智能小車系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案-文庫(kù)吧資料
2025-05-02 06:54本頁(yè)面
【正文】 片機(jī)的兩個(gè)管腳，在本系統(tǒng)中，H橋的兩端分別接單片機(jī)口中的PTP3和PTP1，當(dāng)PTP1為高電平，PTP3為高電平時(shí)，主電機(jī)全速正轉(zhuǎn)，當(dāng)PTP1為低電平，PTP3為低電平時(shí)，主電機(jī)全速反轉(zhuǎn)。其基本思路為：智能車的理想速度由當(dāng)前的道路信息決定。在不同賽道給定不同期望值YUSHE_MAICHONG和比例運(yùn)算系數(shù)FENMU，這樣速度PI控制函數(shù)就會(huì)自動(dòng)輸出不同賽道情況下的速度控制量MAICHONG. 棒－棒控制算法棒－棒控制的基本思路是當(dāng)檢測(cè)到的輸出量大于理想輸入量時(shí)，就急劇將控制量增加到最大，讓輸出量以最快的速度減少，當(dāng)檢測(cè)到的輸出量小于理想的輸入量時(shí)，就急劇將控制量降低到最小，讓輸出量以最快的速度減少。PWMDTY67=0pre_pwm23。 } if(pre_pwm23=0) { if(pre_pwm23300)pre_pwm23=300。 if(pre_pwm230) { PWMDTY67=0。 if(pre_pwm232500)pre_pwm23=2500。 per_wucha=wucha。 d_wucha=wuchaper_wucha。void dianjipid(int K) { pwm23=duty23。其時(shí)域表達(dá)式為：其傳遞函數(shù)表達(dá)式為：圖5─4 PID框圖 速度控制策略在電機(jī)控制中，我們采用了PI控制，偏差為速度期望值motor_hope與實(shí)測(cè)值get_pluse之差作為偏差量motor_error=motor_hopeget_pluse，經(jīng)過運(yùn)算得到控制量motor_out。 PID控制器根據(jù)給定的理想值r(t)與實(shí)測(cè)值c(t)之間差值e(t)=r(t)c(t)。無論是過去還是現(xiàn)在，其應(yīng)用都十分廣泛，近20年來相繼出現(xiàn)一批復(fù)雜的，只有計(jì)算機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的控制算法。圖5─2 直道圖5─3彎道圖5─3 全白十字 PID算法概述PID控制算法是應(yīng)用最為廣泛的一種控制規(guī)律。 ATD0DIEN = 0x00。 ATD0CTL1 = 0x0F。void ADC_Init(void){ ATD0CTL4 = 0x0F。 //使能周期中斷定時(shí)器 PITINTE_PINTE0=1。 //第0通道使用微計(jì)數(shù)器0 PITCE_PCE0=1。 //為0通道8位計(jì)數(shù)器賦值PITLD0=2559。 //PWM1通道使能 PWMDTY01=3020。 PWMCLK_PCLK1 = 1。 //clock A不分頻，即clock A=bustle PWMSCLA = 16。 //計(jì)數(shù)器清零 PWMPOL_PPOL1=1。 //0和1聯(lián)合成16位PWM PWMCAE_CAE1=0。 } PWM脈寬調(diào)制初始化 PWM模塊為智能車最基礎(chǔ)最重要模塊，它控制了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)里的舵機(jī)，和電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 //短暫延時(shí)，等待時(shí)鐘頻率穩(wěn)定 while(!(CRGFLG_LOCK==1)) { 。 //PLL_clock=VCO_clock _asm(nop)。 //VCO_clock=2*osc_clock*(SYNR+1)/(REFDV+1)=128MHz//VCOFRQ[1:0]=1:1,代表VCO_clock在80~120MHz REFDV=0x80|0x01。 //禁止使能鎖相環(huán)時(shí)鐘 PLLCTL_PLLON=1。}初始化后時(shí)鐘頻率為64 MHZ，使指令運(yùn)算加快，能很好的滿足系統(tǒng)要求。 //全K口為輸入口 包括按鍵 編碼器方向 PUCR_PUPKE=1。 //配置IO的數(shù)據(jù)為0 線性CCD DDRB=0x00。 //配置IO的數(shù)據(jù)為0 PORTA_PA2 = 0。 //CCD 液晶 全a口為輸出口 PORTA_PA0 = 0。包括設(shè)置液晶，藍(lán)牙，CCD等使用的IO口為輸入或輸出模式，并選擇是否使用內(nèi)部上拉電阻等。控制框圖圖像處理圖像采集速度采集速度控制轉(zhuǎn)向控制 圖5─1 控制框圖 xs128芯片各模塊初始化智能車軟件系統(tǒng)包括幾大模塊，包括普通IO口模塊、鎖相環(huán)、AD模塊、定時(shí)器模塊、中斷模塊和PWM脈寬調(diào)制模塊等。第五章 軟件算法設(shè)計(jì)第五章 軟件算法設(shè)計(jì)軟件算法是智能車設(shè)計(jì)的最核心部分，硬件是為軟件提供了平臺(tái)，而算法則是車模的靈魂，是他的駕駛員。然后我們又自己手工焊電路板，最終經(jīng)過調(diào)試后成功投入使用。本章主要介紹硬件系統(tǒng)的各個(gè)模塊。電路接口如下圖所示：圖4─9 舵機(jī)接口主板上還包括撥碼開關(guān)電路和無線串口電路。于是我們選擇MOS管來設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路，發(fā)現(xiàn)使用MOS驅(qū)動(dòng)后，車的性能得到很大提升，且加減速芯片幾乎不發(fā)熱。圖4─7 12V電源模塊 由于BTN7970驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單使用方便，初期，我們采用4片BTN7970并聯(lián)使用，并無嚴(yán)重發(fā)熱現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)會(huì)有明顯的發(fā)熱現(xiàn)象，甚至驅(qū)動(dòng)芯片會(huì)進(jìn)入過熱保護(hù)。電路原理圖如下：圖4─6 12V電源模塊：采用MC34063升壓。圖4─4 5V電源模塊 6V電源模塊：轉(zhuǎn)向舵機(jī)對(duì)于其他模塊干擾較大，于是單獨(dú)設(shè)計(jì)電路給舵機(jī)供電，電壓比較穩(wěn)定，能滿足舵機(jī)轉(zhuǎn)向的需求。12V為電機(jī)驅(qū)動(dòng)供電。5V為單片機(jī)、編碼器、撥碼開關(guān)、無線串口、線性CCD等供電。此外，還包括電源濾波電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、串行通訊接口等。MC9S12X系列是HCS12系列的增強(qiáng)型產(chǎn)品，基于S12 CPU內(nèi)核，可達(dá)到25MHz的HCS12的2~5倍的性能。主板上集成了本系統(tǒng)的主要電路，它包括如下部件：電源穩(wěn)壓電路、最小系統(tǒng)板插座、CCD接口、舵機(jī)接口、編碼器模塊、撥碼開關(guān)、無線串口、指示燈等。最小系統(tǒng)板可以插在主板上，組成了信號(hào)采集、信號(hào)處理、電機(jī)控制、舵機(jī)控制單元?？紤]到編碼器的分辨率、精度、輸出信號(hào)的穩(wěn)定性、響應(yīng)頻率、信號(hào)輸出方式等指標(biāo)，最終我們選取512線的MINI編碼器。一般來說，增量式光電編碼器輸出A、B 兩相互差90176。其單片機(jī)的接口如下圖所示：圖4─2 CCD接口圖 編碼器 增量式光電編碼器的特點(diǎn)是每產(chǎn)生一個(gè)輸出脈沖信號(hào)就對(duì)應(yīng)于一個(gè)增量位移，但是不能通過輸出脈沖區(qū)別出在哪個(gè)位置上的增量。TSL1401在時(shí)序控制下，可以串行輸出內(nèi)部128個(gè)點(diǎn)的模擬數(shù)據(jù)，由于輸出模擬信號(hào)幅值較小，需加一級(jí)運(yùn)算放大器。可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)必不可少的一部分，它包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線、通道隔離等。但必須注意，由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件功能，一般響應(yīng)時(shí)間比硬件實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)，且占用CPU時(shí)間。硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好的基礎(chǔ)。第四章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)第四章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 該硬件系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心，故硬件設(shè)計(jì)時(shí)我們都是圍繞著單片機(jī)的相關(guān)功能及結(jié)構(gòu)進(jìn)行的。見下圖圖3─6 CCD安裝示意圖 小結(jié)本章通過對(duì)B型車模進(jìn)行系統(tǒng)的建模分析，在比賽規(guī)則的允許范圍內(nèi)，制定了整車機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝和改進(jìn)方案，使其能夠符合智能車的競(jìng)技要求，主要包括模型車機(jī)械部分安裝及改造、傳感器的設(shè)計(jì)安裝、系統(tǒng)電路板的固定及連接等。由于線性CCD 鏡頭視角的限制，只有將CCD架的比較高才能得到想要的賽道寬度，于是額外增加了 4根支架，保證CCD的穩(wěn)定。因此，經(jīng)過軟件和機(jī)械的不斷結(jié)合在一起調(diào)試，均衡直道和彎道的不同需求，我們選擇了較為合適的差速。 關(guān)于舵機(jī)的安裝方式。舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和功率是一定，要想加快轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度，唯一的辦法就是優(yōu)化舵機(jī)的安裝位置及其力矩延長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度。圖3─4 編碼器安裝示意圖 原裝車模的舵機(jī)安裝占用位置較多， 考慮到主板的安裝方便以及車模轉(zhuǎn)向性能，我們對(duì)舵機(jī)安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較大的調(diào)整。后一種策略可以適當(dāng)加大前束。由于阻力比不調(diào)節(jié)前束時(shí)增大。調(diào)節(jié)合適的前輪前 束在轉(zhuǎn)向時(shí)有利過彎，還能提高減速性。主 銷在垂直方向的位置確定后，改變左右橫拉桿的長(zhǎng)度即可以改變前輪前束的大 小。但是一定不要太大，適當(dāng)?shù)姆砰_一兩 圈就夠了。而前束不會(huì)， 所以調(diào)整前束是最安全、方便的。前輪前束的調(diào)整是方便的。 前束的調(diào)整總是依據(jù)主銷內(nèi)傾的調(diào)整。像內(nèi)八字那樣前端小 后端大的稱為“前束”，反之則稱為“后束”或“負(fù)前束”。前輪前束的作用是保證汽車的行駛性能，減少輪胎的磨 損。 即可，并且要與前輪前束匹配。模型車提供了專門的外傾角調(diào)整配件，近似調(diào)節(jié)其外傾角。所以事先將車輪校偏一個(gè)正外傾角度，一般這個(gè)角度約在 1176。在汽車的橫向平面內(nèi)，輪胎呈“八”字型時(shí)稱為“負(fù)外傾”，而呈現(xiàn)“V”字形張
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