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1、 毕业设计（论文）毕业设计（论文）题题 目：目： 智能小车控制模块设计智能小车控制模块设计 学学 院：院： 电子信息学院电子信息学院 专业班级：专业班级： 06 级自动化级自动化 2 班班 指导教师：指导教师： 宋连庆宋连庆 职称：职称： 高工高工 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 40604010221 西安工程大学本科毕业设计（论文）摘 要本文以智能小车竞赛为背景，阐述了研究本课题的意义。设计了基于MC9S12 DG128B 单片机的小车循线行驶的系统。本文主要研究内容是：1.道路识别模块,通过前边传感器对道路信息的采集，然后利用位置算法计算出小车中心与黑线中心的偏移量，参考前几次的偏
2、差量可以计算出小车的偏移速度,反映出小车当前的运动情况以及运动趋势。2.利用当前小车的信息可以通过 PD 控制算法计算得出舵机动作的大小,来及时的改变小车的行驶方向。3.利用小车情况决定小车当前应该加速还是减速，计算出小车的目标速度,然后通过速度的 PID 控制算法使小车及时的达到目标速度。来实现对小车的速度控制。通过以上的算法控制,最终实现了小车的循线行走的目的。关键词关键词：PID，道路识别，舵机.西安工程大学本科毕业设计（论文）ABSTRACTBased Intelligent Car race as a backdrop, the authors of the study the si
3、gnificance of this issue. Based on the design of the microcontroller MC9S12DG128B trolley line through the system. This paper studies the content is as follows: 1. Recognition module road through the front of road sensor information collection, then calculate location algorithm with a small black ce
4、nter line center offset, reference to the previous deviation can be calculated trolley migration velocity. Trolley reflects the current movement and the movement of the trend .2. Trolley using the current information through PD control algorithm Rudder movement calculate the size, timely change to t
5、he exercise Trolley direction .3. Trolley use of the trolley decision should accelerate the current slowdown or calculate small the target speed cars, Then velocity PID control algorithm Trolley timely achieve the target speed. Trolley to achieve the right speed control. Link Guo control over the al
6、gorithm, the eventual realization of a trolley line running through the objective Key words ：PID control，Road Recognition， Rudder西安工程大学本科毕业设计（论文）前前 言言“飞思卡尔”智能车竞赛是由教育部高等学校自动化专业教学指导分委员会主办，飞思卡尔半导体公司协办的全国性的比赛。全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是在规定的模型汽车平台上，使用飞思卡尔半导体公司的 8 位、16 位微控制器 HCSl2 单片机作为核心控制模块，通过增加道路传感器、电机驱动电路以及编写
7、相应软件，制作一个能够自主识别道路的模型汽车，按照规定路线行进，以完成时间最短者为优胜。其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术 、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识，对学生的知识融合和实践动手能力的培养，具有良好的推动作用。根据大赛组委会所提供的 MC9S12DG128 开发板、7.2V2000mAhNi-cd 镍镉充电电池、直流电机、电机驱动芯片 MC33886 以及转向舵机，参考竞赛方提供的芯片的英文数据手册、 学做智能车挑战“飞思卡尔”杯 、 单片机嵌入式应用的在线开发方法以及嵌入式系统使用 68HC12 和 HCS12 的设计与应用等书籍,我们制作了一辆以飞思卡尔 M
8、C9S12DG128 单片机为核心控制器，采用光电传感器对路径进行检测，利用 Codewarrior 5.0 软件开发工具，以脉宽调制（PWM）控制方式控制转向与速度，运用 PID 控制算法对智能车进行控制，采用光电码盘测速方式并对智能车的速度采用闭环反馈控制，最后通过自己所铺设的赛道，对智能车的速度控制特性、传感器检测灵敏度、转向控制灵敏度以及不同路况采用不同策略等诸多方面进行了大量反复调试，取得了一定的效果。随着赛事的逐年开展，不仅使参赛学生自主创新能力的提高，对于高校相关学科领域的学术水平的提升也有一定的帮助。目前，此项赛事己经成为各高校展示科研成果和学生实践能力的重要途径，同时也为社会
9、选拔优秀的创新人才提供了重要平台。自 2006 年首届举办以来，成功举办了三届，得到了教育部副部长、司长及理工处领导、飞思卡尔公司领导与各高校师生的高度评价，已西安工程大学本科毕业设计（论文）发展成全国 30 个省市自治区 170 余所高校广泛参与的全国大学生智能汽车竞赛。2008 年第三届被教育部批准列入国家教学质量与教学改革工程资助项目中 9 个科技人文竞赛之一（教高函200730 号文，附件 2） ，2009 年第四届被邀申请列入国家教学质量与教学改革工程资助项目。西安工程大学本科毕业设计（论文）目目 录录第 1 章 概 述.11.1 课题的目的和意义 .11.2 国内国外研究现状 .2
10、1.2.1 国外研究现状 .21.2.2 国内研究现状 .2第 2 章 小车总体方案的设计与实现.42.1 小车总体方案的设计思路 .42.2 模型分析 .62.3 控制算法的设计 .82.3.1 离散式增量 PID 控制方法.82.3.2 模糊控制方法 .82.3.3 赛道记忆的方式 .8第 3 章 控制算法仿真与开发环境.103.1 使用芯片介绍 .103.2 最小系统介绍 .113.3 功能模块介绍 .123.4 开发软件介绍 .133.5 BDM 调试器的使用.173.5.1 HIWAVE 初始参数设置.173.5.2 程序下载 .193.5.3 程序调试 .21第 4 章 功能模块的设计原理与流程图.224.1 道路识别模块 .234.1.1 路径识别的硬件结构 .254.1.2 前瞻设计 .27西安工程大学本科毕业设计（论文）4.1.3 预标定模块 .274.1.4 采样控制模块 .274.1.5 标度变换与黑线位置确定 .274.1.6 软件滤波 .284.2 转向控制模块 .294.2.1 提前转向 .304.2.2 转弯控制策略 .314.2.3 交叉线的通过 .334.3 速度控制模块 .334.3.1 速度的检测 .334.3.2 小车的速度控制 .34第 5 章 模块调试及开发软件的使用与调试.375.1 模块调试 .375
