杭州电子科技大学设计报告电磁小车设计.doc

杭州电子科技大学设计报告课程名称课程名称智能车（A）报告内容报告内容电磁小车设计姓名姓名曾成昕学号学号15063532学院学院自动化专业专业电气工程及其自动化指导教师指导教师余善恩杭州电子科技大学设计报告第 0 页1．．电磁小车的主要设计要求电磁小车的主要设计要求信标组场竞赛场地由蓝色广告布和亚克力板及信标组成，5m*7m 的场地，最远距离 为场地对角线大概 8.5m 左右比赛区域内随机安放由 5 个左右的信标点亮的信标会以 10Hz 的频率发送红色和红外闪烁光 参赛车模允许安装光电传感器，识别场内信标的位置，完成信标的追逐参赛车模任 务为在预赛阶段，完成单车的资格赛参加决赛的车模，按照预赛成绩分组进行对抗比赛， 即两个车模同时在场地内运行，按照熄灭信标的多少决出胜负车模需要安装计时磁标车模制作完成后，长度（包括传感器）没有限制，宽度不超 过 25cm，高度不超过 40cm磁标最多允许安装四个 磁标距离车模底盘或者车轮直线 距离不超过 5 厘米，距离地面高度不超过 2 厘米车模可以选用任意一款车模制作传感 器允许采用光电管、线阵或者面阵摄像头、超声传感器等进行赛场环境 采用恩智浦半导 体公司的 8 位、16 位、32 位系列微控制器作为车模中唯一可编程处理器件。

传感器数量 不超过 16 个，车模上的伺服电机数量不能够超过三个除单片机最小系统的核心子板、 加速度计和陀螺仪集成电路板、摄像头、舵机自身内置电路外，所有电路均要求为自行设 计制作，禁止购买现成的功能模块购买的单片机最小核心子板上，只允许带有单片机， 时钟，电源以及单片机调试接口2 2．．整车设计整车设计智能车的硬件平台采用 MK60 系列处理器，软件平台为 IAR EWARM 开发环境，车 模选用大赛组委会统一提供的仿真车模型车模系统的简单工作原理是单片机采集摄像头 返回的信息，结合舵机控制算法控制舵机转角，单片机再综合赛场信息并结合速度检测装 置的速度反馈信号，利用电机控制算法控制速度变化，结合软件仿真调试，最终确定各项 控制参数硬件部分：小车车模，用于驱动的直流电机，用于转向的舵机，速度检测装置，摄像 头，单片机系统电路，电源管理电路等软件部分：摄像头采集场地图像信息判断信标的位置、控制舵机方向、控制电机转速 舵机采用 PID 控制算法进行控制，驱动电机采用增量式 PID 控制 PWM 通道的占空比 来调整电机的输出功率3．．硬件设计（简介）硬件设计（简介）机械设计：舵机等各部件的组装，轮胎位置的确定，底盘高度，摄像头的位置的确定等。

杭州电子科技大学设计报告第 1 页硬件系统整体构架设计电源电路电源电路 电机驱动电路、电机驱动电路、 单片机系统电路、单片机系统电路、 接口电路接口电路 按键、显示电路按键、显示电路舵机驱动电路舵机驱动电路 系统主板电路系统主板电路4．．软件部分软件部分1.对 K60 单片机做底层的初始化，列如：Camera_init(); //摄像头初始化GET_Speed_init(); //编码器初始化PWM_init(); //PWM 输出初始化KEY_init(); //按键初始化DUOJI_Init(); //舵机初始化OLED_Init(); //OLED 初始化 ADC_init(); //ADC 初始化等2.设置按键来进行合适的参数调节和模式转换单片机通过摄像头采集目标信息，计算出 目标据中线的偏差，得到舵机的打角大小，从而控制方向通过编码器得到车轮当前的转 速，求出与目标速度的偏差作为 PID 调节的输入量，得出 PWM 的占空比输出控制电机的 转速3.控制算法 目标行驶算法控制转向使车头朝向目标方向来实现车朝着目标前进。

传感器是摄像头，每秒钟可采 集图像帧可以计算出图像上目标距车头行驶方向的距离即可得到一个偏差，以此作为舵机 PID 控制的输入，使用合适的 PID 参数即可实现小车稳定的行驶向目标 方向控制算法舵机的打角使用位置式的 PID 控制，图像上目标距设定中线的距离作为 PID 的误差 输入，P 项能使舵机快速的打到理想的角度, I 项则能使小车转向靠近目标时快速稳定下来. 速度控制算法主要通过增量式 PID 算法实现，离散化公式： △u(k)= u(k)- u(k-1) △u(k)=Kp[e(k)-e(k-1)]+Kie(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)] 进一步可以改写成 △u(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2)4.开发工具，程序调试开发环境 IAREmbeddedWorkbenchforARM，是一个针对 ARM 处理器的集成开发环境杭州电子科技大学设计报告第 2 页5.5.小结小结结合了自己目前所学的以及参考了一些相关的资料完成了这个小车的设计和完成 是一个很复杂的的过程，需要花大量的时间来掌握相关知识和完成小车的设计感觉自己 掌握的东西还是太少了，许多都只知道皮毛，自己还有许多东西要学吧。