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: 南昌大学
队伍名称: 游龙
参赛队员: 王宇腾
梁瑞峰
李贵荣
指导老师: 武和雷
刘
关于技术报告和研究论文使用授权的说明
本人完全了解第六届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、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:
带队教师签名:
日期:
目录
第一章引言 1
智能汽车制作情况概述 1
文献综述 1
技术报告结构 1
第二章智能汽车系统整体方案设计 1
设计要求 1
智能汽车系统总体设计 1
智能汽车机械结构设计 4
第三章智能汽车硬件设计 6
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第四章智能汽车软件设计 21
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第五章系统调试 25
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CodeWarrior IDE 功能介绍 25
CodeWarrior IDE 基本使用方法 25
辅助调试工具 28
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第一章引言
智能汽车制作情况概述
智能汽车以比赛组委会提供的飞思卡尔16位微控制 MC9S12XS128maa为控制器,采用加速度计和陀螺仪进行平衡控制,电感传感器进行赛道路径检测,电机的运动速度和运动方向。电机驱动芯片选用BTS7960,同时使用MC9S12XS128maa单片机的PWM模块,运用PID控制算法,控制电机的转速,完成对智能汽车运动速度和运动方向的闭环控制。系统还扩展了蓝牙模块作为人机操作界面,以便于智能小车的相关参数调整。
文献综述
针对本次飞思卡尔智能汽车比赛,主要存在的技术问题就是如何设计出合理的传感器队赛道信息做出正确及时的判断,如何控制舵机和电机在最优的线路上以最短的时间通过赛道。对于S12 芯片的寄存器设置和操作,参考了飞思卡尔的S12用户使用手册。由于选择采用电感传感检测赛道上20Khz的方波,最终完成对赛道信息的判断,学习的电磁原理的相关书籍,《基于磁场检测的寻线小车传感器布局研究》,并且参考了竞赛组秘书处技术组的《20KHz 电源参考设计方案》。在选择传感器时,我们研究了宋文绪,。邵贝贝[1]文中详细介绍了如何在S12 系列单片机上进行程序代码编译和CodeworriorIDE 编译器使用方法,对程序调试和软件开发提供了很好的参考。
技术报告结构
技术报告以智能汽车的设计为主线,包括小车的构架设计、硬件设计、软件设计,以及控制算法研究等,分为六章。其中,第一章为引言部分,第二章主要介绍了小车的总体设计方案以及车模的相关参数,第三章对小车的硬件设计进行了详细的介绍,其中包括机械改造,电路设计两大部分,第四章对小车的软件设计思想和相关算法进行介绍,第五章详细介绍了赛车系统开发的调试工具
。
第二章智能汽车系统整体方案设计
设计要求
在本次的飞思卡尔第六届智能汽车的比赛中,要求参赛队伍设计的智能汽车具有自动循迹的功能,跑道下铺有20Khz的方波电源信号线,在引导线周围激起交变的磁场,从而通过检测此磁场引导车辆行驶。使用电磁场作为引导智能车的优点,主要体现在磁场信号具有很好的环境适应性,不受光线、温度、湿度等环境因素的影响。智能车系统的方案设计要求就是智能车将采集的信号作出正确合理的处理,使其快速稳定的行驶。因此,能沿着方波信号线自动行驶是前提,想要取得较好的成绩还得尽量提高智能小车的运行速度。
智能汽车系统总体设计
根据电磁车循迹的要求,电磁车设计包括赛车的设计和恒流源的设计。
根据电磁传感器方案设计,赛车共包括六大模块:电磁传感器模块、速度传感器、MC9S12XS128模块,电机驱动模块、电源管管理模块,倾角传感器模块。
其中系统结构框图如下:
各个模块的作用如下所示:
1. 电磁传感器模块:在该模块中对采集到的信息进行处理,一次信息来判断当前智能小车所出赛道的变化趋势、小车的当前速度转角的信息。将处理得到的信息传给单片机以采取相应的控制决策。
2. 速度传感器:选择100线或500线光电编码器,采集当前的电机速度,作为系统速度控制的反馈。同时与