武汉科技大学级智能汽车设计及制作论文.docx
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武汉科技大学级智能汽车设计及制作论文
二○一三～二○一四学年第一学期
信息科学与工程学院
自动化系
课程设计计划书
班级：
自动化1106
课程名称：
智能汽车课程设计
指导教师：
章政
学生备注：
学号：
二○一三年1月6日
基于红外寻迹型智能汽车设计与制作
为了方便智能汽车的结构设计，在设计的初期我们就打算采取模块化的设计原理，对智能汽车实行模块化的设计。
这样不仅提高了设计的工作效率，电路的是实现也很容易，模块与模块之间只要实行简单的接口对接技术就可以了。
如果出现了故障，更换模块也很方便。
论文以智能汽车的设计与制作的实现流程进行模块化的介绍：
第一节：
制作技术的整体方案；
第二节：
设计的思路；
1.硬件设计与实现
2.软件设计与实现
第三节：
制作模块调试过程；
第四节：
总结与回顾
制作技术的整体方案
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。
制作智能汽车所涉及的专业知识包括控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等多个学科，对大学生的知识融合和实践动手能力的培养，对汽车电子技术的发展，具有良好的长期的推动作用。
在实现智能车的过程中我们采用了各种的方案比对，对所有电路进行模块化接口化处理，大大降低了电路在实现过程中出现的错误，分为：
电源接口模块，传感器模块，测速模块，电机驱动模块，数据传输与上位机模块等。
然后通过接口连接在一起，实现工作稳定的智能车硬件电路。
他使用了传感器，编码电机，无线模块，稳压管等作为重要的任务器件。
实现了赛道识别，速度测控，赛车数据传输，电源稳压，速度控制等功能。
关键字智能车，传感器，稳压电路，PCB设计
设计思路
硬件：
1、前后轮
2、舵机：
舵机主要用来调节转向来达到控制车速和车身平稳。
3、测速码盘
4、传感器支架
第二步：
1.最小系统是焊接的第一个步骤，主要包括晶振（下）和复位电路（上）。
2.红外传感器：
光电传感器一般有两个部分组成：
发射管和接收管。
发射管发射光线，光线经过赛道的反射，由接收管接受，用过不同的光强接收管的状态不同，实施赛道信息的采集，应为白色和黑色对于光线反射的系数不同，放射会傀儡的光线的强度不一样，被不同的接收单元接收后表现出不同的反应状态（电阻的变化，电流电压的变化等）
3.电源：
为了使智能汽车的系统正常的工作，需要对电源电池电压进行调节，其中单片机的路径识别传感器，测速模块需要5V的电压，用LM7805组成5V稳压电路。
直流电机作在7.2V直接上电。
因为电机，舵机要频繁接加速减速，所以电压波动较大，5V电压还要给51单片机供电，防止意外功能给点不足重启再LM7805两端加上大电解电容。
4.舵机：
5电机驱动模块：
电机驱动使用专用电机的驱动芯片ULN2803，系统利用单片机的PWM控制电机转速，充分利用PWM模块资源。
电机PWM的频率8KHz。
6.指示灯拨码调试：
软件：
程序的实现：
功能实现的程序与注释：
//晶振24MHz6T模式，总线频率4MHz指令0.25us
#include//89C52的头文件
#defineucharunsignedchar//宏定义
#defineuintunsignedint
#defineT0_HIGH0xff//T0计时器寄存器初值
#defineT0_LOW0xaf//溢出计数80个，定时周期80*0.25us=20us
//为了保证主程序正常运行，定时器计数最好不要小于80个
#defineMOTOR_MAX_PWM_COUNT100//PWM计数器最大值20us*100=2000us,500Hz
#defineSERVO_MAX_PWM_COUNT1000//20us*1000=20ms,50HZ//舵机控制高电平0.5~2.5ms对应PWM的25~125
//舵机控制频率在50~100Hz之间，这里选50Hz
#defineMOTOR_MAX_PWM100//电机PWM最大最小值
#defineMOTOR_MIN_PWM0//
#defineSERVO_LEFT_MAX_PWM50//min48//舵机左打最大角度时的PWM
#defineSERVO_RIGHT_MAX_PWM84//max84//这个值需要自己根据舵机实际角度调试
#defineSERVO_MID_PWM67//舵机中心值
//注意，舵机打角过大会打在底盘上，请立即断电，以免损害舵机
#defineERROR_HISTORY_NUM3//历史偏差记录个数
#defineMAX_ERROR_SUM120//积分幅值
sbitLEFT_MOTOR_PWM_PORT=P3^7;//电机PWM控制端口
sbitRIGHT_MOTOR_PWM_PORT=P3^6;
sbitSERVO_PWM_PORT=P3^5;//舵机PWM控制端口
sbitBOMA1=P1^0;//拨码开关输入端口
sbitBOMA2=P1^1;
sbitBOMA3=P1^2;
sbitBOMA4=P1^3;
sbitBOMA5=P1^4;
sbitBOMA6=P1^5;
sbitBOMA7=P1^6;
sbitBOMA8=P1^7;
//--------------------------
bitcontrol_period_finished=0;//控制周期结束标志位，控制周期选择20ms
//也可自己确定控制周期，但是要保证主程序在控制周期内可以运行完
charmotor_PWM_counter=0;//生成电机PWM的计数器
charleft_motor_PWM=0;//左右电机的PWM//由于数值在128以内，所以定义为char
charright_motor_PWM=0;
intservo_PWM_counter=0;//生成舵机PWM的计数器
charservo_PWM=0;//舵机PWM//由于数值在128以内，所以定义为char
//注意数据类型的选择，如果实际的值大于128，就不能使用char型
interror=0;//本次偏差
interror_history[ERROR_HISTORY_NUM]={0};//小车相对于黑线的偏差
interror_sum=0;//偏差的积分
intservo_P=10;//PID系数
intservo_I=2;
intservo_D=25;
intPID_out=0;//PID输出
charspeed_expect=40;//给定速度
//-----------------------------------------------------------------------
voiddelay（unsignedinti）//延时函数
{
unsignedcharj;
for（;i>0;i--）
for（j=0;j<250;j++）;
}
//-----------------------------------------------------------------------
intABS（inti）//绝对值函数
{
if（i>=0）returni;
elsereturn-i;
}
//-----------------------------------------------------------------------
voidsys_init（void）
{
//------IO口设置------------
P0=0xff;//指示灯，共阳极，设置为高电平，全灭
P1=0xff;//拨码开关，设置为高电平，检测输入
P2=0xff;//红外管状态输入，设置为高电平，检测输入
P3=0x00;//PWM输出口，需要外加上拉电阻，否则无法驱动
LEFT_MOTOR_PWM_PORT=0;//PWM口设为低电平，电机不转
RIGHT_MOTOR_PWM_PORT=0;
left_motor_PWM=0;//占空比设置为0
right_motor_PWM=0;
servo_PWM=SERVO_MID_PWM;//舵机打角到中心
//------定时器设置------------
TMOD=0x11;//定时器0方式1
TH0=T0_HIGH;//定时器赋初值
TL0=T0_LOW;
TR0=1;//定时器运行
ET0=1;//开定时器中断
EA=1;//开总中断
}
//-----------------------------------------------------------------------
voidBOMA_chioce（void）//拨码开关调节参数//使用51单片机IO口需要初始化为高电平
{
if（BOMA1==0）{servo_P=servo_P+5;}
if（BOMA2==0）{servo_P=servo_P+5;}
if（BOMA3==0）{servo_P=servo_P+10;}
if（BOMA4==0）{servo_D=servo_D+5;}
if（BOMA5==0）{servo_D=servo_D+5;}
if（BOMA6==0）{servo_D=servo_D+10;}
if（BOMA7==0）{speed_expect=speed_expect+20;}
if（BOMA8==0）{speed_expect=speed_expect+30;}
}
//-----------------------------------------------------------------------
voidget_black_position（void）//寻找黑线位置
{
switch（P2&0x7f）//使用了7个红外管，屏蔽无用的一位，根据硬件电路设计编写
{//case表示红外管的状态，最多会有两个红外管在黑线上（根据硬件红外管焊接的距离而定,黑线宽度2.5cm）
case0x01:
error=6;break;//000000010x01//右
case0x03:
error=5;break;//000000110x03
case0x02:
error=4;break;//000000100x02
case0x06:
error=3;break;//000001100x06
case0x04:
error=2;break;//000001000x04
case0x0c:
error=1;break;//000011000x0c
case0x08:
error=0;break;//000010000x08
case0x18:
error=-1;break;//00011
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