【文章內容簡介】 及其他電路部分設計核心控制單元：K60（主頻128MHz，FlashRom512KB，具備SPI，SCI，IIC等常用接口），根據需要引出適量的管腳。 單片機測速：在電機側方通過編碼器支架固定歐普龍編碼器，當電機轉動時帶動編碼器轉動，從而產生矩形波，再由單片機輸入捕捉周期記錄脈沖數據此獲取速度信息。用歐普龍編碼器（500線）測速要比光電編碼盤精度高很多。測速模塊供給主板的信號要經過整波，使用上拉電阻提高其峰值電壓，再使用三態(tài)門將波形整為矩形波（具體使用相見歐普龍編碼器使用說明）。 測速模塊人機交互：撥檔開關用于輸入參數，設定車速，策略調整，用藍牙模塊小車狀態(tài)便于調試。 撥碼開關 智能車傳感器模塊設計根據飛思卡爾組委會的出臺的相關規(guī)定，我們查閱相關資料看，向前輩請教，最終選擇了10mH的工字電感作為我們道路識別的電磁傳感器，這種電感得到感應電動勢曲線是較為規(guī)整的正弦波，頻率和賽道電源頻率一致，為20kHz，幅值較其他型號的大，且隨導線距離變化，規(guī)律為近大遠小。根據電磁學里的相關原理，我們知道在導線中通入變化的電流（如按正弦規(guī)律變化的電流），則導線周圍會產生變化的磁場，且磁場與電流的變化規(guī)律具有一致性。如果在此磁場中置一由線圈組成的電感，則該電感上會產生感應電動勢，且該感應電動勢的大小和通過線圈回路的磁通量的變化率成正比。由于在導線周圍不同位置，磁感應強度的大小和方向不同，所以不同位置上的電感產生的感應電動勢也應該是不同。據此，則可以確定電感的大致位置。確定使用電感作為檢測導線的傳感器，但是其感應信號較微弱，且混有雜波，所以要進行信號處理。要進行以下三個步驟才能得到較為理想的信號：信號的濾波，信號的放大，信號的檢波。1）信號的濾波比賽選擇20kHz的交變磁場作為路徑導航信號，在頻譜上可以有效地避開周圍其它磁場的干擾，因此信號放大需要進行選頻放大，使得20kHz 的信號能夠有效的放大，并且去除其它干擾信號的影響。使用 LC并聯諧振電路來實現選頻電路（帶通電路）。 LC并聯電路其中，E是感應線圈中的感應電動勢，L是感應線圈的電感值，R0是電感的內阻，C 是并聯諧振電容。電路諧振頻率為： （）已知感應電動勢的頻率=20kHz，感應線圈電感為L=10mH，可以計算出諧振電容的容量為C=109 F 。通常在市場上可以購買到的標稱電容與上述容值最為接近的電容為 ，所以在實際電路中選用 。2）信號的放大由第一步處理后的電壓波形已經是較為規(guī)整的20kHz正弦波，但是幅值較小，隨著距離衰減很快，不利于電壓采樣，所以要進行放大，官方給出的如下參考方案即用三極管進行放大，但是用三極管放大有一個不可避免的缺點就是溫漂較大，而且在實際應用中靜電現象嚴重。 共射三極管放大電路因此我們放棄三極管放大的方案，而是采用集成運放進行信號的放大處理，集成運放較三極管優(yōu)勢是準確受溫度影響很小，可靠性高。集成運放放大電路有同相比例運算電路和反相比例運算電路，我們在實際中使用反相比例運算電路。由于運放使用單電源供電，因此在同相端加vcc/2的基準電位，基準電位由電阻分壓得到。3）信號的檢波測量放大后的感應電動勢的幅值E可以有多種方法。 最簡單的方法就是使用二極管檢波電路將交變的電壓信號檢波形成直流信號，然后再通過單片機的AD采集獲得正比于感應電壓幅值的數值。我們采用的為競賽組委會給出的第一種方案即使用兩個二極管進行倍壓檢波。倍壓檢波電路可以獲得正比于交流電壓信號峰峰值的直流信號。為了能夠獲得更大的動態(tài)范圍， 倍壓檢波電路中的二極管推薦使用肖特基二極管或者鍺二極管。~，小于普通的硅二極管（），可以增加輸出信號的動態(tài)范圍和增加整體電路的靈敏度。這里選用常見的的肖特基二極管1N5817。最終方案確定如下對于直導線，當裝有小車的中軸線對稱的兩個線圈的小車沿其直線行駛，即兩個線圈的位置關于導線對稱時，則兩個線圈中感應出來的電動勢大小應相同、且方向亦相同。若小車偏離直導線，即兩個線圈關于導線不對稱時，則通過兩個線圈的磁通量是不一樣的。這時，距離導線較近的線圈中感應出的電動勢應大于距離導線較遠的那個線圈中的。根據這兩個不對稱的信號的差值，即可調整小車的方向，引導其沿直線行駛。 對于弧形導線，即路徑的轉彎處，由于弧線兩側的磁力線密度不同，則當載有線圈的小車行駛至此處時，兩邊的線圈感應出的電動勢是不同的。具體的就是，弧線內側線圈的感應電動勢大于弧線外側線圈的，據此信號可以引導小車拐彎。 另外，當小車駛離導線偏遠致使兩個線圈處于導線的一側時，兩個線圈中感應電動勢也是不平衡的。距離導線較近的線圈中感應出的電動勢大于距離導線較遠的線圈。由此，可以引導小車重新回到導線上。 由于磁感線的閉合性和方向性，通過兩線圈的磁通量的變化方向具有一致性，即產生的感應電動勢方向相同，所以由以上分析，比較兩個線圈中產生的感應電動勢大小即可判斷小車相對于導線的位置，進而做出調整，引導小車大致循線行駛。采用雙水平線圈檢測方案，在邊緣情況下，其單調性發(fā)生變化，這樣存在一個定位不清的區(qū)域（）。同一個差值，會對應多個位置，不利于定位。另外，受單個線圈感應電動勢的最大距離限制，兩個線圈的檢測廣度很有限。 雙線圈差值法有定位不清區(qū)域現提出一種優(yōu)化方案：5個垂直放置的電感按“一”字排布，每個電感相距約為5cm（），這樣覆蓋賽道范圍約為25cm。三個“一”字排布的電感可以大大提高檢測密度和廣度，向前有兩個電感，最可以提高前瞻，改善小車入彎狀態(tài)和路徑，兩個45176。的電感，可以改善入彎和出彎的姿態(tài)。第四章 智能車控制軟件設計說明控制程序是比賽過程中的重點，一輛小車的能否跑起來主要看硬件是否穩(wěn)定，一輛小車的跑的快慢，成績好壞則很大程度上決定于控制算法?？刂瞥绦蚴侨说乃枷朐谲嚹ｓw現，程序要體系化，模塊化，穩(wěn)定化，目標是將硬件電路和機械性能發(fā)揮到最大，讓車模用最快的速度完成比賽。編寫初始化函數void All_Init(void)void All_Init(void){ uart_init (UART0,9600)。 pit_init_ms(PIT0,1)。 pit_init_ms(PIT1,9)。 adc_init(ADC1,SE4a)。//電感1輸入，硬件接口E0 adc_init(ADC1,SE5a)。//電感2輸入，硬件接口E1 adc_init(ADC1,SE6a)。//電感3輸入，硬件接口E2 adc_init(ADC1,SE7a)。//電感4輸入，硬件接口E3 adc_init(ADC0,SE17)。//電感1輸入，硬件接口PTE24 adc_init(ADC0,SE18)。//電感2輸入，硬件接口PTE25 gpio_init (PORTD, 8, GPI,1)。 gpio_init (PORTD, 9, GPI,1)。 gpio_init (PORTD, 10, GPI,1)。 //exti_init(PORTB, 3, falling_up)。 gpio_init (PORTD, 11, GPI,0)。 gpio_init (PORTD, 12, GPI,0)。 gpio_init (PORTD, 13, GPI,0)。 gpio_init (PORTD, 14, GPI,0)。 gpio_init (PORTD, 15, GPI,0)。 exti_init(PORTB,3,falling_up)。 FTM_PWM_init(FTM0,CH4,50, 0)。//舵機控制PWM波輸出，硬件接口C2 FTM_PWM_init(FTM1,CH0,15000, 0)。 //電機PWM波控制輸出，硬件接口C3 FTM_PWM_init(FTM1,CH1,15000, 0)。//FTM_PRECISON為10000u FTM_PWM_init(FTM2,CH0,15000, 0)。 //電機PWM波控制輸出，硬件接口A1 FTM_PWM_init(FTM2,CH1,15000, 0)。 DMA_count_Init(DMA_CH0, PTA19, 65535, DMA_rising)。 //DMA_count_Init(DMA_CH1, PTC5, 65535, DMA_rising)。 //lptmr_counter_init(LPT0_ALT1,65535,2, LPT_Rising)。//LPT 測速硬件接口c5 PTA19} 編寫采集濾波函數void Get_Average(void) ，其功能是AD口多次采集某個通道（對應某個電感）的電壓值，然后求其平均值，從而達到濾波的作用，然后說返回給函數。多次采集求平均值的原因是由于系統(tǒng)中存在噪聲或干擾，進行算法濾波抑制和防止干擾是必要的措施。在這里選擇“加權遞推平均濾波法”。定義一個循環(huán)隊列，把連續(xù)取N個采樣值入隊，假設隊列的長度為N，每次采樣到一個新數據放入隊尾，隊滿后對首數據出隊原隊首位置成為隊尾并入隊（即始終保持隊列中的N個數據為最新）。越接近現時刻的數據，權取得越大。把隊列中的N個數據進行加權平均運算，就可獲得新的濾波結果。特點是給予新采樣值的權系數越大，則靈敏度越高，但信號平滑度越差。優(yōu)點是適合采樣周期較短的系統(tǒng)，改變權重即可調整靈敏度。該濾波器采集某一通道數據N次，然后進行濾波計算，：新采集6個通道數據各一次更新隊列，數據入隊繼續(xù)采集將形成的隊列進行加權計算平均值，越早的數據權重越小，越新的數據權重越大得出新的平均值 加權遞推平均濾波流程圖：某一時刻，采五個“一”字排布的電感的感應電動勢，找出一個感應電動勢最大的電感（計為M），導線必然會離這個電感最近。然后讀出該電感相鄰左右兩個電感的值（分別計為L和R）。會有以下三種情況：當L值大于R值，說明導線在L和M之間；當L值小于R值，說明導線在R和M之間；當L值約等于R值，說明導線在M正上。對于特殊情況，如M在最左或最后，缺相鄰的L或R，可直接將導線位置定位于M，且由M值大小得出遠離程度。該情況說明傳感器偏離賽道很嚴重。以上這種通過找感應電動勢最大的電感M和相鄰電感L和R在確定電感和導線的相對位置的方法，是一種初步的定位方法。這里再次深化討論，先設立一個閾值T，分兩種情況：當|L值－R值|＜T，即L值約等于R值，說明導線在M正上，得出確切位置；當|L值－R值|＞T，說明導線在M和L或