理工光電組技術(shù)報告

本智能車系統(tǒng)以飛思公司的16位單片機MC9S12DG128B為控制硬件電路部分主要采用MC33886模塊穩(wěn)定有力地驅(qū)動直流電動機和舵機。所選用的電源管理LM2940，可使在7.2伏電池供電的條件下為系統(tǒng)的各功測速部分采用OMRON E6A2-CS3C完成對速度的及時測量和反饋。軟件系統(tǒng)部分主要包括以下與路徑識別系統(tǒng)相關(guān)模塊的算法：(1)器數(shù)據(jù)的處理模塊算法；(2速度反饋以及用D算法實現(xiàn)對即時速度的節(jié)模塊；(3)舵機調(diào)節(jié)模塊算法；(4)(5相應(yīng)的調(diào)試函數(shù)。本系統(tǒng)利用開發(fā)工具CodeWarrior進(jìn)行編程開發(fā)，用BDM進(jìn)行程序，利用串口傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)試。這些工具的使用，使得軟件的設(shè)計編程和摘 第一章引 第二章總體方案概要說 第三章機械部分設(shè) 第四章系統(tǒng)硬件設(shè) 第五章軟件設(shè) 軟件技術(shù)的應(yīng) 第六章開發(fā)工具及制作調(diào)試過 第七章結(jié) 總 參考文 制決策系統(tǒng)采用大賽提供的16位單片機MC9S12DG128作為主控，路徑的傳感器主要有兩種紅外反射式紅外傳感器和CCD傳感器。LED組，所以我們就論證了以下幾個方案?；诜瓷涫郊t外傳感器的數(shù)字光電傳感器陣列的路徑檢測方法具有較高的16問題將是該方案一個難以的。而且光電傳感器本身存在著檢測距離近的速度和穩(wěn)定性。在本次比賽中，為了讓的行駛得更快、更穩(wěn)定，應(yīng)當(dāng)提前知道賽道方案一：·編 儲的信號形式的設(shè)備編把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號前者成為碼盤，后者稱碼尺按照讀出方式編可以分為接觸式和非接觸式兩種接觸式采用“０；光區(qū)來表示代碼的狀態(tài)是“１”還是“０，通過“１”和“０”的二進(jìn)制編碼來將來的物理信號轉(zhuǎn)換為機器碼可的電信號用以通訊、傳輸和。進(jìn)行較大改動，由于其質(zhì)量較重，可能會嚴(yán)重影響電動車的機動性能，除非自圖生器、放大器、觸發(fā)器和輸出電路，其輸出電平和TTL電平兼容。在待測該方案與賽道識別模塊的方案一類似，即在轉(zhuǎn)盤上貼一圈黑白相間的紙帶。根據(jù)黑白紙帶對紅外線的反射率不同產(chǎn)生一連串的高低電平，再通過計算出單位時間的脈沖數(shù)來得出智能車的即時速度?？紤]各方面原因，我們決定用編采用繼電器對電動機的開或關(guān)進(jìn)行控制通過開關(guān)的切換對的速度進(jìn)行結(jié)構(gòu)易損壞、較短、可靠性不高、而且安裝在小巧的智能車上不太適宜。方案二：采用管組成的H型電路用單片機控制管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)精確調(diào)整電動機的轉(zhuǎn)速開紅外傳感器的視野范圍與該傳感器的安裝高度有關(guān),在相同的俯仰角情況到的值很容易到場地外的干擾信息。圖3.1為前瞻紅外傳感器的安裝3.23.33.3測速傳感器使用的是編器對模型車進(jìn)速，在模型車的后轉(zhuǎn)軸上固定了一個編。圖3.3為測速模塊的實物圖。3.33.43.4前輪主銷后傾角的作用是在車輪偏轉(zhuǎn)后形成一回正力矩阻礙車輪偏轉(zhuǎn)。本0°~10車的性能影響不大，其設(shè)置為0°0°。車模后輪采用-380S-4045輪軸之間的傳動比為9：38（電機軸齒輪齒數(shù)為18，后輪軸傳動輪齒數(shù)為76）。齒輪傳動機構(gòu)對車模的驅(qū)動能力有很大的影響。齒輪傳動部分安裝位置的不恰當(dāng)，會大大增加電機驅(qū)動后輪的負(fù)載，從而影響到最終成績。調(diào)整的原則是：兩傳動齒輪軸保持平行,齒輪間的配合間隙要合適，過松容易打壞齒輪，過緊又會增加傳動阻力，白白浪費動力;傳動部分要輕松、順暢，容易轉(zhuǎn)動，不能有卡住或遲滯現(xiàn)象。硬件系統(tǒng)是整個智能車能夠良好穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，合理的選擇單片機，于不同的單片機系統(tǒng)實現(xiàn)的效果就不一樣有的轉(zhuǎn)換效率不夠高散熱效果不夠好或者某些的輸出不夠穩(wěn)定等等這些問題都需要結(jié)合自己所設(shè)計的不路模塊所需要的工作電流容量各不相同，因此電源模塊應(yīng)該包含多個穩(wěn)經(jīng)電源管理來實現(xiàn)?？紤]到啟動和運行時產(chǎn)生的電壓下降的現(xiàn)象，我們選用低壓差穩(wěn)壓LM2940，500mA時穩(wěn)壓，最小壓差僅為0.6VLM2940系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路作為MCU穩(wěn)壓電源的器件不僅可以提高穩(wěn)壓電源的工作效率,減少能源損耗,MCU的熱損害,而且可減少外部交流電壓大幅波動MCU的干擾,同時可降低經(jīng)電源竄入的高頻干擾,MCU的安全和4.25V電壓生成電路。MC33886是單片理想的H橋式小功率直流電機驅(qū)動。其特性為：導(dǎo)通電阻：120頻率：<10KHz圖圖 123HH4.5.4.3MC33886為了更快的本隊考慮了利用電機的反接制動進(jìn)行的過程其實現(xiàn)原理為：MC338862345通道輸出作到快速的過程。我們在滿足比賽要求的基礎(chǔ)上盡量簡化電路，使用編。第五章智能車開發(fā)環(huán)境采用了飛思HCS12系列單片機開發(fā)軟件CodeWarriorPE（專家處理器）的編程方法，這讓我們這些新手更快的掌握了這一軟件。工具則用了飛思MCU/DSP應(yīng)用開發(fā)研究BDM，BDM如何確保智能車沿著黑色軌道行駛是程序設(shè)計中關(guān)鍵部分，尤其是黑線位測到白色時的輸出電壓保持在一定值左右，當(dāng)檢測到黑和白時輸出電壓值有較從圖中可以看出-15～+15cm PID算法進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制直流電機對當(dāng)前路徑進(jìn)行快PID整個周期所對應(yīng)的數(shù)值時，要把信號賦值為該最大值。然后，再存儲本次△u(k)，和上次△u(k)。在上述代碼中，speed_v表示標(biāo)準(zhǔn)速度，infrared_value7ATD1轉(zhuǎn)換的給出一個信號，而這個信號就是驅(qū)動電機的，當(dāng)error大，即標(biāo)準(zhǔn)速度即時速度相差的比較多時temp的絕對值相對比較大則給電機的信出，PID算法主要的功能是，在閉環(huán)系統(tǒng)中，利用即時速度的反饋，使得即時速度近標(biāo)準(zhǔn)速度的時間盡量變短，這樣小車就可以根據(jù)路徑識別得出PID算法根據(jù)速度標(biāo)準(zhǔn)值speed_v和即時速度反饋值infrared_value7在增量式PID處理的過程中，有一個步驟需要注意，即在算完△u(k)后，需要把它賦值給電機控制對應(yīng)的通道信號，這時要判斷該△u(k)的值，如數(shù)字濾波技術(shù)。通過上一次到傳感器的值，制作一個過濾層，如果采樣不開發(fā)工具使用的是大賽提高的Codewarrior3.1、Codewarrior4.6開發(fā)標(biāo)程序的方面，通過BDM與單片機之間的連接程序。BDM的使用參PCPro99SE作為設(shè)計硬了各自所負(fù)責(zé)的模塊這其中主要包括光電及處理模塊測速及速度控制模8W14W傳感器：對射式紅外光電管共13對；編一個本智能車以飛思公司的16位單片機MC9S12DG128B為控制器，利果，同時充分利用S12片內(nèi)資源，用AD光電管輸出的模擬信號，由于模信息。第二，自主設(shè)計制作的速度傳感器。根據(jù)光電編原理，利用光電管黑白線識別功能，配合S12強大的ECT模塊，自主設(shè)計了一個簡易的速度傳感在以后的設(shè)計中要對電源的設(shè)計從而達(dá)到提高整個系統(tǒng)穩(wěn)定性的目 2．．單片機嵌入式應(yīng)用的開發(fā)方法[M]，：3．．C語言程序設(shè)計（第二版）[M]，：5．．先進(jìn)PID控制仿真[M]，：電子工業(yè)6．，.基于DSP成像系統(tǒng)的圖像部分的實現(xiàn).壓電與聲光，第24卷，第3期.2002年6月.7．NationalSemiconductor.LM1881SyncSeparatorGeneralDescription.April2001.8．，.一種機器人尋線控制系統(tǒng).電子科技大學(xué)學(xué)報，第32卷，第1期年29．，游峰，，基于計算機視覺高速智能車輛的道路識別.計算機工程與應(yīng)用2004.26.10．自主輪式機器人THMR-V的混和模糊邏輯控制機器人11．.一種微機與單片機無線串行通信的設(shè)計方法.大學(xué)，年812．楚現(xiàn)知，吳吉祥，.基于LabVIEW的界面設(shè)計與單片機的串行通信.工業(yè)控制計算機，2005年18卷第7期.13．，編著.VC++深入詳解.電子工業(yè),2006年1月附表舵機初始#include#pragmaCODE_SEGDirection_CODEstaticboolEnUser;staticwordRatioStore;staticvoid{if(EnUser)E_E3=}else}}

E_E3=0;T23=0;staticvoid{ DTY23= PER23*(dword)RatioStore+32768)/Calculatenewvalueaccordingtothegivenratio*/asm{ }}byte{if(!EnUser){EnUser=TRUE;}return}byte{if(EnUser){EnUser=FALSE;}return}byteDirection_SetRatio16(word{RatioStore=Ratio;return}void{T23=RatioStore=10081;EnUser=FALSE;DTY23=PER23=PRCLK=SCLB=CLK_PCLK3= #pragmaDATA_SEGModeSelect_DATA#pragmaCODE_SEGModeSelect_CODE#pragmaCONST_SEGModeSelect_CONSTbyteModeSelect_GetVal(void){returngetReg8(PORTK)&}#pragmaMESSAGEDISABLEC5703#pragmaMESSAGEDISABLEC4002#pragmaMESSAGEDISABLE#include#pragmaDATA_SEGIrLED_Front_DATA#pragmaCODE_SEGIrLED_Front_CODE#pragmaCONST_SEGIrLED_Front_CONST#define#define01#define#define32staticconstbyteChannels[]={staticboolOut;staticbyteSumChan;volatilestaticbyteMode;staticbyteIrLED_Front_OutV[8];byteIrLED_Front_Enable(void){volatilebyteif(!ATD0CTL2_ADPU){for}return}byteIrLED_Front_Measure(bool{if(Mode!=STOP)returnMode=MEASURE;Out=FALSE;for(SumChan=0;SumChan<8;SumChan++){ATD0CTL5=Channels[SumChan];whileIrLED_Front_OutV[SumChan]=}Out=Mode=STOP;returnERR_OK;}byteIrLED_Front_GetChanValue8(byteChannel,byte{if(Channel>=returnERR_RANGE;if(!Out)return*Value=IrLED_Front_OutV[Channel];returnERR_OK;}void{Out=Mode=STOP;ATD0CTL4=ATD0CTL3=ATD0CTL2=}#include#pragmaCODE_SEGSpeed_CODEbyteSpeed_Enable(void){PBCTL_PBEN=return}void{TIE_C0I=}EEPROM#include#pragmaDATA_SEGDataMemory_DATA#pragmaCODE_SEGDataMemory_CODE{returnECMD=returnwhile((ESTAT&0xC0)!=if(*(volatileword*)AddrRow!=Data16)returnERR_VALUE;return}byteWriteSector(wordAddrSec,dword{byteESTAT=48;*(volatileword*)AddrSec=(word)(Data32>>16);ECMD=96;returnERR_NOTAVAIL;if(err!=ERR_OK)returnif(*(volatileword*)AddrSec!=(word)(Data32>>16))returnERR_VALUE;return}byteDataMemory_SetByte(wordAddr,byte{unionbytewordw[2];longl;}backup;byteidx;if((Addr<EEPROMStart)||(Addr>EEPROMEnd))returnERR_RANGE;if((ESTAT&0xC0)!=returnbackup.l=*(volatiledword*)(Addr&0xFFFC);backup.b[Addr&0x0003]=Data;Addr&=if(*(volatileword*)(Addr)==0xFFFF){idx=(byte)((Addr&0x0002)>>1);}return(WriteSector(Addr&0xFFFC,}byteDataMemory_GetByte(wordAddr,byte{if((Addr<EEPROMStart)||(Addr>EEPROMEnd))returnERR_RANGE;if((ESTAT&0xC0)!=return*Data=*(volatilebyte*)Addr;returnERR_OK;}void{ECLKDIV=}void{wordPID_out,up,down;intM_e0,M_out,e_tmp,i,Mode;staticintM_Sum_e;if(Speed_Get<(Speed_Set-5))Mode=1;elseif(Speed_Get>=(Speed_Set-5)&&Speed_Get<=(Speed_Set+5))Mode=2;elseif(Speed_Get>(Speed_Set+5))Mode=3;switch{case1: =483*Speed_Get+18727;M_Sum_e=up caseM_e0=Speed_Set-Speed_Get;M_Sum_e+=M