺寸 (QFN)， 在業(yè)界是革命性的尺寸。 MPU6050的角速度全格感測(cè)范圍為177。 電源設(shè)計(jì)： MK60FX512VLQ15 MCU 是 ，因此電源設(shè)計(jì)如下： 通過(guò) 穩(wěn)壓芯片 LM2940將 電源電壓穩(wěn)壓至 5V再 通過(guò) LM1117將 5V穩(wěn)壓至 給 MCU 供電。 對(duì)于 平衡系統(tǒng)， 我 們可以控制左右電機(jī)的正反向加速運(yùn)動(dòng) 使 系統(tǒng)保持平衡。在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的電子地圖上，將對(duì)各個(gè)居民點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，當(dāng)檢測(cè)到進(jìn)入居民點(diǎn)后即自動(dòng)地顯示出允許的車(chē)速，如 50km/h—— 即使是沒(méi)有明顯的限速標(biāo)志時(shí)。如果一個(gè)電路板出了毛病，另一個(gè)會(huì)立即接管所有的功能，以便讓駕駛者能夠安全地停下。 無(wú)論 是 因?yàn)?何種目的而設(shè)計(jì)的機(jī)器人都是朝著人民 生活 水平不對(duì)安提高的層次進(jìn)行，為此一種兩輪平衡代步車(chē)的概念被提出。 對(duì)于車(chē) 體 的 直立控制、 速度 控制 和 方向控制 ， 我們都要求準(zhǔn)確 性、 穩(wěn)定性、強(qiáng)勁性 等 特點(diǎn)，應(yīng)用最普遍的就是 PID算法 。 20xx年，美國(guó) Segway公司開(kāi)發(fā)了世界上第一部能夠自平衡的兩輪電動(dòng)車(chē)。基于這些完備而可靠的硬件設(shè)計(jì)，使用了一套獨(dú)特的軟件算法，實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的平衡控制。 CMOS攝像頭在視覺(jué)導(dǎo)航中的使用及研究。是飛思卡爾公司 專(zhuān)業(yè) 汽車(chē)電子嵌入式 MCU。 TRST—— 測(cè)試復(fù)位，輸入引腳，低電平有效。 16g。IAR Enbedded Workbench for arm 適用于 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和測(cè)試的每一個(gè)階段， IAR Enbedded Workbench for arm 含有 很多模塊， 包括：帶有 C/C++編譯器和調(diào)試器的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 (IDE)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和中間件、開(kāi)發(fā)套件、硬件仿真器以及狀態(tài)機(jī)建模工具。= ~FTM_QDCTRL_QUADEN_MASK。= ~FTM_COMBINE_DECAPEN1_MASK。 PORTB_PCR3 = PORT_PCR_MUX(2)。 PITCHANNEL[1].LDVAL = (uint32_t)time。是一個(gè) 負(fù)反饋系統(tǒng) 。 低通濾波器的離散公式： Y(k) = (Tc/(Tc+Ts))*Y(k1) + (Ts/(Tc+Ts))*X(k) 其中 Tc 為濾波時(shí)間系數(shù)， Ts 為采樣時(shí)間， X(k)為當(dāng)前采樣值 ,Y(k)為濾波器輸出值 ,Y(k－ 1)為濾波器的上次輸出。m39。 GYRO_X = cos(i) + 5*(1+(1(1))*rand(1))。 //加速度計(jì)低通濾波 } 互補(bǔ)濾波 在 MK60FX512VLQ15 MCU 中實(shí)現(xiàn)之后 根據(jù) 仿真系統(tǒng)及采樣頻率的要求，我們需要將互補(bǔ)濾波函數(shù) 再 任務(wù)中精確的每 2ms 執(zhí)行一次，得到相對(duì)穩(wěn)定的姿態(tài)估計(jì)值。 速度控制實(shí)在兩個(gè)條件下的，第一，可以精確采集到車(chē)體當(dāng)前速度，我們可以使用車(chē)體編碼器測(cè)量輪胎的轉(zhuǎn)速和方向 ； 第二 ， 可以使用測(cè)量的速度和設(shè)定的速度偏差控制車(chē)體傾角（ PID調(diào)節(jié)器）。 FTM2CNTIN = 0。 FTM2CNT = 0。 % Location PID Simulation System clc。 x=[0,0,0]39。r39。kd=。 } if(speed_M_Integral 30000) { speed_M_Integral = 30000。 //清中斷標(biāo)志 if(Line_coll_flag) //if((++V_Cnt)%9 == 0) { DMA_INT|=(DMA_INT_INT0_MASK4)。 /**/ } } /***************************************DMA 中斷****************************************/ void DMA4_IRQHandler(void) //DMA 中斷 { DMA_INT|=(DMA_INT_INT0_MASK4)。 } M_PWM_output(PWM_L*car_stop_flag, PWM_R*car_stop_flag)。 UART 的使用： UART 即為傳統(tǒng)的串口設(shè)備，但是 MCU 的 UART 和 PC 的 RS232并不是統(tǒng)一的電平標(biāo)準(zhǔn)，因此需要使用額外的芯片轉(zhuǎn)換，本論文采用 CP2102芯片，電路設(shè)計(jì)如下： 同樣人機(jī)接口還有 TFT、撥碼開(kāi)關(guān)、電位器等設(shè)備，用來(lái)輸入一些參數(shù)變量等，電路設(shè)計(jì)分別如下： 同時(shí)，在 PC 端編寫(xiě)了監(jiān)控軟件用于調(diào)試參數(shù)和姿態(tài)監(jiān)控。= ~(DMA_ERQ_ERQ0_MASK(4))。 //開(kāi)始傳輸 NVIC_EnableIRQ(DMA4_IRQn)。 if(speed_M 30000) { speed_M = 30000。ki=。b39。 %單位階信號(hào) r(k)=1。 ts=。因此我們的系統(tǒng)速度偏差和傾角設(shè)定有一定關(guān)系，我們就可以用傾角的設(shè)定值和傾角的測(cè)量值之間的偏差控制電機(jī)輸出就可以達(dá)到控制車(chē)體速度的目的。 FTM2MOD = 65535。 此 視覺(jué)導(dǎo)航平衡車(chē)系統(tǒng) 速度 采集采用了 旋轉(zhuǎn) 編碼器， 具體 型號(hào)為歐姆龍編碼器。 在 PID調(diào)節(jié)器的介紹我們將在速度控制算法中解釋?zhuān)@里只給出平衡算法的 PID實(shí)現(xiàn)。 ACCEL_Z = sin(i) + 10*(1+(1(1))*rand(1))。r39。但是阻隔、減弱的幅度則會(huì)依據(jù)不同的頻率以及不同的濾波程序（目的）而改變。 是 一個(gè)正反饋系統(tǒng)。 PITCHANNEL[1].TCTRL |= PIT_TCTRL_TEN_MASK。 I2C0_C1 = I2C_C1_IICEN_MASK | I2C_C1_TXAK_MASK。= ~FTM_COMBINE_COMBINE1_MASK。= ~FTM_SC_CPWMS_MASK。是飛思卡爾公司 專(zhuān)業(yè) 汽車(chē)電子嵌入式 MCU。 MPU6000 可在不同電壓下工作， VDD 供電電壓介為177。 電路 設(shè)計(jì) 如下圖： 此 電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用了 英飛凌 公司的 BTS7970B 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 。對(duì)于 復(fù)雜 的控制算法具有很好的運(yùn)算 性能 。 二、 整體 方案設(shè)計(jì)： 在 整體方案設(shè)計(jì)中，分為 這么 幾個(gè)模塊： 硬件方案設(shè)計(jì)：硬件方案包括電源設(shè)計(jì)、 MCU 最小 系統(tǒng) 及外圍電路設(shè)計(jì)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、 陀螺儀 加速度計(jì)傳感器外圍電路設(shè)計(jì)、 CMOS攝像頭設(shè)計(jì)、人機(jī)接口電路設(shè)計(jì)（ 包括 輸入設(shè)備和輸出設(shè)備） 。 遠(yuǎn)光燈輔助系統(tǒng) ： 當(dāng)攝像系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)前方 800m 內(nèi)沒(méi)有其他車(chē)輛時(shí)，則自動(dòng)地轉(zhuǎn)換到遠(yuǎn)光燈行駛。 Segway 使用的是航空級(jí)陀螺儀、一組傾斜傳感器、一套復(fù)雜的“直覺(jué)軟件”、一個(gè)加速度計(jì)、十個(gè)微處理器、兩個(gè)鎳氫電池組、一臺(tái)電動(dòng)機(jī)和每秒檢測(cè)一百多次駕駛者重心的傳感器。 第二 部分： 本論文 通過(guò) CMOS攝像頭 采集路況 實(shí)時(shí) 信息 ， 并對(duì)實(shí)時(shí)路況信息進(jìn)行運(yùn)算處理，識(shí)別出道路元素 最終 以 車(chē)體 轉(zhuǎn)向的方式 達(dá)到 視覺(jué)導(dǎo)航。 研究 背景： 近年 來(lái)，國(guó)內(nèi)機(jī)器人技術(shù)空前發(fā)展，機(jī)器人 應(yīng)用 的領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大， 當(dāng)然機(jī)