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基于16位单片机MC9S12DG128智能模型车系统开发研究

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声明

1绪论

1.1引言

1.2车辆自动驾驶研究现状

1.2.1国外概况

1.2.2国内概况

1.3模型车竞赛技术概述

1.4本文主要研究内容

2模型车系统总体概述

2.1模型车概况

2.2模型车系统组成

2.3模型车车速控制系统

2.4系统各模块的主要功能

2.5智能车的主要参数

3模型车系统硬件电路设计

3.1系统硬件总体设计

3.2核心控制模块

3.2.1单片机MC9S12DG128的内部资源

3.2.2单片机MC9S12DG128的最小硬件系统

3.3电源管理模块

3.3.1 5V稳压电源设计

3.3.2 6V电源电路设计

3.2.3 12V电源电路设计

3.4路径识别模块

3.4.1传感器的布局

3.4.2传感器间隔距离

3.4.3径向探出距离

3.4.4安装高度

3.5舵机控制模块

3.5.1舵机的内部结构及工作原理及特性

3.5.2舵机控制设计

3.6后轮电机驱动模块

3.6.1电机介绍

3.6.2电机控制

3.7速度检测模块

4模型车系统控制算法

4.1静态—动态路径算法

4.1.1智能车的静态识别

4.1.2智能车的动态识别

4.2基于离散算法的路径识别

4.2.1基于软件细分算法的路径识别

4.2.2基于传感器离散布局的连续路径别

4.3方向控制器

4.3.1方向控制系统分析

4.3.2方向控制系统设计

4.4速度控制器

4.4.1速度控制系统分析

4.4.2速度控制系统设计

4.5速度检测模块软件设计

4.6道路记忆算法

4.6.1道路记忆数据分析

4.6.2记忆路径信息处理

4.6.3道路记忆信息的应用

4.7上层控制策略

4.7.1上层路况判断策略

4.7.2转速-方向协调控制策略

4.7.3调试规则

4.8系统开发环境与系统软件总体结构

4.8.1时钟模块

4.8.2 PWM模块

4.8.3 ECT模块

4.8.4 ATD模块

4.8.5 SCI模块

5结 论

参考文献

附录

在学研究成果

致谢

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摘要

随着汽车的普及,智能汽车及其相关技术的研究已经成为热门。本文以全国大学生智能汽车竞赛为背景,设计开发一辆具有路径检测功能,能实现自主线路识别的智能车。 本文采用模块化的设计方法,完成了智能车系统的硬件设计。通过系统分析,将整个系统分为7大模块,包括核心控制模块、电源模块、电机控制模块、舵机控制模块、路径检测模块、车速检测模块及调试模块。本文使用MC9S12DG128开发板作为系统的核心控制模块;路径识别模块采用10对红外光电传感器,一字型等间距布局;本文采用MC33886两片并联驱动电机,增加了驱动能力;车速检测模块采用光电旋转编码器,既满足驱动电机控制的精度要求,又方便传感器的安装。为了系统调试方便,设计了RS-232通信模块及LCD显示模块,并制定了相应的通信协议。 本文设计了两层结构的控制系统,底层系统包括“转向控制器”和“车速控制器”。本文在路径识别采用了软件细分算法及基于传感器离散布局的连续路径识别算法,克服了红外光电传感器离散布局所采集到的赛道信息有限的缺点,提高了路径识别的精度;设计了时间最优意义下的全加速、紧急制动和闭环控制等多种模式中平稳切换的“多模式车速控制器”;由于模型车在封闭赛道上连续行驶两圈,在控制策略上采用了基于脉冲点的道路记忆算法,明显的提高了第二圈的成绩;本文给出了车速与转向协调控制规则及模型车调试规则,并经过多次实验,验证了该规则的有效性。

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