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1、 本科生毕业论文（设计）姓 名： 学 号： 专 业： 题 目： 智能小车的自动驾驶系统 专 题： 指导教师： 职 称： 讲师 年 月 摘 要本文介绍的是一种基于微处理器智能汽车控制器的设计。主要介绍智能汽车的运动模型、硬件系统和直流电机控制方法。重点针对智能汽车的调速系统进行建模，利用protel软件对系统的启动、调速和抗扰的特性电路进行设计，同时初步优化控制策略。智能汽车的硬件系统主要由电源模块、主控制器模块、电机驱动模块、转向控制模块、速度检测模块、路径识别模块和实时显示模块组成。主控制器模块采用飞思卡尔公司的MC9S12DG128B单片机作为处理核心，用以处理方位信号和速度信号，同时对转
2、向和转速进行实时控制；路径识别模块采用红外传感器收集路径信息，并分析红外传感器分布对路径识别的影响；驱动模块采用MC33886驱动芯片，通过控制PWM占空比实现对直流电机的控制；速度检测模块使用霍尔传感器获得智能车信息，并以此形成速度的闭环控制；实时显示模块用于当前小车相关信息的显示。智能汽车的软件系统包括以下几个模块：红外传感器信息采集及处理模块、速度检测模块、转向控制模块、转速控制模块和实时显示模块。根据仿真结果，分析转速控制方法对智能汽车调速性能的影响，转向控制中分析PD控制对智能汽车的转向控制的影响。该智能汽车控制系统具有硬件电路结构简单，系统稳定性强、响应性快，控制效果好的特点。关键
3、词：智能汽车；红外传感器；PID控制；自动循迹；ABSTRACTThis article describes an intelligent vehicle controller design based on Freescale microprocessor. Introduces the smart cars hardware system,sports model and the DC motor control method. Focusing on the smart car to the speed control system modeling,use of Protel simu
4、lation software on the system start-up,speed control and anti-interference characteristics to simulate,at the same time optimize the initial control strategy.The hardware system of intelligent car is mainly including power supply module,the main controller module,motor driver modul,steering control
5、module,speed detection module,the path identification module and real-time display module. Main controller module using Freescales single-chip microcomputer of the core MC9S12DG128B,for the processing of the signal diretion and speed signals,and real-time controling steering and speed; path identifi
6、cation module uses infrared sensors to gather path information and analyze the impact of the paths in different distributions of infrared sensors; motor driver module is driven by MC33886,and control the PWM duty cycle to achieve the control of DC motor; speed detection module uses Hall sensors to o
7、btain information on the intelligent car,and to form the closed-loop speed control; real-time display module is used for the current vehicle information display.Intelligent car of the software system includes the following modules:infrared sensor data acquisition and processing module,the speed of d
8、etection module, steering control module,speed control module and real-time display module. According to simulation results,analysis of the intelligent speed control performance of vehicle speed. Analysis of steering control in the PD control of the steering control intelligent car impact.Experiment
9、s show that the intelligent vehicle control system has a simple hardware circuit， the system stability,fast response,good control features.Keywords: Intelligent car；Infrared sensor；PID control；Aototrack；目 录摘 要IIABSTRACTIII目 录I第1章 绪论11.1 引言11.2 移动机器人简介及发展趋势11.3 应用前景3第2章 智能汽车原理52.1 智能汽车结构52.2 线性二自由度汽车
10、模型6第3章 硬件系统设计103.1 硬件系统总体结构103.2 电源管理模块103.2.1 单片机及外围电路电源113.2.2 舵机电源113.3 转向控制模块123.4 主控制器模块123.5 电机驱动模块143.5.1 MC33886简介143.5.2 电机驱动电路153.6 速度检测模块16拨码开关电路173.8 路径识别模块183.8.1 红外传感器识别电路183.9 实时显示模块20第4章 机械部分224.1 智能车前轮定位的调整244.1.1 主销后倾角244.1.2 主销内倾角254.1.3 车轮外倾角254.1.4 前轮前束264.2 智能车转向机构调整优化264.3 智能车
11、后轮减速齿轮机构调整284.4 其它机械结构的调整29第5章 直流电机调速系统305.1 直流电机数学模型305.2 PID控制原理32第6章 软件系统设计346.1 软件系统流程346.2 系统初始化模块356.3 红外传感器数据采集及处理模块386.4 转向控制模块426.5 转速控制模块436.6 测速模块446.7 起始线判断44第7章 结论与展望477.1 结论477.2 不足之处及未来展望47参考文献48致 谢50附录A：常用符号51附录B：中断向量表52附录 C：程序55翻译部分：69中文翻译:76第1章 绪论本章主要对智能汽车的重要性，及其产生和发展做一个初步的介绍。首先对智能
12、汽车的重要性进行一下介绍，然后对智能汽车的产生和发展进行了解，最后是智能汽车的应用展望。 引言智能机器人技术作为信息技术和先进制造技术的典型代表和主要技术手段，已成为世界各国竞相发展的技术，广泛涉及人工智能、计算机视觉、自动控制、精密仪器、传感和信息等一系列学科的创新研究和综合集成，是一门综合性很强的学科，代表着一个国家高科技发展水平。智能机器人一般由三大部分组成：运动部分、智能部分和感觉部分。运动部分，包括行走机构、机械手、手抓；智能部分，包括有认知能力、学习能力、思维能力和决策能力的装置；感觉部分，包括有视觉、听觉、触觉、接近觉的装置。智能机器人由感觉装置感受到外界环境的状况，产生信息，并
13、由微处理器进行识别。微处理器中存储许多知识，也就是存储许多规则和数据。微处理器根据已有的知识，对得到的外界信号加以分析、判断、推理，最后作出决策，产生控制信号，驱动机器人的行走机构、机械手和手抓运动，完成操作。这样，不但能适应外界环境的变化，而且还能完成复杂的任务。随着技术的进步，智能机器人应用范围将不仅仅局限在工农业生产上，在人类的社会生活中越来越多的出现智能机器人。1.2 移动机器人简介及发展趋势机器人的英文名词是Robot，Robot一词最早出现在1920年捷克作家克雷尔卡佩克(Karel Capek)所写的一个剧本中，这个剧本的名字为Rossums Universal Robot，中文
14、意思是“罗萨姆的万能机器人”剧中的人造劳动者取名为Robota，捷克语的意思是“苦力”、“奴隶”英文的Robot一词就是由此而来的，以后世界各国都用Robot作为机器人的代名词。现代机器人的研究始于20世纪中期。第二次世界大战期间，由于核工业和军事工业的发展，研制了“遥控操纵器”(Teleoperator),主要用于放射性材料的生产和处理过程。20世纪70年代，机器人产业得到蓬勃发展，机器人技术发展成为专门学科，称为机器人学(Robotics)。机器人的应用领域进一步扩大，不同的应用场所，导致了各种坐标系统、各种结构的机器人相继出现，大规模集成电路和计算机技术飞跃发展使机器人的控制性能大大提高
15、，成本不断的下降20世纪后期，特别是随着传感器技术和智能技术的发展，开始进入智能机器人研究阶段机器人视觉、触觉、力觉、听觉、接近觉等项目的研究和应用，大大的提高了机器人的适应能力，扩大了机器人的应用范围，促进了机器人的智能化进程。目前，对机器人技术发展最有影响的国家是美国和日本，许多国家成立了机器人协会，美国、日本、英国、瑞典等国家设立了机器人学位。机器人的应用领域不断扩大，展示出了它们的能力和魅力。未来机器人技术的主要发展方向有：一、机器人结构的优化，提高其部件的性能以及软件的模块化设计，从而提高机器人控制系统的适应性。二、机器人的控制技术的优化，向着开放式、模块化控制系统发展，并具有良好的人机界面三、机器人传感技术的融合，提高机器人系统获取环境信息及决策的能力四、机器人应用多元化，不仅要涉及工
