创新设计与实践
实训题目： 基于S08单片机的自动寻迹小车设计 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 王威 设计地点：
2010年 12 月 20 日
成绩： 日期：
创新设计与实训任务书
学生姓名 题 目 课题性质 指导教师 专业班级 学号 基于S08单片机的自动寻迹小车设计 其他 课题来源 王威 自拟 全国大学生“飞思卡尔”杯智能车竞赛是教育部主办的大学生5大赛事之一，具有较强的综合训练作用。本设计基于S08单片机，基于反射式光耦设计自动寻迹小车，主要内容如下： 主要内容 （参数） 1、设计智能车寻迹电路； 2、设计智能车电机驱动及调速电路； 3、编写程序，能够适应各种赛道。 通过本次创新设计使得学生巩固所学的理论与技能，提高学生的实践能力和应用能力，初步掌握实际的工程设计方法，设计步骤，为将来的学习与毕业设计打下坚实的基础。 设计要求：（包括应具备的条件、图表等） 1. 设计基于光电开关的寻迹电路； 任务要求 （进度） 2. 设计小车主电机驱动及调速电路； 3. 编写主程序，使小车能够根据比赛赛道自动寻迹前进； 4、绘制相应的硬件图纸及软件流程图； 5. 完成软件与硬件设计并加以调试； 6. 按照要求撰写创新设计与实践报告书。 [1] 王威．嵌入式微控制器S08AW原理与实践[M]．北京:北京航空航天大学出版社，2009． 主要参考 [2] 陈杰. 传感器与检测技术[M]．北京:高教出版社，2004. 资料 [3] 邵贝贝 龚光华.单片机认识与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社，2006. [4] 阎石.数字电子技术基础（第三版）. 北京：高等教育出版社，1989 审查意见 系（教研室）主任签字： 年 月 日
摘要
本设计是基于MC9S08AW60微处理器，设计和制作一辆自动寻迹小车，使其能够通过反射式光耦而自主决策，实现自动循着轨道前进。
本设计主要分为四个模块：传感器电路模块、电机驱动电路模块、控制电路模块和软件算法模块。主要内容包括：设计智能车寻迹电路；设计智能车电机驱动及调速电路；编写程序，能够适应各种赛道。
3
目
1绪论............................................................................................................................. 5
1.1 设计背景.......................................................................................................... 5 1.2 设计意义.......................................................................................................... 5 2 总体方案设计............................................................................................................ 6
2.1 整体设计理念.................................................................................................. 6 2.2 小车系统.......................................................................................................... 6 2.3 跑道................................................................................................................ 7 3 硬件电路设计............................................................................................................ 8
3.1 微控制器.......................................................................................................... 8 3.2 传感器.............................................................................................................. 9 3.3 电机驱动........................................................................................................ 10
3.3.1电机驱动方案论证............................................................................... 10 3.3.2电机驱动电路设计............................................................................... 11 3.4 测速反馈........................................................................................................ 12 3.5 电源设计........................................................................................................ 13 4 软件设计.................................................................................................................. 14
4.1软件的总体方案设计..................................................................................... 14 4.2 控制算法...................................................................................................... 15 4.3 程序的初始化................................................................................................ 17 5 系统调试................................................................................................................ 21
5.1 开发工具........................................................................................................ 21 5.2 调试过程........................................................................................................ 21 6 结论.......................................................................................................................... 21 参考文献...................................................................................................................... 22 附录1 硬件电路图..................................................................................................... 23 附录2 程序源代码..................................................................................................... 24
4
1绪论
1.1 设计背景
“飞思卡尔杯”智能车大赛起源于韩国，是韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以HCSl2单片机为核心的大学生课外科技竞赛。组委会提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池，参赛队伍要制作一个能够自主识别路径的智能车，在专门设计的跑道上自动识别道路行驶，谁最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高，谁就是获胜者。其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识，对学生的知识融合和实践动手能力的培养，具有良好的推动作用。
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。因而该竞赛是涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科的比赛。
该竞赛以飞思卡尔半导体公司为协办方，自2006年首届举办以来，成功举办了五届，得到了教育部吴启迪副部长、张尧学司长及理工处领导、飞思卡尔公司领导与各高校师生的高度评价，已发展成全国30个省市自治区200余所高校广泛参与的全国大学生智能汽车竞赛。2008年第三届被教育部批准列入国家教学质量与教学改革工程资助项目中9个科技人文竞赛之一（教高函[2007]30号文，附件2），2009年第四届被邀申请列入国家教学质量与教学改革工程资助项目。
1.2 设计意义
本设计与飞思卡尔智能车竞赛设计课题基本相同，通过本次创新设计使得学生巩固所学的理论与技能，提高学生的实践能力和应用能力，初步掌握实际的工程设计方法，设计步骤，为将来的学习与毕业设计打下坚实的基础。
5