文档介绍：第七届“飞思卡尔”杯全国大学生
智能汽车竞赛
技术报告
学校: 德州学院
队伍名称: 极速终结者
参赛队员: 卢瑞剑
高祥
朱振阳
带队教师:姚俊红
关于技术报告和研究论文授权的使用说明
本人完全了解第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛关于保留、使用技术报告和研究论文的规定,即:参赛作品著作权归参赛者本人,比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料,并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。
参赛队员签名: 卢瑞剑
带队教师签名: 姚俊红
日期:
摘要
本文为第七届飞思卡尔智能车电磁组直立车模的设计说明。本智能车采用大赛组委会统一提供的C型车模,以Freescale 16位单片机MC9S12XS128 作为系统控制处理器,以CodeWarrior IDE 。
整个智能车系统的设计与实现包括车模的机械结构调整、传感器电路的设计及位置安装、控制算法和策略优化、系统调试等多个方面。通过对比不同方案的优缺点,并结仿真平台进行了大量底层和上层测试,最终确定了现有的系统结构和各项控制参数。系统硬件上包括核心控制模块,电源模块,传感器模块,电机驱动模块,软件设计方案为在深入分析研究大赛组委会给出的直立参考方案后,在一定程度上大胆创新,形成自己独特的方案,从而提高了车模的行驶速度和稳定性。在智能车调试过程中,使用上位机利用无线通信技术对智能车的状态进行实时监视,有效提高了调试的效率。
实验结果表明,我们的智能车系统设计方案稳定可行,机械结构与控制算法经过长时间的调试均达到优化的状态,本文将详细叙述本智能车控制系统的各个模块的设计原理,设计目标,设计方法与过程,以及其所发挥的作用。
关键字:MC9S12XS128,上位机,无线通信
目录
摘要 I
第一章引言 1
研究背景 1
智能汽车竞赛简介 1
第二章控制系统总体设计 4
系统硬件结构 2
系统软件结构 2
车模整体布局 2
第三章车模机械设计 7
车模基本参数 7
系统电路板安装 7
传感器安装 9
测速模块安装 9
第四章系统硬件设计 10
核心控制模块 11
电源模块 12
陀螺仪、加速度模块 16
电机驱动模块 22
测速模块 25
电磁检测传感器模块 25
第五章软件设计 26
车模角度和角速度计算 29
26
27
28
28
第六章系统调试 31
开发工具 31
硬件调试 33
第七章期望与展望 37
参考文献 I
附录一:控制系统核心代码 I
第一章引言
研究背景
汽车作为一种最活跃、最革命的动力因素,不但发展着自己,而且改变着世界。汽车在人们的生产和生活中产生了重大影响,随着现代科技和交通事业的迅猛发展,汽车从最初的蒸汽机车逐步发展为今天集各个领域技术于一身的现代化高科技产品,汽车正在走向自动化和电子化。对智能汽车的研究,对于汽车行业的发展、交通事故的减少,以及道路交通的有效管理和一些未知领域的研究探索都具有非常重要的意义。智能汽车的出现,除了能降低高发的交通事故,方便道路交通的管理,也为人类研发探索未知世界的交通工具奠定了良好的基础。在科技日新月异的今天,人们不断探索新的代步工具,出现在外国的赛格威(Segway)思维车,曾作为一种全新的交通工具引发了人们对两轮平衡车的深入研究。
本届的飞思卡尔”杯智能汽车竞赛电磁组就是要求以C车模的两后轮作为动力,实现车模直立行走,相对于传统的四轮行走的车模运行模式,车模直立行走在硬件设计、控制软件开发以及现场调试等方面提出了更高的要求。两轮自平衡智能小车已经在科研、工业、军事等领域有了广泛的发展,甚至已经生产出相应的代步产品。
智能汽车竞赛简介
教育部为了加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养,在已举办全国大学生数学建模、电子设计、机械设计、结构设计等几大竞赛的基础上,研究决定,委托教育部高等学校自动化教学指导分委会主办每年一度的全国大学生智能汽车竞赛,并成立了由教育部、自动化分教指委、清华大学、飞思卡尔半导体公司等单位领导及专家组成的“第一届‘飞思卡尔’杯全国大学生智能汽车邀请赛”组委会。该竞赛是为了提高大学生的动手能力和创新能力而举办的,具有重大的现实意义。与其它大赛不同的是,这个大赛的综合性很强,是以迅猛发展的汽车电子为背景,涵盖了控制、模式