智能車實驗報告0001

1、共享知識分享快樂頁眉內(nèi)容寧波大學(xué)創(chuàng)新性開放實驗報告題目基于光電傳感器的自動尋跡小車學(xué) 號：姓 名：專 業(yè)：指導(dǎo)教師：目錄光電感應(yīng)智能車錯誤！未定義書簽。一、硬件系統(tǒng) 錯誤！未定義書簽。（一 ）硬件框圖 .31、電源模塊 42、尋跡模塊 43 、驅(qū)動模塊 54 、測速模塊 6二、軟件系統(tǒng) 7（一） 主程序流程圖 71、電機驅(qū)動 82、舵機驅(qū)動 10參考文獻 13光電感應(yīng)自動尋跡智能車【摘要】如果把自動尋跡小車成比例的擴大數(shù)倍，就成為真正有意義上的智能車, 可以運用于軍事、民用領(lǐng)域，對未來汽車行業(yè)的發(fā)展有一定的借鑒意義。通過光電傳感器 來尋找軌跡，以所編寫的程序為軟件支持，通過單片機計算生成相應(yīng)的

2、控制參數(shù)，驅(qū)動電 機來使小車按照軌跡運動。其中小車在直線行駛過程控制參數(shù)保持不變，勻速行駛，而在 小車要轉(zhuǎn)彎之前則要先減速以防止小車過彎時沖出賽道，彎道過去之后在加速行駛以減少 行駛時間?！娟P(guān)鍵詞】紅外傳感器；PID控制；自動尋跡硬件系統(tǒng)（一）智能小車的整體結(jié)構(gòu)圖r電源L模塊尋跡 模塊驅(qū)動模塊,1智能車通過單片機來接受和發(fā)出參數(shù)狀態(tài)信號，電源模塊是給智能車各個模塊提供電壓以使模塊可以正常運作，尋跡模塊則是包含著參數(shù)輸送給單片機的作用，驅(qū)動模塊是小車動起來的根源，測速模塊是為了控制車速以使智能車平穩(wěn)的沿著車道運行。1、電源模塊在“飛思卡爾”比賽中，比賽方提供的是智能車競賽統(tǒng)一配發(fā)的標準車模用7.

3、2V 供電,但是在單片機系統(tǒng)、路徑識別的光電傳感器、光電碼編碼器等均需要5V電源，直流電機可以使用7.2V 蓄電池直接供電， 我們采用的電源有串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電源（LM2940 7805 等）和開關(guān)型穩(wěn)壓電源（LM2596）兩大類。對于單片機，選用LM2940-5單獨對其進行供電；而其它模塊則需要通過較大的電流，利用LM2940-5和LM2596-5對控制系統(tǒng)和執(zhí)行部分開供電，可以有效地防止各器件之間發(fā)生干擾，以及電流不足的問題，使得系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地工作。電源電路圖:SwC0H3LM25% 50 inf .LflOIM294QTsaoR3:C41042、尋跡模塊尋跡模塊是智能車系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊之一，

4、所尋找的路徑的好壞，將直接影響競賽的結(jié)果,我們采用的是光電傳感器來尋找路徑，光電傳感器具有電路簡單、 信號處理速度快等特點。因為在賽道中由黑色軌跡線和大面積的白色區(qū)域組成，則會使發(fā)光二極管發(fā)射的光線強度 不同，從而使接受到的光線強度不同，以此來指示小車前進。紅外傳感器電路圖:DMTO： |IK10K3、驅(qū)動模塊電機驅(qū)動電路可以用 MOS管搭建H橋驅(qū)動電路。采用 MOS管構(gòu)成的H橋電路，控制直 流電機緊急制動。用單片機控制MOS管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速。這種電路由于 MOS管工作在飽和截止狀態(tài)， 而且還可以選擇內(nèi)阻很小的MOS管，所以效率可以非常高，并且 H橋電路可以

5、快速實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向控制。MOS管開關(guān)速度高，所以非常適合采用PWM調(diào)制技術(shù)。所以我們選擇了用MOS管搭建H橋驅(qū)動電路。電機正轉(zhuǎn)電路:cm電機驅(qū)動電路:4、測速模塊在比賽中常用霍爾傳感器來測速。如圖1所示，在半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流I ,并在薄片的垂直方向施加磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，則在垂直于電流和磁場的方向上，將Id產(chǎn)生電勢差為UH的霍爾電壓，它們之間的關(guān)系為 u=k可，d為薄片厚度，k為霍爾系數(shù)，通過對一定時間內(nèi)脈沖信號數(shù)量的捕捉可以計算出車輪的速度?；魻杺鞲衅鞯碾娐穲D:軟件系統(tǒng)系統(tǒng)主程序流程圖1、電機驅(qū)動因為智能車在賽道上的路徑不是一條直線，它是存在彎道的，所以讓小車以個加速度均勻的行

6、駛是難以實現(xiàn)的，在此，我們采用在彎道里速度慢一些以保證穩(wěn)定性，在直道上速度快一些以減少整體行駛時間。在軟件上的計算方法采用PID控制。PID控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型是我們選擇的原因。m(t)算法：u(t)=kpe(t)+1/TI/ e(t)dt+TD*de(t)/dt 在實驗中為提高精確度，選擇積分分離PID算法，即當(dāng)速度誤差較大時選擇PD控制，可避免大的超調(diào)，又使系統(tǒng)有較快的相應(yīng)，當(dāng)速度誤差較小時選擇PID控制，可保證控制精度。u(k)=kpe(k)+bT i 刀 e (j ) +Td*e(k)-e(k-1)b=1或 0e (k)是當(dāng)前給定速度和測量速度的偏差，e (k-1

7、)是上次的偏差。PID控制程序：#in elude#in cludeglobal_varible.hvoid PID_Math(void)sig ned long ee1;/sig ned long ee2;/sig ned long d_out;if(!Flag_PID_T_OK)return;Flag_PID_T_OK=0;Temp_Set=3700;偏差一階偏差二階/積分輸出/溫度控制設(shè)定值 37.00度PID_e0 = Temp_Set-Temp_Now;/本次偏差ee1 = PID_e0-PID_e1;/ee2 = PID_e0-2*PID_e1+PID_e2;計算一階偏差/計算二階

8、偏差if(ee1 500)/ 一階偏差的限制范圍ee1 = 500;if(ee1 200)PID_e_SUM = 200;if(PID_e_SUM -200)PID_e_SUM = -200;/ 偏差之和/ 積分最多累計的溫差PID_Out = PID_kp*PID_e0+PID_kd*ee1; if(abs(PID_e0) 100)制if(PID_e_SUM 100)PID_e_SUM = 100;if(PID_e_SUM -100)PID_e_SUM = -100;d_out = PID_ki*PID_e_SUM;if(PID_e0 150) PID_e_SUM = 150;if(PID_

9、e_SUM 0)積分正輸出d_out = 1;/ 計算 PID 比例和微分輸出/ 如果溫度相差小于 1.5 度則計入 PID/ 如果溫度相差大于 1 度時積分累計限/ 積分輸出/ 當(dāng)前溫度高于設(shè)定溫度 0.5 度時積分/ 當(dāng)前溫度高于設(shè)定溫度 0.5 度時削弱/PID 比例, 積分和微分輸出PID_Out += d_out; elsePID_e_SUM=0;PID_Out/=100;if(PID_Out 200)PID_Out=200;if(PID_Out 300)熱八、PID_Out=200;if(PID_e0 -20)加熱PID_Out=0;Hot_T_Run=PID_Out;PID_e2

10、 = PID_e1;/PID_e1 = PID_e0;/ 恢復(fù)被 PID_Out 系數(shù)放大的倍數(shù)/ 當(dāng)前溫度比設(shè)定溫度低 3 度則全速加/ 當(dāng)前溫度高于設(shè)定溫度 0.2 度則關(guān)閉/ 加熱時間控制輸出保存上次偏差保存當(dāng)前偏差1、舵機驅(qū)動原理：控制電路板接受來自信號線的控制信號，控制電機轉(zhuǎn)動，電機帶動一系 列齒輪組，減速后傳動至輸出舵盤。舵機的輸出軸和位置反饋電位計是相連的，舵 盤轉(zhuǎn)動的同時，帶動位置反饋電位計，電位計將輸出一個電壓信號到控制電路板， 進行反饋，然后控制電路板根據(jù)所在位置決定電機的轉(zhuǎn)動方向和速度，從而達到目 標停止。即由pwm波產(chǎn)生模塊計算相應(yīng)的 pwm波占空比，產(chǎn)生 pwm波，驅(qū)

11、動舵機, 改變舵機前輪轉(zhuǎn)角意識智能車轉(zhuǎn)彎。程序：#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int、d 為中間變量 /*uinta,b,c,d; /*a 、 b 為舵機 1、 2 的脈沖寬度 /* /*csbit p12=P1A2;sbit p13=p1A3;sbit p37=P3A7;/* 輸出管腳void timer0(void) interrupt 1 using 1p12=!p12;/* 輸出取反 */c=20000-c;/*20000 /* 一個周期時間 20msTH0=-(c/256);TL0=-(c%256)

12、; /* 重新定義初值 if(c=500&c=500&d=2500)d=b;else d=20000-b;void main(void)TMOD=0x11; /* 設(shè)初值p12=1;p13=1;a=1500;b=1500;/* 舵機 90 度的位置c=a;d=b;TH0=-(a/256);TL0=-(a%256);TH1=-(b/256); TL1=-(b%256); /* 設(shè)定定時器初始計數(shù)值EA=1;ET0=1; TR0=1;EX0=1;EX1=1;ET1=1; TR1=1;PX0=0;PX1=0;PT1=1;PT0=1; /* 設(shè)定中斷優(yōu)先級在程序中只要改變 a, a從500變化到2500,就可以讓舵