基于激光傳感器智能車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要
教育部高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會為加強(qiáng)大學(xué)生實(shí)踐、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng)，促進(jìn)高等教育教學(xué)改革，將于2010年7月舉辦全國大學(xué)生第五屆智能汽車競賽。該競賽要求以MC9S12XS128單片機(jī)為核心控制模塊，使改裝后的智能小車能夠自動(dòng)識別賽道，按照規(guī)定路線行進(jìn)，以完成時(shí)間最短者為優(yōu)勝，是一次涵蓋了控制、模式識別、傳感技術(shù)、電子、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多個(gè)學(xué)科的科技創(chuàng)意性比賽。
本課題的主要工作是進(jìn)行控制算法與硬件驅(qū)動(dòng)的研究，以實(shí)現(xiàn)智能小車按照一定的規(guī)則自動(dòng)檢測路面信息，達(dá)到速度與穩(wěn)定性的最佳結(jié)合，主要包括硬件與軟件的設(shè)計(jì)。軟件主要包括賽道黑線位置精確提取，舵機(jī)、電機(jī)控制模塊以及路面抗干擾模塊；硬件電路主要包括電源管理、激光傳感器、轉(zhuǎn)向舵機(jī)及電機(jī)的驅(qū)動(dòng)、車速檢測等硬件電路。
關(guān)鍵詞：MC9S12XS128；智能車；激光傳感器

The Study and Realization of Smart Car
 Based on Laser sensor
Abstract
To enhance students practice, innovation and the cultivation of team spirit, and promote higher education reform, National University Students smart car race will be held in July 2010，sponsored by the Ministry of Education colleges the automated specialized teaching instruction subcommittee. We use MC9S12XS128 as the core control module, guiding the modified smart car tracks a set line, the winner is the team, whose smart car used the shortest time. This creative scientific and technological competition includes many disciplines ,such as control, pattern recognition, sensor technology, Electronic, electrical, computer, machinery and so on.
The main work of this topic is work of the hard drive and control algorithm, in order to realize intelligent car according to certain rules automatically detect road information, speed and stability of the best combination. Mainly includes hardware and software design. Software including track position accurately extracted black, steering, motor control module and pavement anti-interference module. The hardware circuit including power management, laser sensor, steering servo motor drive, speed detection hardware circuit.
 Key words: MC9S12XS128；Smart car；Laser sensor

目  錄
摘 要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1 智能車比賽背景介紹 1
1.2 智能車比賽規(guī)則的簡單介紹 1
1.2.1 比賽規(guī)則 1
1.2.2 對智能車比賽規(guī)則的分析及需要做的工作 5
2 智能車機(jī)械結(jié)構(gòu)的研究 7
2.1 智能車車模參數(shù) 7
2.2 舵機(jī)和電機(jī)參數(shù) 8
2.3 舵機(jī)安裝方式 9
2.4 前輪傾角的調(diào)整 10
2.5 前后輪差速機(jī)構(gòu)調(diào)整 12
2.6 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)整 13
2.7 傳感器的設(shè)計(jì)安裝 13
2.8 測速編碼器的安裝 14
2.9 其它機(jī)械結(jié)構(gòu)的調(diào)整 15
2.10 整車結(jié)構(gòu)安裝圖 15
3 硬件電路的設(shè)計(jì) 17
3.1 設(shè)計(jì)思路簡介 17
3.2 單片機(jī)簡介 17
3.3 最小系統(tǒng) 18
3.4 電源管理模塊 20
3.4.1 電源供電模塊 20
3.4.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 22
3.5 檢測系統(tǒng) 24
3.5.1 前瞻的確定 25
3.5.2 激光管點(diǎn)亮與信號接收 25
4 智能車軟件設(shè)計(jì) 29
4.1 軟件設(shè)計(jì)總體流程 29
4.2 系統(tǒng)初始化設(shè)置 30
4.3 路徑識別傳感器信號采集處理 32
4.4 轉(zhuǎn)向控制策略 38
4.5 車速控制策略 40
4.5.1 模擬PID控制原理 40
4.5.2 增量式PID控制原理 41
4.5.3 增量式PID算法程序 43
4.6 液晶顯示模塊 45
4.7 主程序 49
4.8 程序小結(jié) 52
5 總結(jié) 53
參考文獻(xiàn) 54
致  謝 55
附錄一 部分英文參考資料及譯文 56
附錄二 主要電路原理圖 67