行知电磁浙江师范大学行技术报告

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1、第八届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛技术报告摘要本文介绍了浙江师范大学行知学院行知电磁一队队员们在准备第八届飞思卡尔智能车大赛中的工作成果。智能车的硬件平台采用带MC9S12XS128处理器的S12环境，软件平台为CodeWarriorIDE开发环境，车模采用大赛组委会统一提供的A型车模。文中主要介绍了智能小车控制系统的机械结构、软硬件结构及设计开发过程。整个系统涉及车模机械结构调整、传感器电路设计及信号处理、控制算法和策略的优化等多个方面。车模以MC9S12XS128单片机为控制核心，以安装在车体前的工字电感作为循迹传感器，使用光电编码器检测速度信息。车模系统的简单工作原理是MC9

2、S12XS128单片机采集工字电感感应电压的模拟量结合光电编码器的速度反馈信号，利用电机控制算法控制速度变化。为了提高智能赛车的行驶速度和可靠性，试验了多套方案，并进行软硬件升级，通过大量的数据和实验现象分析，最终确定了现有的系统机械结构和各项软件控制参数。关键字：MC9S12XS128、电磁寻迹、PID控制算法、智能车目录摘要3目录4引言6第一章整车设计61.1车辆布局61.2小车技术方案简介61.3小车系统框图7第二章智能车机械设计及调82.1轮胎优化调整82.2车轮的定位和舵机调整82.2.1前轮前束82.2.2前轮外倾82.2.3后轮外倾82.2.4舵机的调整82.3重心调整与车上

3、设备的安放9第三章硬件设计103.1电源管理模块设计103.1.1液晶供电电路103.1.2MCU、电磁传感器、编码器供电电路103.1.3舵机供电电路113.2电机驱动模块设计113.3XS128最小系统模块设计113.4磁场检测模块设计123.5速度检测模块设计123.6液晶键盘模块设计123.7系统主板设计133.8小结14第四章软件设计方案154.1软件控制的总体思路154.2主程序结构154.3程序的运行154.4循迹算法设计154.5PID控制算法164.6PID参数整定164.7小车控制策略17第五章开发工具、制作、安装、调试过程说明175.1软件开发平台CodeWarrio

4、rIDE175.2工程的创建185.3程序源代码的编辑、编译与链接205.4BDM调试20第六章模型车参数21第七章总结22参考文献22致谢23附录24引言随着科学技术的不断发展进步，智能控制的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。智能车技术依托于智能控制，前景广阔且发展迅速。目前，掌握着汽车工业关键技术的发达国家已经开发了许多智能车的实验平台和商品化的车辆辅助驾驶系统。有研究认为智能汽车作为一种全新的汽车概念和汽车产品，在不久的将来会成为汽车生产和汽车市场的主流产品。面向大学生的智能汽车竞赛最早始于韩国，在国内，全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛从2006年开始已经举办了七届，得到了各级

5、领导及各高校师生的高度评价。大赛为智能车领域培养了大量后备人才，为大学生提供了一个充分展示想象力和创造力的舞台，吸引着越来越多来自不同专业的大学生参与其中。本技术报告主要包括机械系统、硬件系统、软件系统等，详尽地阐述了我们的设计方案，具体表现在硬件电路的创新设计以及控制算法的独特想法。智能车的制作过程包含着我们的辛勤努力，这份报告凝聚了我们智慧，是我们团队共同努力的成果。在准备比赛的过程中，我们小组成员涉猎控制、模式识别、传感器技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科，几个月来的经历，培养了我们电路设计、软件编程、系统调试等方面的能力，锻炼了我们知识融合、实践动手的能力，对今后的学习工

6、作都有着重大的实际意义。第一章整车设计1.1车辆布局鉴于赛道的摩擦力和复杂性以及车模的机械结构和强度，我们提出在尽可能不伤害赛道的情况下最大限度降低整车重心，因为车子重心高低和位置对车子行驶、转弯有很大影响，例如转弯性能和直道加（减）速性能等。后来发现还需再降低底盘高度，我们使用PCB板降低底盘至我们的目标高度。同时设计了与之相匹配的电路板和电池固定方法，力求进一步降低整车重心。由于电磁组的电磁信号较为复杂，所以我们采用支架将传感器伸到前方以达到较远的前瞻性。关于支架的选取有过很多方案，最后我们采用高强度、重量轻、可任意制作形状、加工简单、耐撞击的碳杆的支架方案，使从而车子在转弯时更加迅速

7、、灵敏。最后讨论车子的闭环控制问题。我们采用欧姆龙CWZ5C--500P编码器为测速器，直接用编码器齿轮咬合车模电机齿轮的方法来获取车子的行驶速度，最后在程序中根据编码器采集回来的信号设计速度控制策略，实现车速的闭环控制。1.2小车技术方案简介本模型车的制作的主要思路是利用四个10mH电感线圈来检测赛道的磁场信息，将信息采集到XS128单片机中。在XS128单片机中利用一定的算法来控制模型车的运行状态。模型车的控制系统包