《第十一届“恩智浦”杯全国大学生智能汽车竞赛电磁组技术报告.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十一届“恩智浦”杯全国大学生智能汽车竞赛电磁组技术报告.pdf（54页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第十一届“恩智浦”杯全国大学生智能汽车竞赛电磁组技术报告学 校：南昌大学队伍名称：不倒的土豆参赛队员：王梦华晁睿杰汪佳宇指导老师：杨晓辉朱自伟第十一届“恩智浦”杯全国大学生智能汽车竞赛电磁组技术报告学 校:队伍名称:参赛队员:彳田.中学府在7宸H海也欢侑椀朱指导老师: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十届“恩智浦”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、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，比赛组委会和恩智浦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。参赛队员签字：王梦
2、华 晁睿杰 汪佳宇指导老师签字：杨晓辉 朱自伟日 期：2016年8月1 0日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卜届“恩智浦”杯全国大学生智能汽车竞赛关保留、使用技术报告和研窕论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和恩智浦*导体公司可以在相关I: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泉在组委会出版论文集中.参赛队员签字：L号 指仔老师签字：炳成辉朱旬 与日 期：/8】，日目 录第 一 章 概 述 及 设 计 思 路1.1 概述.1.2 整车设计思路.1.2.1控制系统.1.2.2整车布局.1.2.3电磁组的主要
3、特点第 二 章 硬 件 设 计.2.1 硬件系统总体设计.222靠洁观可简美1232.2 传感器方案.2.2.1磁场检测传感器 2.2.2赛道检测传感器布局2.3主板电路设计.2.4姿态模块传感器.2.4.1 陀螺仪加速计.第 三 章 软 件 设 计.3.1原理分析.3.1.1 车模平衡控制.3.1.2 车模速度控制.3.1.3车模方向控制.第四章机械.4.1制作情况概述.4.2 系统机械方案选定.4.3 车模的机械结构.4.3.1车模的机械结构.4.3.2电感支架.4.3.3陀螺仪加速计的安装.4.3.4齿轮咬合与车胎处理.第五章系统的开发环境与车模的调试.5.1 开发环境.5.2 上位机软
4、件.第六章车模的主要参数.6.1 智能汽车外形参数.6.2 智能汽车技术参数.附 件1.1 主程序：.2、中断程序.参考文献.第 一 章 引 言1.1 概述“恩智浦”杯全国大学生智能汽车竞速竞赛，前 身 是“飞思卡尔”智能汽车竞速竞赛，今年进行到第十一届，几年经验的积累使得比赛形式丰富，比赛规则比较完善，为广大同学提供了一个良好的学习提高的平台。第十一届大赛，延续往年第七届的规则，电磁车为直立行走模式，以1 0 0 m A的交变电流为赛道,自主开发检测传感器，检测赛道信息。为响应教育部关于加强大学生的创新意识、合作精神和创新能力的培养的号召，我们组队积极参加了第十一届“恩智浦”杯全国大学生智能
5、汽车电磁组的比赛。从2 0 1 1 5年1 1月开始着手进行准备，历 时 近1 0个月，鉴于电磁组与光电、摄像头在检测方法上有本质的不同，我们在传感器设计上采用电感线圈检测磁场，通过在多个点布置不同方向的检测传感器获取赛道信息，利用所获取的信号进行处理，实现对赛车转向、速度进行控制。同时，我们利用前几届比赛积累下的经验，继续加强在电源管理、噪声抑制、驱动优化、整车布局等方面的研究工作，使智能车能够满足高速运行下的动力性和稳定性需求，获得了良好的综合性能和赛场表现。本技术报告将针对我们的传感器信号处理设计安装、底盘参数选择、电路设计、控制软件主要理论、控制算法等方面进行阐述，并列出了模型车的主要
6、技术参数。1.2 整车设计思路1.2.1 控制系统智能车的工作模式：电磁传感器获取赛道某点电磁特性，信 号 输 入 到k 6 0控制核心进行进一步处理以获得赛道信息；通过旋转编码器转速传器检测车速;1第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告电机转速控制采用P I控制，通 过 PWM控制驱动电路调整电机的功率。1.2.2 整车布局鉴于赛车和赛道的特点，并且车模特性，今年在整车布局上仍延续基本布局的思路，采用低重心紧凑型设计。为调整整车重心位置，采用碳杆支撑电磁传感器，减小转动惯量。在降低整车重心方面采用了低位的布局，同时设计了强度高质量轻的电磁传感器安装架，减轻信号采集电路板重量。图 1-12图
7、1-21.2.3电磁组的主要特点1、传感器信号为模拟值电磁组需要检测的信号为大小l O O M a,频率为2 0 K H z 的方波信号，赛道有大仙铺成，导线周围分步着交流变化的磁场，由于赛道的各种形状，使得磁场发生叠加，不同的赛道形状不同的特征磁场，如下图为十字赴京的磁场。赛道信息相对于传统黑白线具有信号可以提供模拟信息的优势，我们利用电磁赛道这种优势，完善小车控制算法，达到了较好的控制效果。3第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告图 1-32、传感器信号具有方向性磁场是矢量，在空间的分布为具有方向性，所以传感器检测到的信号也具有特定的方向性。在实际检测的时候发现，不同方向传感器的变化规律有
8、很大的不同，这也和磁场的分量变化规律相一致。比如，磁场垂直分量变化的比较早，但是受相邻赛道的影响较大，而磁场的水平分量恰好相反。4第 二 章 硬 件 设 计2.1 硬件系统总体设计2.1.1 可靠可靠是系统设计的第一要求，我们对电路设计的所有环节都进行了如下的改进和设计：电源系统的稳压性能、纹波噪声的去处、功率的充足提供的可靠性等；主控系统的电路优化，减少电路元件的体积和用量，减少不稳定因素；动力系统的动力性能可靠性，如加速、制动等性能会有大幅度的改善，为整车的性能提升提供充足的保证；做好各部分的接地、屏蔽、滤波等工作，将高速数字电路与模拟电路分开，使本系统工作的可靠性达到了设计要求；传感器的
9、性能稳定，保证整车数据流的准确可靠；2.1.2 简洁为了尽量减轻整车重量，降低模型车的重心位置，应使电路设计尽量简洁，尽量减少元器件使用数量，缩小电路板面积，使电路部分重量轻，易于安装。我们在对智能车系统进行分析后可以通过以下几点来进行对系统简洁处理:智能车机械结构的简化，这需要我们设计出更加精巧、灵活的机械构件，提高智能车的精度，提高智能车的制作工艺，简化智能车的机械复杂程度。在对智能车硬件电路系统进行了详细分析后，通过认真筛选所用器件、简化电路、合理设计元件排列、电路走线，最终的硬件电路板采用贴片封装形式，使本系统硬件电路部分轻量化和机械强度部分的指标达到设计要求。2.1.3 美观一个好的
10、设计应该是能给人以美感的。除了满足基本的设计要求之外，我们还对元器件的摆放位置做了大量的尝试，使得整个电路较为美观。5第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告图 2-1 电路板3D图2.2传感器方案2.2.1磁场检测传感器使 用 10m H 电感和6.8n F 电容并联谐振，来感应20K H z 的磁场信号，经放大电路放大后，得到正弦波，再 用 A D 采样，得到正弦波的峰值，以判断传感器离导线的距离，从而定位导线。由于官方给出的三极管放大电路不易调节放大倍数，检波电路信号变化速度较慢，我们决定使用运放放大直接由A D 采6样。电路图如下。运放使用了 T L 082双运放，能够将信号放大几千倍，
11、可以满2.2.2赛道检测传感器布局电磁传感器测出的信号为当前所在位置的某个方向的磁场信息，所以传感器的布局至关重要。通过实验发现，当传感器相距较大，视角宽，得到的赛道信息量大。所以，采用尽量架宽主要传感器的方式，以获得丰富的赛道信息，并且提前预知赛道形状。2.3主板电路设计2.3.1电源模块电机是直接接电池，编码器5 v,磁感采集模块5 V,单片机系统是3.3v。这7第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告里我们使用了 T PS 735 0和T PS 7333两种稳压芯片。MOTOR7V2AGND5V FOR 3.3V5V转 3JV 电 源 植 感 采 集电 机 电 源OUT3DOLT4DU3G
12、ND5V TO 3JV一品TOUTAGNDRESET0805封装TPS7333-x-AGND3.3V电源lOOUli系 统 板 OLED等DGNDAGND72VJ j C 1 3T IOOOUFACiND3gw二5V电源电机2 4 4 蜡 码 器 IS 牙电源模块图2-3主板电源2.3.2 驱动模块电机驱动使用BT S 796E BT S 7961为集成M O S 驱动，其外部电路接线简单,性能稳定。8图2-4 BTS7 9 6 1驱动原理图2.3.3 最小系统我们为了节约成本，使用了自我制作的最小系统。MCT_3VJ|MCV_JV3|-z-S7.ADU_DP3ADC 1二 DM3AIX1_D
13、P3PTLOPTEIPTL2PTUJPTE4PTESPTF6VDDv ssUSBO_t*USBO_DMVOUTUVREONADCO DPIADCO OMIADC1ADC1JTACilRGND-ill X S tI 101YJX3d藜s-r-H*vffV-UN.U5fcMa.6ELU!lyaAm-dZ3Y1Xdlawa圄MCU JV3 MCI!JVJ|MCU_JV3.n c aElV icoJTU2Jrm;2FTB21pTB2OpmioFTBI84MCU.JV3C14F104VDDVSSFIC3FTC2PTCIp r eFTB23IHB22FTB21P7B20FIBIQrm iBPTHI7PTO
14、I6VDDVSSPTBI1riu ioFIB9FTIDPTB2PTBIPTIM)RESET bXTAL CK位电冰tXiND|.AGNDK609第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告图 2-5 K60最小系统2.4姿态模块传感器2.4.1 陀螺仪加速计加速度计和陀螺仪是车体直立必须的信息反馈器件，根据竞赛规则要求,本组选用的是F r e e s c a l e 公司的M M A 84 5 1三轴加速度传感器和M PU 3 0 5 0 陀螺仪。原理图如图所示图2-6 陀螺仪加速计原理图10第 三 章 软 件 设 计3.1原理分析电磁组比赛要求车模在直立的状态下以两个轮子着地沿着赛道进行比赛，相比
15、四轮着地状态，车模控制任务更为复杂。为了能够方便找到解决问题的办法，首先将复杂的问题分解成简单的问题进行讨论。根据比赛规则要求，维持车模直立也许可以设计出很多的方案，本参考方案假设维持车模直立、运行的动力都来自于车模的两个后车轮。后轮转动由两个直流电机驱动。因此从控制角度来看，车模作为一个控制对象，它的控制输入量是两个电极的转动速度。车模运动控制任务可以分解成以下三个基本控制任务，如图所不：三I将复杂任务I 0“但立分解成三个简单任务速度控制通过调节车模倾角来实现，后向自 立 控 制 电 压+_ f转向控制电压/图3-1车模任务分解线性叠加形成一组 驱动电机往前葡料,车候加速盛行.(1)控制车
16、模平衡：通过控制两个电机正反向运动保持车模直立平衡状11第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告态；（2）通过调节车模的倾角来实现车模速度控制，实际上最后还是演变成通过控制电机的转速来实现车轮速度的控制。（3）控制车模方向：通过控制两个电机之间的转动差速实现车模转向控制。车模直立和方向控制任务都是直接通过控制车模两个后轮驱动电机完成的。假设车模电机可以虚拟地拆解成两个不同功能的驱动电机，它们同轴相连，分别控制车模的直立平衡、左右方向。在实际控制中，是将控制车模直立和方向的控制信号叠加在一起加载电机上，只要电机处于线性状态就可以同时完成上面两个任务。车模的速度是通过调节车模倾角来完成的。车模不同的
17、倾角会引起车模的加减速，从而达到对于速度的控制。三个分解后的任务各自独立进行控制。由于最终都是对同一个控制对象（车模的电机）进行控制，所以它们之间存在着耦合。为了方便分析，在分析其中之一时假设其它控制对象都已经达到稳定。比如在速度控制时，需要车模已经能够保持直立控制；在方向控制的时候，需要车模能够保持平衡和速度恒定；同样，在车模平衡控制时，也需要速度和方向控制也已经达到平稳。这三个任务中保持车模平衡是关键。由于车模同时受到三种控制的影响，从车模平衡控制的角度来看，其它两个控制就成为它的干扰。因此对车模速度、方向的控制应该尽量保持平滑，以减少对于平衡控制的干扰。以速度调节为例，需要通过改变车模平
18、衡控制中车模倾角设定值，从而改变车模实际倾斜角度。为了避免影响车模平衡控制，这个车模倾角的改变需要非常缓慢的进行。这一点将会在后面速度控制中进行详细讨论。3.1.1车模平衡控制控制车模平衡的直观经验来自于人们日常生活经验。一般的人通过简单练习就可以让一个直木棒在手指尖上保持直立。这需要两个条件：一个是托着木棒的手掌可以移动；另一个是眼睛可以观察到木棒的倾斜角度和倾斜趋势（角速度）。通过手掌移动抵消木棒的倾斜角度和趋势，从而保持木棒的直立。这两个条件缺一不可，实际上就是控制中的负反馈机制，如图：12 车体垂直车轮保持静止。图3-2生活直立经验o车体向右倾斜，车轮向右加速运行。O)=图3-3运动车
19、模平衡为了使运动的车模保持平衡，可以通过建立车模的运动学和动力学数学模型，设计反馈控制来保证车模的平衡。为了使得同学们能够比较清楚理解其中的物理过程。下面通过对比单摆模型来说明保持车模平衡的控制规律。13第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告C 今。车模底部可以运动的倒立单摆图 3-4 车模简化成倒立的单摆3.1.2 车模速度控制对于直立车模速度的控制相对于普通车模的速度控制则比较复杂。由于在速度控制过程中需要始终保持车模的平衡，因此车模速度控制不能够直接通过改变电机转速来实现。下面先分析一下引起车模速度变化的原因。假设车模在上面直立控制调节下已经能够保持平衡了，但是由于安装误差，传感器实际测
20、量的角度与车模角度有偏差，因此车模实际不是保持与地面垂直，而是存在一个倾角。在重力的作用下，车模就会朝倾斜的方向加速前进。图2-2 显示了这个关系。控制速度只要通过控制车模的倾角就可以实现了。3.1.3 车模方向控制实现车模方向控制是保证车模沿着竞赛道路比赛的关键。直立车模所在的电磁组的道路中心线铺设有一根漆包线，里面通有1 0 0 m A 的 2 0 k H z 交变电流。因此在道路中心线周围产生一个交变磁场。通过道路电磁中心线偏差检测与电机差动控制实现方向控制，从而进一步保证车模在赛道上。1、道路电磁中心线的偏差检测道路电磁中心线检测简单的方法可以通过安装在车模前方的两个电磁感应14线圈实
21、现。线圈一般采用10mh的工型电感。图3-5 检测赛道中心电磁线方式2、电机差动控制利用电磁线偏差检测信号分别与车模速度控制信号进行加和减，形成左右轮差动控制电压，使得车模左右轮运行角速度不一致进而控制车模方向。车模直立 r控制信支车模速反控制信之车模方Q偏差信号图3-6 电机控制3、方向控制算法方向控制算法根据车模检测到电磁感应电压来生成电机差动控制量。通过左右电机速度差驱动车模转向消除车模距离道路中心的偏差。通过调整车模的方向，再加上车前行运动，可以逐步消除车模距离中心线的距离差别。这个过程是一个积分过程，因此车模差动控制一般只需要进行简单的比例控制就可以完成车模方向控制。但是由于车模本身
22、安装有电池等比较重的物体,具有很大的转动惯量，在调整过程中会出现车模转向过冲现象，如果不加以抑制，会使得车模冲出赛道。根据前面角度和速度控制的经验，为了消除车15第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告模方向控制中的过冲，需要增加微分控制。微分控制就是根据车模方向的变化率对电机差动控制量进行修正的控制方式，因此需要增加车模的转动速度检测传感器。可以使用陀螺仪传感器进行检测。由于电磁导引线的磁场强度与检测线圈的距离和方向都有关系。当车模的方向偏差很大的时，比如在车模前方出现急转弯的时候，检测线圈中轴线与电磁导引线不再垂直，出现一个很大的角度偏差。此时两个检测线圈的感应电动势都下降。为了更能准确反映
23、车模重心距离电磁线缆的距离差别，避免角度的影像,在进行方向控制时，使用左右两个线圈感应电动势之差除以左右两个线圈感应电动势之和，使用该比值进行方向控制。这样可以消除检测线圈角度的影响。16第四章机械4.1制作情况概述根据第十一届智能汽车竞赛的规则，本组选用比赛方提供的E型车模，采用飞思卡尔3 2位微控制器K 6 0作为核心控制单元，自主设计主控制板和其他相应的功能模块电路，磁感采集的赛道信息和加速度及、陀螺仪融合的姿态信息完成对小车的直立控制、速度控制以及转向控制，从而小车的自主循迹和对不同赛道环境的适应。本组着重研究了两轮平衡小车直立原理，分析了车体机械结构对小车性能的影响，根据规则对车模进
24、行了合理的改造，选择比较轻便、稳固的机械结构。深入理解P I D参数在小车控制中所发挥的作用，通过不断调试优化各个参数，对弯道、直角、单线等赛道元素选择合适的处理策略，以增强小车的适应性与稳定性。通过对小车系统的整体方案、机械结构、硬件设计、软件算法等方面的实践，阐述了本组在智能车制作中的方法与思路。在将近一年的时间里，小组成员查阅了大量资料，学习了通信、自动化、计算机、机械等多个学科的知识，培养了我们电路设计、软件编程、系统调试等方面的能力，以系统的角度看待问题，锻炼了我们知识融合、实践动手并付诸创新的能力，对今后的学习工作都有着重大的实际意义。4.2系统机械方案选定为了满足比赛要求，需采用
25、比赛规定范围内芯片，单一电源供电，实现平衡车，本组采用了如图所示的小车系统结构。线 性C C D用于采集赛道信息，可以将传感器采集到的亮度信息转换为电压值；光电编码盘用于测量小车行进的距离，根据行进的时间转化为小车当前速度；M P U 3 0 5 0是三轴陀螺仪，而M M A 8 4 5 1是加速度计，通过融合加速度与角速度可以控制小车直立。这些传感器采集的数据通过1 2 c总线传输到K 6 0中进行处理后，微控制器将直立控制量、速度控制量以及转向控制量一并加在电机上，控制小车完成相应操作。单片机通过蓝牙与上位机进行串口通信，方便检查系统故障和调试参数，根据比赛规则要求，17第十一届全国大学生
26、智能汽车竞赛技术报告系统还设计有灯塔接收检测模块，用于发车以及停车，整个系统由竞赛提供的标准锲铝电池作为供电模块。图 4 T 系统原理图分析了解车模的大体功能，选定最优的车模机械安装方案。车模的机械结构在某种程度上限制着小车的最高速度，在速度较低的情况下各种机械结构可能没有太大差别，当速度逐渐加快时，相同的控制算法在不同的机械结构上就会有不同的表现。对模型车的机械结构有一个全面清晰的认识尤为重要，先建立相应的数学模型，再针对具体的设计方案来调整赛车的机械结构，并在实际的调试过程中不断的改进优化和提高结构的稳定性。本章内容为E型车模的结构设计，电路板和各个传感器的安装。4.3车模的机械结构4.3
27、.1车模的机械结构本组选用E型车模，其长度为255nlm,宽度为155mm。相比之前的D车模，E车模车轮距更大，在转向方面更有优势，且选用的电机型号为18R S-380,功率更大，没有了减速齿轮组，齿轮比更小，车轮转速更快，车速提升空间更大。图4-2 E型车模对于平衡车来说，整个车子的重心高低十分重要。过高的重心会使车子在转向的时候容易侧翻、抬轮子，容易产生系统的不稳定；对于速度控制，很小的倾角就会产生较大的加速度，不利于精确地控制速度。但是车子的重心也不能过低，首先过低的重心会使车子在过坡时车底碰到坡道，其次过低的重心不利于车子迅速加速。车模上的两个电机位置不能改变，可以改变位置的结构只有电
28、池和主板的位置，电感支撑杆的长度不仅影响着前瞻，也对车体的平衡有很大影响。小组在经过多次讨论与尝试后，采用了下图所示的机械结构，电池和电路板置于车体之前，使车子前倾时可以更快的达到设定速度，电磁支撑杆长约45cm,正常19第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告行进时前倾20度左右;截取车模尾部，这样做的好处是时车子转弯时更加灵活,较小的控制量就可以完成转弯，可以平稳匀速的过弯，减轻跳轮的问题，但出现的问题是稳定性变差，尤其是在以较快速度过坡道时，由于车体过于轻巧，车子会脱离赛道，在空中的小车没有着力点而失控，为此在小车底部添加配重来实现坡道的稳定。图4-3车体机械204.3.2编码器的安装小车
29、系统需要外部的速度反馈来完成控制，本组没有采用不易使用的光电码盘，而是采用安装简便的m ini编码器，这样的优点是可以让车体更加轻便，动力损失小，同时测量精度能够满足该设计，安装方便；缺点是排线容易损坏。Mini编码器的原理与其他测速常用的编码器相同，也是将检测到的遮光次数转化为脉冲信号从而实现速度检测。并做了适当的改装和调节使得其便于安装、拆卸和维护1 座米D轴17厘米输出排线图4-4 mini编码器参数21第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告图 4-5 编码器安装图4.3.3电感支架为了尽量减轻伸出车体外支架的重量，本组选用碳纤维杆作为支架材料，用热熔胶固定在支架上，底部通过与支架垂直的
30、碳纤维杆加固支架，防止小车22运行中支架的晃动对传感器采集造成影响。搭建这样的结构可以用很轻的质量获得较好的稳定度，支架的刚度也有所保证，便于拆卸与维修。电磁杆的俯仰角度影响小车的前瞻，角度低会使前瞻变变大，不利于对赛道信息的预判，相反则会使前瞻变小，但是也会带来误判等问题。图 4-6 电磁杆4.3.4陀螺仪加速计的安装为了最大程度减少车模运行时振动对于测量倾角的干扰，将转向陀螺仪和加速度传感器放在同一块电路板上，并且将此模块安装在车体上而非主板上，这样传感器获得的数据才是车子自身的倾角信息，而主板会由于震动引入噪声。整个模块安装应注意与车体运行时处于与水平垂直的位置，安装的位置一定要正，尽量
31、靠近中间，否则会使小车在转向时造成左右转向不均。23第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告图 4-7 陀螺仪加速计安装4.3.5齿轮咬合与车胎处理齿轮咬合要求传动流畅又不易打齿，使车子在行进时不会发出很大噪声，否则会加大传感器的噪声，不利于小车的控制。仔细调整塑料齿轮和铜齿的间隙，经常涂用润滑油，及时清理齿轮间的异物，使得控制和提速更容易。在速度较快的情况下，车胎的摩擦力是限制智能车速度提升的一个因素，对车胎进行适当的打磨可以增强车胎的摩擦力，并且经常擦拭，小车过弯时不易打滑，但过大的摩擦力也不利于车子流畅的转弯。24第五章系统的开发环境与车模的调试5.1开发环境在对程序进行开发和软硬件联调的
32、过程中需要一整套的软件开发与调试工具。程序的开发是在I A R E m b e d d e d W o r k b e n c h 下进行的，包括源程序的编写、编译和链接，并最终生成可执行文件。包括集成开发环境I D E、处理器专家库、全芯片显示工具、项目工程管理器、C交叉编译器、汇编器、链接器以及调试器。使用J-L I N K 来下载程序，把编译好的程序下载到单片机里运行*笃 g eJZIO.OrtuBF9M3 3 vcan_Ktnets-DZ1勺口 2 P1-ffiBcwcHBQnrc-ffl Qmainc-ffl0MKM).contc DMKfiO.corth-fflEJMKfiOC Q
33、 MK60_PivrANat M1 ac-(st ntl HUI-Y”防“*/B JK B.x.K m n t，u l int D(：)-|M5.-X.-L.#十2名“定XATMI inte rrm -l-u.m T R a$x,#0.a M I m23 216 W 4llKD,M Xk 810.MO.0k 1X0).IKC.皿 做 530.62.Wfc IXOJ;A K/e /z Q,/10/L flat K)图 5T IAR开发环境5.2上位机软件智能车调试的过程中上位机软件功不可没，一个好的上位机可以查看和修改小车的各个参数，查看重要变量的曲线并且记录小车在行进过程中电感的图像信息，并可
34、以进行波形分析。我们使用d at as c o p e 上位机。25第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告图 5-2 d at as c o p e 上位机界面26第六章车模的主要参数6.1智能汽车外形参数经改装后，智能汽车的外形参数：车长：60 0 m m；串宽：2 50 m m；车重：1.0 kg。6.2智能汽车技术参数智能汽车相关技术参数如表项目参数车模轴距/轮距（毫米）200/140车模平均电流（匀速行驶）（毫安）3000电路电容总量（微法）1500传感器种类及个数线性电感/3 个，编码器2 个，陀螺仪一个，加速计一个，干簧管2 个新增加伺服电机个数0赛道信息检测空间精度（毫米）5赛道
35、信息检测频率（次/秒）10027第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告附 件11 v主程序：#i n c l u d e c o m m o n,h”#i n c l u d e i n c l u d e.h v o i d m ai n()(车子参数(c ar.an g l e _s e t =1 2 0;设置车子姿态，平衡姿态c ar.an g l e _m i n =87.7;c ar.an g l e _m ax =1 63.4;)(c ar.d i r e c t i o n _d =6;c ar.d i r e c t i o n _p =2 0 0;)f i t t i n g
36、 O;f i 1 1 i n g _an g 1 e _e r r o r ();c ar _i n i t();功能初始化MP U 30 50 _I n i t();/I MU _I I C _I n i t();/L 3G 42 0 0 _I n i t();/D E L A Y_MS(1 0 0);28/MMA 8451 _I n i t();D E L A Y_MS(1 0 0 0);(G y r o s c o p e _s e l f _i n s p e c t i o n();陀螺仪上电自检,D E L A Y_MS(1 0);Ic ar _s t ar t ();w h i
37、l e (1)(OL E D _d i s p l ay ();/OL E D D I S P L A Y_W ai t i n g ();i f(D at as c o p e _o u t 6 =50 0)/g p i o _t u r n (P T B 1 6);30L E D _C o u n t e r =0;程序运行指示L E D灯i f(c ar.c ar _s t ar t _r e ad y =1 )i f (S t ar t _C o u t e r 2 0 )S t ar t _C o u t e r+;)i f (L E D _C o u n t e r%50 =0)g
38、 p i o _t u r n(P T A 1 2);g p i o _t u r n(P T B 1 6);)/C o m p _f i l t e r ();m o t o r _s e t ();s w i t c h(P I T _C o u n t e r)(c as e 1:互补滤波电机控制b r e ak;c as e 2:b r e ak;c as e 3:b r e ak;c as e 4:31第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告b r e ak;c as e 5:G y r o s c o p e _G e t();/MMA 8451 _XY Z ();/L3G420 0
39、 _ X Y Z ();K a l m a n _ f i l t e r 0 ;卡尔曼滤波b l a n c e _ c o n t r o l ();平衡控制g e t A D _ R e s u l t ();读取 A D 值d i r e c t i o n _ c o n t r o l ();方向控制m o t o r.D i r e c t i o n C o n t r o l Pe r i o d =0 ;b r e a k;c a s e 6:b r e a k;c a s e 7:b r e a k;c a s e 8:s p e e d _ c o n t r o l(
40、);m o t o r.g _ n S p e e d C o n t r o l Pe r i o d =0 ;速度分配计数清零b r e a k;c a s e 9:m a k e _ s p e e d _ e q u a l ();m o t o r.l e f t _ r i g h t _ e q u a l Pe r i o d =0;b r e a k;c a s e 1 0:32Gy r o s c o p e _ Ge t ();/30 50 数据读取MMA 8451 _ X Y Z();/L3G420 0 _ X Y Z 0;K a l m a n _ f i l t e
41、 r ();b l a n c e _ c o n t r o l ();PIT _ C o u n t e r =0;b r e a k;)d e f a u l t:b r e a k;)I lli i f(c a r.c a r _ s t a r t e q u a l l y =4)(c a r.s p e e d _ s t a r t =1;i f(c a r.c a r _ s t a r t e q u a l l y =car.angle_max)(car.protect_flag=1;)if(car.ramp_flag=1 )检测到坡道(if(car.speed_puls
42、e_counter=12000)坡道累计脉冲：(car.ramp_flag=0;坡道标志清除，距离下一次坡道检测是1500ms34car.ramp_up_flag=0;/car.ramp_down_flag=0;/car.ramp_interval_time=1500;)car.ramp_counter_flag=0;/)if(car.ramp_interval_time!=0)一个坡道检测多次一(car.ramp_interval_time;控制坡道检测时间,PIT_Flag_Clear(PIT0);清中断标志位uint8 tiao=0;void PORTA_IRQHandler()(uin
43、t8 n=0;引脚号n=13;if(PORTA_ISFR&(1 n)(PORTA_ISFR=(1 n);写1清中断标志位if(PTA13_IN=0)35第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告D ELA Y _ MS(1 0);i f(PT A 1 3_ IN=0 )(/b l a n c e _ p+;i f(t i a o =0)(c a r.b l a n c e _ a n g l e -=0.2;)e l s e(c a r.d i r e c t i o n p -=1 0;)/c a r.d i r e c t i o n _ d -=1;w h i l e(PT A 1 3_ I
44、N=0 );/g p i o _ t u r n(PT C 4);/p r i n t f (/z n 按下按键 n );n =1 4;i f(POR T A _ IS FR&(1 n)(POR T A _ IS FR =(1 n);写1清中断标志位i f(PT A 1 4_ IN=0 )36D ELA Y _ MS(1 0);i f(PT A 1 4_ IN=0 )(/b l a n c e _ p 一；/c a r.d i r e c t i o n _ p -=1 0;i f(t i a o =0)(c a r.b l a n c e _ a n g l e +=0.2;/t i a o
45、 =1;e l s e/t i a o =0;)w h i l e(PT A 1 4_ IN=0 );)/g p i o _ t u r n(PT C 4);/p r i n t f (/z n 按下按键 n );)n =1 5;i f(POR T A _ IS FR&(1 n)(POR T A _ IS FR =(1 n);写1 清中断标志位i f (PT A 1 5_ IN=0 )37第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告D ELA Y _ MS(1 0);i f(t i a o =0)(c a r.b l a n c e _ a n g l e +=0.5;e l s ec a r.d
46、i r e c t i o n _ p +=1 0;)w h i l e(PT A 1 5_ IN=0 );)/p r i n t f (/z n 按下按键 n );n =1 6;i f(POR T A _ IS FR&(1 n)(POR T A _ IS FR =(1 n);写1清中断标志位i f(PT A 1 6_ IN=0 )(D ELA Y _ MS(1 0);i f(PT A 1 6_ IN=0 )38c a r.c a r _ s t a r t _ r e a d y =1;c a r.p r o t e c t _ f l a g =0;c a r.s t o p _ f l
47、a g =0;/b l a n c e _ d-;/g p i o _ t u r n (PT C 4);w h i l e(PT A 1 6_ IN=0 );)p r i n t f(n 按下按键 n );车子准备完成标志v o i d POR T C _ IR QHa n d l e r()(u i n t 8 n =0;引脚号n =1 3;i f(POR T C _ IS FR&(1 n)(POR T C _ IS FR =(1 n);i f (PT C 1 3_ IN=0 )(i f(PT C 1 3_ IN=0 )(c a r.s t o p _ f l a g =1;写1清中断标志
48、位39第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告g p i o _ t u r n(PT B 1 6);/p r i n t f (，z n 按下 A 1 3 按键 n);40参 考 文 献 1 .邵贝贝.嵌入式实时操作系统 LC/OS-I I （第 2 版）M.北京.清华大学出版社.20 0 4 2,邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法 M.北 京.清 华 大 学 出 版 社.20 0 4 3.李玲，桂玮珍，刘 莲.C语言程序设计教程.北京.人民邮电出版社.20 1 04 L 夏克俭，王 绍斌.数据结构.北京.国防工业出版社.20 1 0 5,王宜怀，曹金华.嵌入式系统设计实战.北 京.北京航
49、空航天大学出版社.20 1 1 6 .童诗白，华成英.模拟电子技术基础M.北 京.高 等 教 育 出 版 社.20 0 0 7 .W a l t Ju n g 著，张乐峰译.运算放大器应用技术手册.北京.人民邮电出版社.20 0 9 8 .宗光华.机器人的创意设计与实践M.北京.北京航空航天大学出版社.2 0 0 49 .张木水，李玉山.信号完整性分析与设计.北京.电子工业出版社.2 0 1010 .张文春.汽车理论M.北 京.机 械 工 业 出 版 社.2 0 0 511.卓晴，黄开胜，邵贝贝学做智能车北京-北京航空航天大学出版社.2 0 0 741第十一届全国大学生智能汽车竞赛技术报告42