电磁导航设计毕业设计.doc

全国大学生“飞思卡尔” 杯智能车竞赛是教育部委托高等学校自动化专业教 育指导委员会举办的、全国理工科大学生四大竞赛之一，每年一届此竞赛以培养 大学生理论实践相结合为目的， 要求设计与制作自主道路识别能力的智能模型汽车本课题以第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛为背景，以 2010 年 首届电磁路径导航竞赛规则为依据，基于 8位微处理器MC9S08AC60，设计与制作 一辆电磁导航智能模型车，使其能够依循导引电磁场变化而自主决策，完成加速、 减速、前进、后退、转弯等操作电磁导航智能模型车的研制主要包括四个模块：传感器模块、电机驱动模块、 控制电路模块和测控软件模块本文从传感器方案的论证、速度检测方案的论证、 控制策略的选取、 PID 算法的优化等几个方面来阐述智能车的设计；从智能车的安 装、调试及其技术参数等方面介绍智能车的制作过程本文从电路的角度分析本课 题硬件设计的优点，也在机械结构等方面分析智能车所表现的优势与特点本毕业设计完成了电磁导航智能车系统全部电路设计、控制程序编写和实物制作，并在1： 3的实际比赛赛道上运行，平均速度可达1.3m/s,基本达到了预期效果关键词 ：电磁导航； 智能车； 电磁感应； 飞思卡尔； MC9S08AC60#Title : Electromagnetic navigative design of smart carAbstractThe " freescale " cup smart car race is entrusted by ministry of education in higher schools automati on of the steeri ng committee, n ati onal un dergraduates, one in four competiti ons every year. This con test is to train uni versity stude nts' theory and practice, for the purpose of comb in atio n, desig n and manu facture ability to ide ntify in depe ndent road of intelligent model car.The design ,as the background of the Fifth National College "Freescale" smart car cup race, based on MC9S08AC60 MCU, desig n and product ion of an electromag- netic navigation model cars, so that electromagnetic fields can follow the cha nges in own ership, and achieve forward, backward, turn and other sports.The design consists of four modules: sensor circuit module, the motor drive circuit module, the con trol circuit module and the software algorithms module. This argume nt from the program, circuit desig n, sig nal acquisiti on, con trol side of the rate of select ion, the optimizati on algorithm to illustrate the aspects of smart car desig n and product ion process. In addition, the design of intelligent vehicle installation, commissioning and tech ni cal parameters are also made part of the in troductio n, not on ly from the perspective of the circuit dem on strate the adva ntages of in tellige nt vehicle hardware, but also to an alyze the mecha ni cal structure of the performa nee adva ntages of smart cars and characteristics.The graduati on project completed all smart car con trol system circuit desig n and physical product ion, and the con trol of programmers, and 1:3 to run the actual race track, get better grades,reach to 1.3m/s, achieve the desired effect.Keywords : Electromagnetic navigative; Smart car; Electromagnetic; Freescale; MC9S08AC60ii毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师 的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标 注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成 果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文 中作了明确的说明并表示了谢意作者签名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即:按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本; 学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与 阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容作者签名： 日 期： #学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究 所取得的研究成果除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品对本文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明本人完全意识到 本声明的法律后果由本人承担作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。

本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存和汇编本学位论文涉密论文按学校规定处理作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目次1 绪论 11.1 课题研究背景 . 11.2 国内外发展状况 . 11.3 课题研究意义与内容 . 22 方案论证 42.1 系统总体方案 . 42.2 微控制器 . 42.3 电磁路径传感器 . 62.4 电机驱动方案论证 . 92.5 速度检测方案论证 . 92.6 电源方案 . 93 电磁路径传感器设计 113.1 电磁路径传感器设计原理 . 113.2 电磁路径传感器电路设计 . 144 转角伺服电机（舵机）控制系统 194.1 舵机驱动电路设计 . 194.2 转角控制软件设计 . 205 转速直流电机控制系统 235.1 转速直流电机驱动电路设计 . 235.2 测速反馈电路设计 . 235.3 转速控制软件设计 . 246 安装与结构调整 276.1 前轮调整 . 286.2 主控制板安装 . 296.3 传感器安装 . 296.4 舵机安装 . 306.5 直流电机和测速安装 . 306.6 电机驱动电路模块安装 . 317 开发及调试 327.1 模拟赛道 . 327.2 调试 337.3 智能车主要技术参数 . 33结 论 35致 谢 错误！未定义书签。

参 考 文 献 错误！未定义书签附录A:系统电路原理图 40附录B:系统软件总框图 41附录C:电磁导航智能车实物展示图 42附录D:主要元器件参数表 43附录E:程序清单（PID部分） 441 绪论1.1 课题研究背景 当今社会随着经济的发展，人们生活水平不断的提高，人们热切希望从体力劳 动中得到解放，因此，越来越多的自动化设备机器，将会代替人们从事体力生产劳 动，而能解放更多的劳动力 [1] 汽车，是人们为解放劳动力的一种交通工具，在当 今社会中已日趋平常，人们的生活效率也因其日趋提高但是随着汽车数量的与日 俱增，世界各大城市相继出现了交通拥挤的问题以上海为例，当今外环线以内大 部分车辆的平均时速在 20公里以下，由此可见，交通资源的利用率极低 [2] 再则， 车辆的增多相继会导致交通事故的增加， 据 2008 年统计，我国因交通事故死亡的人 数约为十万人 [3] ，因交通事故人致伤致残的人更多所以，在现有道路有限的情况 下，发展智能交通导航系统（ITS）成为提高交通资源利用率和交通安全的一种有效 手段智能车有着极为广泛的应用前景 [4] 结合传感器技术和自动驾驶技术可使实现 汽车的自适应巡航， 使车又快又稳、安全可靠；夜间行驶能实现汽车安全辅助驾驶； 在条件恶劣的环境下，能够代替工人完成巡逻监视、物料运输、消防灭火等任务。

本设计以第五届全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛为背景，设计和制作 一辆电磁导航智能汽车模型，并介绍智能汽车控制系统的硬件结构，电路设计和软 件开发流程 电磁导航智能汽车是 2010年全国大学生“飞思卡尔” 杯智能汽车竞赛 新增的赛题组，通过电磁感应原理检测路径的磁场信息，使智能车自主决策，从而 实现前进、后退和转弯等功能1.2 国内外发展状况 在国内智能车比赛中，一般是采集光学信息来识别路径，如红外检测和摄像头 检测电磁导航的技术在国内竞赛中出现虽然不常见，但是这种技术已经应用到了 电路巡检、医疗服务等方面 [5] 从中国历史看来，磁场的导航由来已久，利用地磁场导航也亦可上溯到公元前 两千年，当时的导航器是指南车随后又有指南针的出现，从此世界航海领域进入 一个转折点，人们也开始对磁场进行研究随着技术的发展，在当代国内相继出现 电磁导航的机器人，有高压巡线机器人、护士助器人、电磁喷雾机器人等 [6-7] 在国外，地磁场导航比中国相对要晚几百年，但是电磁场的发现却比中国早了近百年，因此国外电磁导航系统相对国内的要成熟得多目前国外研发的电磁导航 系统有 VTI INSTATRAK 3500 、BIOSENSE SYSTEM 和 NDI AURORA 等[8]。