【正文】 LK,unsigned long BR)，它有兩個輸入變量， 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 20 頁 20其中 BUS_CLK 是系統(tǒng)的時鐘頻率,BR 為波特率。通過此函數(shù)可直接設(shè)置串口的時鐘頻率、波特率。 AD 初始化AD 的初始化主要是設(shè)置一些相關(guān)的寄存器位，以 ATD0 為例，相應(yīng)的初始化如下。ATD0CTL2 寄存器的 ADPU 置 1，因為 ADPU 是 AD 的電源開關(guān)，置 1 打開電源；把AFFC 置 1，這樣可使 ADC 上電，快速清零, 無等待模式, 禁止外部觸發(fā), 禁止中斷；ATD0CTL3 的 S1C 置 1，表示每個序列 1 次轉(zhuǎn)換, No FIFO, Freeze 模式下繼續(xù)轉(zhuǎn)換；ATD0CTL4 的 SRE8 置 1，這樣可實現(xiàn) 8 位精度,因為 ATDClock=[BusClock*]/[PRS+1]，其中 BusClock =24MHz，PRS=1, 所以分頻系數(shù)為 4，即 AD 時鐘為6MHz；最后執(zhí)行 ATD0DIEN=0x00，實現(xiàn)禁止數(shù)字輸入。void AD_Init(void) //AD 初始化{ ATD0CTL2 = 0xC0 。 //控制寄存器 2：上電，標(biāo)志位快速清零，關(guān)中斷 ATD0CTL3 = 0x7C。 //控制寄存器 3：轉(zhuǎn)換序列長度為 8，F(xiàn)IFO 模式ATD0CTL4 = 0x83。 //控制寄存器 4：8 位轉(zhuǎn)換精度，8 分頻ATD0CTL5 = 0xB0。 //控制寄存器 5：從 0 通道開始的多道連續(xù)無符號換，轉(zhuǎn)換結(jié)果右對齊方式 ATD0DIEN=0x00。 // 禁止數(shù)字輸入緩沖 ATD1CTL2 = 0xC0 。 //控制寄存器 2：上電，標(biāo)志位快速清零，關(guān)中斷； ATD1CTL3 = 0x7C。 //控制寄存器 3：轉(zhuǎn)換序列長度為 8，F(xiàn)IFO 模式ATD1CTL4 = 0x83。 //控制寄存器 4：8 位轉(zhuǎn)換精度，8 分頻ATD1CTL5 = 0xB0。 //控制寄存器 5：從 0 通道開始的多道連續(xù)無符號轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果右對齊方式 ATD1DIEN=0x00； //禁止數(shù)字輸出} PWM 模塊初始化PWM(Pulse Width Modulation)即脈寬調(diào)制，脈寬調(diào)制波是一種可用程序來控制波形占空比、周期、相位的波形。它在電動機(jī)驅(qū)動、D/A 變換等場合有著廣泛的應(yīng)用。PWM 模塊特點： 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 21 頁 21? 8 個帶周期占空比可程控的 PWM 獨立通道? 4 個可程控選擇的時鐘源 ? 每個 PWM 通道有專用的計數(shù)器 ? PWM 每個通道脈沖極性可以選擇 ? 每個 PWM 通道可使能/禁止? 周期和占空比雙緩沖 ? 每個通道有中心對齊和邊緣對齊方式 ? 分辨率: 8 位(8 通道) ， 16 位(4 通道)? 帶中斷功能的緊急切斷 PWM 在本系統(tǒng)中主要用于驅(qū)動兩個伺服電機(jī)，一個是電機(jī)，另一個是舵機(jī)，而控制這兩個電機(jī)的 PWM 信號是經(jīng)過路徑識別和系統(tǒng)決策后給出的，這樣就能實現(xiàn)小車的循線跑。對于控制電機(jī)的 PWM 信號的頻率應(yīng)小于 10KHZ。舵機(jī)的響應(yīng)時間對于控制非常重要，一方面可以通過修改 PWM 周期獲得。另一方面也可以通過機(jī)械方式，利用舵機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩余量，將角度進(jìn)行放大，加快舵機(jī)的響應(yīng)速度。而舵機(jī)的脈沖范圍，它對應(yīng)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，在設(shè)置時一方面應(yīng)考慮到舵機(jī)的極限位置；另一方面還要考慮到車模轉(zhuǎn)向的極限。本設(shè)計中，我們通過測試找到了40 度對應(yīng)的脈沖寬度。還有一個 PWM 信號用于驅(qū)動路徑識別傳感器，本系統(tǒng)設(shè)計了 14 對光電傳感器用于路徑識別，同時，為了提高檢測前瞻距離，需要加大紅外發(fā)射功率使得返回的紅外線的強度提高，來抑制外界環(huán)境光線的干擾。這樣，不僅使得電池電能的消耗量增加，同時也會縮短紅外發(fā)射管的壽命，甚至?xí)龤Ъt外發(fā)射管。為了解決這個問題，本設(shè)計采用了脈沖發(fā)射/接收的方法。具體來說，由于紅外接收管響應(yīng)速度快，而道路檢測周期一般為幾毫秒，相比之下，紅外接收管對于道路反射光的響應(yīng)時間以及單片機(jī)通過 A/D 端口讀取該信號的十幾都很短，一般在幾十微秒。因此，在一個檢測周期內(nèi)大部分時間，紅外發(fā)射管不需要工作，只要在檢測瞬間發(fā)射紅外線即可。用 PWM 信號周期信號驅(qū)動大功率 MOSFET 管，這樣紅外發(fā)射管工作在周期窄脈沖方式下，大大降低了平均工作電流，從而降低了整個發(fā)射電路的電量消耗。圖 是 PWM 初始化程序流程圖 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 22 頁 22圖 PWM 初始化流程圖具體程序如下：void pwminitial(void) {PWMCTL_CON01 = 1。 // PWM01 合并 16 btPWMPRCLK = 0x20。 // A=24M/1=24M,B=24/4=6MPWMSCLA =12。 // SA=A/2/12=1MPWMSCLB =150。 // SB=B/2/150=20KHzPWMCLK = 0x3E。 // PWM0,1SA。PWM4,5SA,PWM2,3SB。PWMPOL = 0xff。 // 位極性＝1 Duty＝High TimePWMCAE = 0x00。 // 對齊方式－左對齊PWMPER01 = 20220。 PWMDTY01 =1430 。PWMPER4 = 100。 //Frequency=SA/300=10KHzPWMPER5 = 100。 //Frequency=SA/300=10KHzPWMDTY4 = 0。PWMDTY5 = 0。開始允許 PWM 通道選擇 PWM 時鐘選擇極性、脈寬對齊方式選擇周期、脈寬結(jié)束 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 23 頁 23PWME = 0x32。 // 舵機(jī)使能} 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 24 頁 245 軟件算法設(shè)計 光電接收管的輸出信號為連續(xù)的電壓信號，賽道偏白，紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外線被賽道反射，紅外接收管吸收到較多的紅外線，趨于導(dǎo)通，輸出的電平較高；引導(dǎo)線偏黑，紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外線大部分被引導(dǎo)線吸收，接收管收到的紅外線很少，趨于截止，輸出電平較低。這樣輸出電平的高低就反映了紅外接收管相對于黑色引導(dǎo)線的偏離程度。使用多個紅外接收管，按特定方式排列，通過分析各個紅接收管的輸出電壓，就能得到車相對于黑色引導(dǎo)線的橫向移。且不能的紅外傳感器布局所使用的算法不盡相同。 紅外傳感器布局傳感器的布局在智能車的設(shè)計中有著舉足輕重的作用，不同的布局結(jié)合有不同的算法。傳感器布局對應(yīng)的控制算法可以有：經(jīng)驗算法、模糊控制。經(jīng)驗算法的主要原理是以中心傳感器為比較點，比較兩邊傳感器與中間傳感器的差值，用實驗經(jīng)驗做出判斷。經(jīng)驗算法比較簡單，實時性較好，硬件易于實現(xiàn)。模糊控制的主要原理是利用模糊控制理論，將傳感器的差值模糊化，模糊推理，反模糊化，繼而進(jìn)行判斷。模糊算法的精度高，但算法（模糊推理）比較復(fù)雜，實時性較差?；谝陨峡紤]，我們以后都采用了經(jīng)驗算法。以下將以經(jīng)驗算法為基礎(chǔ)，針對幾種典型的布局進(jìn)行分析?！耙弧弊中蛡鞲衅鞑季炙^“一”字型的傳感器布局，就是把多個傳感器按照“一”字排開(如圖 )。這種傳感器布局方式最為常見，安裝方便，算法在理論上易于實現(xiàn)，由于規(guī)則對傳感器數(shù)量有了明確規(guī)定，所以這種布局所需要的傳感器數(shù)目最多在 15 個。圖 “一”字型傳感器布局這種布局的優(yōu)點是常見且安裝方便。不足之處在于：由于傳感器只有一排，且安裝在智能車的頭部，對賽道的曲率幾乎沒有任何預(yù)測功能。智能車在彎道會突然減速，直道會突然加速，機(jī)械磨損較大。出于對穩(wěn)定性的考慮，避免賽車在直道進(jìn)入彎道時 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 25 頁 25沖出賽道，賽車在連續(xù)直道時不能開足馬力，全速前進(jìn)，影響了完成比賽的速度。 雙排傳感器布局所謂雙排的傳感器布局，就是把多個傳感器按照兩排“一”字型排開(如圖)。一般前排傳感器距離智能車中心較遠(yuǎn)，以便有大的前瞻；后排傳感器據(jù)智能車中心較近，以便更好知道智能車當(dāng)前的車況。圖 雙排傳感器布局雙排傳感器布局相對于“一”字型傳感器布局有了明顯的優(yōu)點。由于傳感器分布在兩排上，使得智能車對彎道不僅具有了一定的預(yù)測功能，而且可以更好的知道彎道的斜率，更好的知道智能車處于什么樣的賽道中，以便進(jìn)行更好的控制（如圖 ） 。　圖 雙排傳感器進(jìn)入彎道雙排傳感器布局的不足之處在于：由于布局在兩排上，控制算法的復(fù)雜程度有了很大的增加，判斷舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向時，往往需要上一次的檢測數(shù)據(jù)。經(jīng)驗判斷的可能性也隨著傳感器的數(shù)量增加而增加。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 26 頁 26 “雙排+2”型傳感器布局受到昆蟲兩個觸角的啟發(fā)， “雙排+2”型的傳感器布局，就是在傳感器按照雙排排開的基礎(chǔ)上，在前排傳感器前端再加入兩個專門用于預(yù)測彎道的傳感器，這兩個傳感器主要控制電機(jī)減速，即：當(dāng)檢測到彎道時，實施逐漸減速策略(如圖 )?！D “雙排+2”型的傳感器布局“雙排+2 ”型的傳感器布局相對于雙排傳感器布局而言，把預(yù)測功能從雙排傳感器中分離出來，對彎道的預(yù)測功能更強。根據(jù)車長的規(guī)定，我們讓賽車的兩個“觸角”距離后排傳感器約 7cm。在程序編寫時，我們參考這兩個傳感器上一時刻的狀態(tài)，判斷是否進(jìn)入彎道，如果進(jìn)入彎道，則實行減速策略，避免賽車因速度過快而沖出賽道。有了這兩個傳感器的保障，智能車可以在直道以最快速度前進(jìn)，并以盡可能快的速度通過彎道而又不沖出賽道。兩個傳感器的具體編程思路為：S14（左） 、S15 （右）是探頭傳感器，直線狀態(tài)下，二者都是“0”輸出，當(dāng)進(jìn)入左拐彎道時，S14 為真（邏輯“1”） ，上一時刻 S14 為“ 0”，所以判斷為左轉(zhuǎn)彎道；同理，S15 為真（邏輯“1” ） ，上一時刻 S15 為“零” ，所以判斷為右轉(zhuǎn)彎道。不論左還是右彎道，電機(jī)都將減速。 系統(tǒng)總體控制策略綜合算法的難易度以及檢測信息的多少，我們決定選擇雙排紅外傳感器的布局。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。即應(yīng)使小車在直道上以最快的速度行駛。在進(jìn)入彎道的時刻盡快減速，且角度的轉(zhuǎn)向要適合彎道的曲率，確保小車平滑地轉(zhuǎn)彎，并在彎道中保持恒速。從彎道進(jìn)入直道時，小車的舵機(jī)要轉(zhuǎn)向至中間，速度應(yīng)該立即得到提升，直至以最大的速度行進(jìn)。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 27 頁 27為實現(xiàn)上述控制思想，我們采用不同的控制方法來控制小車的轉(zhuǎn)角和速度。系統(tǒng)總體控制策略流程圖如圖 所示：圖 系統(tǒng)總體控制策略圖 道路信息采集策略道路信息采集我們采用了實時中斷采集的方式，中斷時間為 5ms,即 5ms 采集一次賽道信息。兩排光電傳感器的信號線為 PORTP 口的