【正文】 } }} //10ms定時(shí)進(jìn)行速度采樣//pragma CODE_SEG __NEAR_SEG NON_BANKED void interrupt 66 PIT0(void) 。 g_Flagamp。 HAVE_NEW_VELOCITY) { PWM_Value=IncPIDCalc(CurrentVelocity)。 for(。 //全局變量也初始化 g_Flag=0。 DDRB=0XFF。 PIT_Init()。 PWM_Init()。 //DisableInterrupts。 //存儲(chǔ)誤差，用于下次計(jì)算 return(iIncpid)。 //E[k－2]項(xiàng) sptrPrevError = sptrLastError。 //當(dāng)前誤差 iError = sptrSetPoint NextPoint。 //微分常數(shù)Derivative Const sptrSetPoint =20。 //比例常數(shù)Proportional Const sptrIntegral =I_DATA。 //Error[1] sptrPrevError = 0。 //計(jì)數(shù)器清零； PWME = 0x2A。 PWMCNT23 = 0。 PWMDTY23=0。 //電機(jī)設(shè)置 1，3 通 PWMDTY01=0。 //CH0145選擇clock SA做時(shí)鐘源。 //ClockSA=ClockA/(2*3)=1MHz PWMSCLB = 0x03。 //ClockA 8分頻=BusClock/8=6MHz 。 //選擇輸出模式為左對(duì)齊輸出模式 PWMPOL = 0xFF。 //PWM禁止 PWMCTL = 0x70。//定時(shí)器中斷通道0中斷使能 PITCFLMT_PITE=1。//16位定時(shí)器初值設(shè)定。 //8位定時(shí)器初值設(shè)定。 //定時(shí)中斷通道0關(guān) PITCE_PCE0=1。 //通道 0，1 中斷使能 TFLG1 = 0xFF。 //使能定時(shí)器 PACTL = 0x40。 //通道0上升沿觸發(fā),通道 1 下降沿觸發(fā) OC7M = 0x00。 //T0、T1設(shè)置為輸入捕捉,攝像頭行場(chǎng)中斷關(guān)輸出比較通道7 TCTL1 = 0x00。//鎖相環(huán)鎖定 CLKSEL_PLLSEL=1。 _asm(nop)。 POSTDIV=0X00。 SYNR=0XC0 | 0X05。////時(shí)鐘初始化程序//void PLL_Init(void) //PLLCLK=2*OSCCLK*(SYNR+1)/(REFDV+1){ CLKSEL=0x00。unsigned char flag=0。 //標(biāo)志位////定義全局變量//unsigned int CurrentVelocity=0。////定義相關(guān)宏//define P_DATA 10define I_DATA 0define D_DATA 0define HAVE_NEW_VELOCITY 0X01int g_CurrentVelocity。static PID *sptr = amp。 //Error[2]} PID。 //微分常數(shù)Derivative Const int LastError。 //比例常數(shù)Proportional Const double Integral。47參 考 文 獻(xiàn)卓晴，黃開生，“飛思卡爾”杯[M].:1377黃開勝，金華民，[J].，(5):150152周斌，[J].，(8):160166清華大學(xué)Freescale MCU/[EB/OL].北京：wdc_0501，[]. 周斌，蔣荻開，[J]. (2):132134：1391孫同景. Freescale 9S12十六位單片機(jī)原理及嵌入式開發(fā)技術(shù).[M].[北京].張鵬，徐怡，任亞楠. 北京科技大學(xué)CCD一隊(duì)技術(shù)報(bào)告[R].遼寧：張建強(qiáng)，莊可佳，[R].江西：孫嘉，孫凱，[R].浙江： Development Studio for Freescale HC9S12X/XGATE Microcontrollers[EB/OL].Shanghaihunter_xiaobao,[].附 錄附錄A PID控制算法代碼/********************************************************************************** ** Motor PID** (c) Copyright 20122013, DQC ** All Rights Reserved **** **********************************************************************************/include /* mon defines and macros */include /* derivativespecific definitions */////定義PID結(jié)構(gòu)體//typedef struct PID{ int SetPoint。在算法方面，我們結(jié)合路況調(diào)整車速，做到直線加速，彎道減速，并在上一屆的基礎(chǔ)上做了控制算法的一些創(chuàng)新和改進(jìn)。但實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)車子行駛不穩(wěn)定。在某些時(shí)候會(huì)有一些比較新穎的控制策略，但是應(yīng)用之后實(shí)際的行駛效果并不是很好，此時(shí)不能輕易就否定策略不佳，而應(yīng)該將策略中某些參數(shù)，做一些研究進(jìn)行優(yōu)化。在調(diào)試程序時(shí)，不能僅僅滿足于在臺(tái)架上實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該更多地讓模型車到賽道上行駛，這樣才能比較客觀地評(píng)價(jià)控制策略的優(yōu)劣，并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題隱患。對(duì)在模型車的制作中我們得出了一些經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)如下。7 總結(jié)在設(shè)計(jì)的過程中，我們不僅可以把所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際，還自學(xué)了大量新學(xué)科新知識(shí)。最后，將每一部分子程序調(diào)試通過后，給外圍電路對(duì)所有子程序進(jìn)行整合，根據(jù)小車工作原理，編寫出完整的主程序。接下來將小車的各個(gè)功能模塊單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試，功能模塊有測(cè)速模塊、電源模塊、舵機(jī)控制模塊等。在CodeWarrior軟件中可以使用匯編語言或C語言，以及兩種語言的混合編程（邵貝貝，2004）。 開發(fā)軟件的使用與調(diào)試 開發(fā)軟件的使用本文采用大賽提供的Code 。因此這個(gè)限制是很可靠的。因此，希望做到電機(jī)卡住時(shí)能夠自動(dòng)關(guān)閉。在小車的調(diào)試過程中遇到了小車卡住停車的問題，經(jīng)過分析，找到了解決小車卡住停車的辦法：在小車行駛的過程中，賽車沖出跑道是常有的事。圖38 NRF905無線模塊圖39 無線采集賽道圖 總體調(diào)試在每一部分子程序調(diào)試通過后，給外圍電路對(duì)所有子程序進(jìn)行整合，根據(jù)小車工作原理，編寫出完整的主程序。圖37 PWM波調(diào)試圖 無線模塊調(diào)試為了獲取小車行駛時(shí)的動(dòng)態(tài)信息，在硬件設(shè)計(jì)上留了NRF905無線模塊接口。PWM波可以用作D/A轉(zhuǎn)換，可在PWM輸出口加入一個(gè)低通濾波，可以將PWM波轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量。根據(jù)系統(tǒng)電路板的資源，本設(shè)計(jì)方案中，使用PAD3—PAD15對(duì)傳感器進(jìn)行采樣，PWM2和PWM3口級(jí)聯(lián)后控制直流電機(jī)正轉(zhuǎn)，PWM6和PWM7級(jí)聯(lián)后控制直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，PWM0和PWM1級(jí)聯(lián)后控制舵機(jī)轉(zhuǎn)角。圖35 速度傳感器實(shí)物圖圖36 速度檢測(cè)模塊原理圖6 模塊調(diào)試及開發(fā)軟件的使用與調(diào)試 模塊調(diào)試在軟件設(shè)計(jì)中，要用到PWM 模塊、電源模塊以及無線模塊等。因此只需要測(cè)量一定時(shí)間()編碼器輸出的脈沖數(shù)就能準(zhǔn)確計(jì)算出車速。車速檢測(cè)單元安裝如圖35所示，在編碼器的中軸上安裝一個(gè)齒數(shù)18的齒輪，并將該齒輪與同軸于后輪的傳動(dòng)齒輪咬合。圖34 歐姆龍E6A2編碼盤實(shí)物圖表2 歐姆龍E6A2編碼盤核心參數(shù)表項(xiàng)目參數(shù)產(chǎn)品型號(hào)E6A2CS3C供電電壓5V（串聯(lián)穩(wěn)壓）輸出信號(hào)方波（需要上拉電阻）輸出方式單相產(chǎn)品規(guī)格直徑25mm 軸徑4mm 編碼盤的安裝和使用方式E6A2CS3C型編碼器的輸出方式為電壓輸出，因此本系統(tǒng)將編碼器的輸出接一個(gè)5K上拉電阻再與PT0口相連。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組A/B相位差90度的脈沖，通過這兩組脈沖不僅可以測(cè)量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。之后，通過對(duì)市場(chǎng)的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)可以購買到體積小且線數(shù)高的歐姆龍光電編碼器，為了提高速度測(cè)量精度，最終，本文決定采用歐姆龍光電編碼器方案。利用車模后軸的齒輪將轉(zhuǎn)速傳動(dòng)至編碼器，使編碼器輸出一定頻率的方波信號(hào)，在速度不太慢的情況下輸出與實(shí)際速度的線性關(guān)系較好。同理排除光電傳感器的直射型方案。(4)光電編碼器購買光電編碼器安裝在主驅(qū)動(dòng)齒輪上，通過齒輪傳過來的轉(zhuǎn)動(dòng)信息，獲取后輪轉(zhuǎn)角。也可以對(duì)齒輪打孔，采用直射型光電傳感器，通過間斷接受到的紅外光，產(chǎn)生電脈沖信號(hào)，獲取轉(zhuǎn)動(dòng)角度。就目前常用的有四種方案可供選擇：(1)霍爾傳感器配合稀土磁鋼：在主后輪驅(qū)動(dòng)齒輪處，通過打孔，將幾塊很小的稀土磁鋼鑲在里面，然后將霍爾元件安裝在附近，通過檢測(cè)磁場(chǎng)變化，可以得到電脈沖信號(hào)，獲取后輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度。智能車要想在賽道上快速穩(wěn)定的運(yùn)行，就要做好加速和減速控制，也就是說，要選擇較好的速度傳感器。驅(qū)動(dòng)電路原理圖如圖31所示。74LS244B的芯片引腳圖如圖29所示。在本文設(shè)計(jì)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊中，起到了隔離的作用，隔離的作用就是防止驅(qū)動(dòng)芯片損毀單片機(jī)I/O口。圖28 BTS7970BBTS7970引腳介紹如表1所示。同時(shí)因?yàn)樵撔酒瑑?nèi)部的驅(qū)動(dòng)控制集成電路具有邏輯電平輸入，使得與微控制器的接口變得很方便，而且該驅(qū)動(dòng)集成電路還具有電流檢測(cè)診斷、轉(zhuǎn)換率調(diào)整、死區(qū)時(shí)間生成以及過熱、過壓、欠壓、過流和短路保護(hù)等功能。它在一個(gè)封裝中集成了一個(gè)N通道場(chǎng)效應(yīng)管下橋臂和P通道場(chǎng)效應(yīng)管上橋臂以及一個(gè)控制集成電路。圖27 BTS7970B組成的全橋驅(qū)動(dòng)原理圖 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片BT7970B簡(jiǎn)介驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)芯片是采用兩塊BTS7970B半橋驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片負(fù)載電流可以達(dá)到63A，而內(nèi)阻為16 mΩ。同時(shí)BTS7970B輸入信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平，直接與單片機(jī)相連就可以了，電路布線簡(jiǎn)單，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。IS引腳是電流檢測(cè)輸出引腳。BTS7970B的芯片內(nèi)部為一個(gè)半橋，INH引腳為高電平，使能BTS7970B。圖25 半橋驅(qū)動(dòng)原理圖 MOSFET組成的全橋驅(qū)動(dòng)使用MOS管搭的全橋電路，它的導(dǎo)通內(nèi)阻比以往使用的MC33886的內(nèi)阻要小的多，可以較快的實(shí)現(xiàn)智能車的加減速，其電路圖如圖26所示。我們采用的MOS管是IRF7832，內(nèi)阻4 mΩ，承載電流1620A ，與一般的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯MC33886 內(nèi)阻120mΩ，承載電流5A 相比，至少加速性能遠(yuǎn)勝于MC33886，同時(shí)獲取足夠的驅(qū)動(dòng)電流，還可以采用多片并聯(lián)的方式。5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與速度反饋模塊 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊方案的對(duì)比與選擇 MOSFET組成的半橋驅(qū)動(dòng)該方案使用的是MOSFET組成的半橋驅(qū)動(dòng)。對(duì)賽車速度的控制上本文采用了BangBang控制結(jié)合PID的控制策略，并結(jié)合電機(jī)滑行和反轉(zhuǎn)功能實(shí)現(xiàn)了快速剎車。綜合以上三種剎車方式，制定了快速減速的方案：在速度差較大時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，速度差較小時(shí)賽車滑行，效果良好。由于本模型車后輪裝有差速器，允許左右輪和傳動(dòng)齒輪分別以不同速度轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電機(jī)與賽車后輪轉(zhuǎn)向相反時(shí)，他們之間的摩擦力能使賽車很快減速。(3)本方式綜合利用電機(jī)電磁制動(dòng)和賽車后輪差速器結(jié)構(gòu)進(jìn)行剎車。(2)暫停驅(qū)動(dòng)電路輸出。在賽車左右后輪分別安裝一個(gè)伺服電機(jī)，控制剎車片抱死后輪，以達(dá)到剎車的功能，和實(shí)際車輛的剎車原理相似。為了