基于某单片机之智能赛车研发

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论文字数:41009 论文编号:sb2014093011111210513 日期:2014-10-04 来源:硕博论文网

1绪论

1.1国外智能车的发展历史
智能汽车从根本上改变了传统的“人一车一路”控制方式,将司机从该闭环控制系统中解放出去,大大提高道路使用效率和车辆的安全性。现代智能汽车以飞速发展的汽车工业为基础以高新电子技术和机电一体化技术及计算机技术为依托,遵循由低到高、由少到多、由单方面到多方面、不断逐步上升的规律发展。在德国,科研人员推出命名为“德国制造”的无人驾驶汽车,你可以用自己的手机来打“无人的士”,乘客们只需利用智能手机向打电话,就可通过全球定位系统锁定乘客的方位。向汽车发出一个指令,就可以直接送你到到目的地,驾驶员不需紧握方向盘,脚踩油门和刹车眼睛紧盯前方,甚至可以悠闲的在车内上网、看报和聊天。可能有一天,你在路上发现每辆车都有特殊的“眼睛”和“大脑”:车身装满了摄像头和雷达,而车厢内也做了诸多改装——后排坐椅上都放置了插满电线的控制系统,还有一台笔记本电脑用于操控,你不用感到惊奇,因为无人驾驶汽车来了。

1.2我国智能车的发展概况
它与导航、电子巡航不同,测量前方车辆的距离和相对速度;车载主控计算机和相应的路径规划软件相当于驾驶员的大脑,根据车前情况、计算机视觉提供的道路信息以及自身的行驶状态,决定继续前进还是换道准备超车;接着自动驾驶控制软件按照需要跟踪的路径和汽车行驶速度,向油门、刹车控制器和方向盘发出动作指令,操纵汽车按规划好的路径前进,起到驾驶员的手和脚的作用。这辆无人驾驶轿车。
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2系统总体方案设计

2.1系统总体方案的设计
由于单片机80引脚封装引脚集成密度高,引脚间距小,如果使用导线直接连接,就不可避免造成各个端口之间,信号相互干扰,搭锡短路,检测、维修麻烦等问题,为了整个提高系统的稳定性,克服这些缺点,在设计时,直接选用了最小系统母板,见图所示,它是将所使用的端口分别引出,并分别为其设计了使用很方便的接插接。

2.2主控板设计
本章主要介绍了“飞思卡尔杯”智能赛车系统总体设计方案,同时绘出了系统总体结构方框图,包含三大部分六大模块设计,该智能车采用飞思卡尔的位微控制器单片机作为核心控制单元,作为智能车的“大脑”,使用语言编写控制程序,通过组委会提供的编译软件的在线调试,采用光电传感器识别赛道两边黑线(路径),赛车的位置信号由车体前方的光电传感器采集,经主控制单元)的口接收后,用于赛车的运动控制决策,同时模块发出脉宽调制调速)波,驱动直流电机对智能汽车进行加速、减速、制动控制,以及伺服电机对赛车进行转向控制,达到小车的智能控制。使赛车在赛道上能够自主巡线(黑线)行驶,并对主控制单元芯片做了简要介绍,最后说明了选用最小系统板的重要性。

3车模机械部分调整及改造.......................10
3.1车模介绍......................10
3.2车模安装.............................12
4硬件电路部分设计.............................................14
4.1电源管理模块设计....................14
4.2电源管理模块方框图设计...................14
5智能汽车控制软件部分设计............................26
5.1总体流程图....................26
5.2软硬件初始化..................27

6系统调试

6.1硬件调试
硬件调试步骤为:机械调试——电路调试——通调。先对电机驱动电路,速度检测电路进行调试;再对传感器调试,蛇机进行调试;然后对直流电机进行调试。传感器调试分为机械调试和电路调试,机械调试的目的,是让个传感器和赛道保持合适距离、高度、和角度.单步执行程序,观察各个寄存器、变量、数组的变化是否正确。蛇机进行调试;可以先不使用直流电机,将小车放于白纸上,用黑线在传感器下移动,看蛇机的转向与设置是否一致,然后在跑道上,用手推小车,让车经过符合比赛规则中要求的不同曲率半径的轨迹。对于不同的传感器会检测到不同的信号。记下针对不同传感器对不同方向检测到信号的情况,让其中较为理想的蛇机转角,作为一组经验值,待软件设计时使用。对直流电机进行调试;将电机接入电路,在白纸上稍微将后轮悬空,用黑线在下面移动,用示波器观测电机两端的丽信号是否按要求改变,确定无误后可以拿到跑道上进行试车。让小车在一段直道行驶后,然后进入一曲率半径为最大值的曲线。反复试验,就可得出小车不驶出轨道的最大占空比。

6.2软件调试
调试模块时,可以通过系统电路板上口外接不同频率的固定脉冲信号,利用软件产生一定时间,在该时间段内读取脉冲数,将口在该段时间内读取的脉冲数送到口显示,通过读取口显示的状态,來检测定时器和脉冲累加器的设置是否正确。为检验模块子程序,可以编写输出一定占空比的波形子程序,从端口接入示波器,通过示波器观察输出波形是否与设定值相同,若相同则程序正确。在每一部分子程序调试通过后,结合外围电路对所有子程序进行整合,根据小车工作原理,编写出完整。在界面完成程序编译后,通过工具,将程序下载到微处理器中,然后进行小车的调试。
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7结论

本论文是基于MUCS128专用智能芯片为核心控制单元的智能赛车设计,内容包含机械、电路、软件三大部分设计,整个系统采用主控、电源、道路识别传感器、速度检测、电机驱动、直流电机驱动六大模块化设计,主控作为整个智能汽车的“大脑”,它负责接收赛道采集的数据、赛车速度等反馈信息,并对这些信息进行恰当的处理,形成合适的控制量来对蛇机与驱动电机进行控制。并使用语言编写控制程序,通过组委会提供的编译软件的在线调试,电源模块为整个系统工作提供充足的能源光电传感器模块是“眼睛”检测路径、光电编码器模块测量即时速度,电机驱动模块它完成对模型车上的电机进行驱动,控制电机的速度大小,控制电机旋转方向,根据控制算法做出控制决策,驱动直流电机和伺服电机完成对智能汽车的控制。

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参考文献(略)


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