第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告
第五届“飞思卡尔”杯全国大学生
智能汽车竞赛
技 术 报 告
学 校：南京理工大学 队伍名称：南理工电磁1队 参赛队员：王苏华 金龙 刘智君
带队教师：吴益飞、郭健
第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告
关于技术报告和研究论文使用授权的说明
本人完全了解第五届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛关保留、
使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会和飞思卡尔半导体公司可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛模型车的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。
参赛队员签名：王苏华 金龙 刘智君 带队教师签名：吴益飞 郭健 日 期：2010.8.10
I
第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告
目 录
摘 要 ............................................................. IV 第一章 引言 ........................................................ 1 1.1 课题研究背景及意义 ............................................ 1 1.2 智能车发展概况 ................................................ 1 1.3 智能车主要关键技术 ............................................ 3
1.3.1 车辆定位技术 ................................................................................................... 3 1.3.2 车辆控制技术 ................................................................................................... 4
1.4 “飞思卡尔”智能车比赛简介 .................................... 4 1.5 本文主要研究内容 .............................................. 5 第二章 智能车总体设计 .............................................. 7 2.1 系统需求分析 .................................................. 7 2.2 系统总体组成结构 .............................................. 7 2.3 系统工作原理 ................................................. 10 2.4 控制系统特点说明 ............................................. 10 2.5 本章小结 ..................................................... 11 第三章 智能车机械设计 ............................................. 12 3.1基本结构参数介绍 ............................................... 12
3.1.1 模型车车体 ..................................................................................................... 12
3.1.3 直流电机 ......................................................................................................... 13
3.2 机械结构调整与改造 ........................................... 15
3.2.1 前轮定位参数调整.......................................................................................... 15 3.2.4 后轮差速机构调整 ....................................................................................... 19 3.2.5 后悬挂减震弹簧预紧力调整 .......................................................................... 20
3.3 本章小结 ..................................................... 22
第四章 智能车硬件电路设计 ........................................ 23 4.1硬件电路总体组成结构框图 ....................................... 23 4.2核心控制模块 ................................................... 24 4.3电磁传感器模块 ................................................. 26
4.3.1 设计原理 ......................................................................................................... 26
4.3.2 电路设计原理 ................................................................................................. 33
4.4 电源管理模块 ................................................. 38
4.4.1 +5V电源模块 .................................................................................................... 39 4.4.2 +6V电源模块 .................................................................................................. 40 4.4.3 +14V电源模块 ................................................................................................ 41
4.5 电机驱动模块 ................................................. 42 4.6 舵机驱动模块 ................................................. 44
II
4.7 速度传感器模块 ............................................... 45
4.7.1 速度传感器的选型 ....................................................................................... 45 4.7.2 鉴相电路 ....................................................................................................... 46
4.8 本章小结 ..................................................... 47 第五章 硬件电路PCB设计 ........................................... 48 5.1经典EMC理论 ................................................... 48 5.2 系统PCB设计简介 ............................................. 49 5.3本章小结 ....................................................... 49 第六章 智能车软件设计 ......................................... - 50 - 6.1 系统软件设计总体规划 ..................................... - 50 -
6.1.1 系统构架规划 ............................................................................................. - 50 -
6.2 系统控制流程设计 ......................................... - 53 -
6.2.1 系统工作流程 ............................................................................................. - 53 -
6.3 系统模块化程序设计 ....................................... - 55 -
6.3.1 时钟模块 ..................................................................................................... - 55 - 6.3.2 电磁感器检测模块...................................................................................... - 56 - 6.3.3 舵机、电机PWM控制模块 .......................................................................... - 58 -
6.4 本章小结 ................................................. - 62 -
第七章 智能车系统调试 ......................................... - 63 - 7.1 系统各模块调试 ........................................... - 63 -
7.1.1 MCU最小系统调试....................................................................................... - 63 - 7.1.2 母板调试 ..................................................................................................... - 63 - 7.1.3 电机驱动板调试 ......................................................................................... - 64 -
7.2 系统联调 ................................................. - 65 - 7.3 系统不足及改进方向 ....................................... - 65 - 7.4 本章小结 .................................................. - 65 - 第八章 总结 ....................................................... 66 致 谢 ............................................................ 67 参 考 文 献 ........................................................ I 附录A 制作赛车车模基本参数 ....................................... III 附录B 程序源代码 .................................................. V
III
第五届全国大学生智能汽车邀请赛技术报告
摘 要
本文以第五届“飞思卡尔”杯智能车比赛为背景，根据比赛相关要求，提出了基于电磁引导的车辆控制系统总体设计方案，并阐述了系统工作原理。在此基础上，分模块详细介绍了基于电磁引导的系统硬件电路的设计与实现，主要包括传感器模块、电源模块、电机驱动模块、存储器模块及人机接口模块、控制算法等，并且优化了系统总体架构。最后，完成智能车系统的调试与运行，实际结果表明小车运行性能优良。
关键词：智能汽车 单片机 电磁传感器
IV