基于光電傳感器的自動(dòng)循跡智能車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘    要

新一代汽車研究與開發(fā)將集中表現(xiàn)在信息技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能自動(dòng)化技術(shù)、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)在汽車上的應(yīng)用。智能汽車是是現(xiàn)代汽車發(fā)展的方向。
    大學(xué)生智能車比賽是智能汽車設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)踐平臺，光電傳感器的自動(dòng)循跡智能車系統(tǒng)，采用光電傳感器作為道路信息的采集傳感器，單片機(jī)為控制系統(tǒng)的核心來處理信號和控制小車行駛。MC9S12系列單片機(jī)在汽車電子控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本課題就是利用Freescale的MC9S12XS128微控制器對智能車系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。智能車系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件電路和控制軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)使用專門軟件Altium Designer設(shè)計(jì)。硬件電路系統(tǒng)主要包括freescale單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)、路徑識別與檢測系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。而控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)的初始化、PID控制算法、路徑識別算法、舵機(jī)控制算法、速度控制算法。軟件設(shè)計(jì)是用Freescale 公司的Codewarrior軟件作為軟件開發(fā)和仿真下載的平臺。最后完成了整個(gè)自動(dòng)循跡智能車系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵字： 智能車；光電傳感器；自動(dòng)循跡；控制算法；PID;

ABSTRACT

    The design of autoguiding smartcar system based on                                              photoelectric sensor

New generation automobile development and researched focus on information technology, microelectronic technology, computer technology, intelligent automation technology, artificial intelligence technology, networking technology, communication technology and so on. The intelligent automobile is the direction in which the modern automobile developed. 
The university students intelligence vehicle competition is a practice platform in which intelligence automobile designed , we use the photoelectric sensor as gathering sensor to take path information ,  The microcontroller is used as the control system core ,and process the signal, and controls car to run . signal-chip microcomputer MC9S12 series be widespread  utilized  in the automobile electronic control domain. I use the Freescale microcontroller MC9S12XS128  to design the intelligent vehicle system. The design of intelligent vehicle system including hardware circuit and control software system. I adopt the software of electronics design Altium Designer to complete designing the hardware . Hardware circuit system mainly includes the freescale ’s Single-chip Microcomputer smallest system, the power source management system , the way recognition and the detecting system, the motor-driven system. But the control software system mainly includes Single-chip Microcomputer 's initialization, the PID control algorithm, the way recognition algorithm, the steering engine control algorithm, the speed control algorithm . It uses Freescale Corporation's Codewarrior as the software development ,the simulation and downloading‘s platform in the software designing . Finally The design of auto track smartcar system based on                                           photoelectric sensor is completed.

Key words:  Intelligent vehicle; photoelectric Sensor; auto track; Control algorithm ; PID；

摘    要 I
ABSTRACT II
插圖清單 I

第1章  緒論 - 1 -
1.1  畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容及研究意義（價(jià)值） - 1 -
1.2  畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 - 2 -

第2章 控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) - 3 -
2.1 整體設(shè)計(jì)方案概述 - 3 -
2.2  控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) - 4 -
   2.2.1 模型車硬件整體方案設(shè)計(jì) - 4 -
2.2.2 系統(tǒng)軟件模塊分析 - 7 -
2.2.3 控制算法設(shè)計(jì)方案 - 8 -

第3章 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊 - 9 -
3.1 單片機(jī)以及最小系統(tǒng)簡介 - 9 -
3.2  MC9S12XS128最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 9 -

第4章 電源管理模塊 - 11 -

第5章 路徑識別模塊和測速檢測模塊 - 13 -
5.1 路徑識別模塊 - 13 -
5.1.1 光電傳感器 - 13 -
5.1.2 光電傳感器發(fā)射與接收電路設(shè)計(jì) - 13 -
5.1.3 路徑識別傳感器布局設(shè)計(jì) - 14 -
5.2 測速檢測模塊 - 16 -

第6章 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 - 19 -
6.1 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 - 19 -
6.1.1 電機(jī)的工作原理 - 19 -
6.1.2 MC33886介紹 - 21 -
6.1.3 PWM信號控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速 - 22 -
6.2  舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 - 23 -

第7章 智能車軟件的設(shè)計(jì) - 29 -
7.1 單片機(jī)初始化 - 30 -
7.2  PID控制算法 - 32 -
7.3  路徑識別算法 - 34 -
7.4  舵機(jī)控制算法 - 34 -
7.5  速度控制算法 - 36 -
第8章 開發(fā)制作與調(diào)試 - 38 -
8.1  CodewarriorV4.7軟件及其應(yīng)用 - 38 -
8.2  BDM for S12的使用 - 43 -

結(jié)論和展望 - 44 -
致  謝 - 45 -
參考文獻(xiàn) - 46 -
主要參考文獻(xiàn)摘要 - 48 -
附錄A - 50 -