河南理工大学毕业设计说明书
摘要
本文主要介绍了智能小车控制系统的软硬件设计及开发过程。车模系统的简单工作原理是单片机收集红外传感器返回来的赛道信息，通过相应运算后，软件判断其有效性，结合控制算法控制随动舵机给出合理舵值，控制前轮舵机转向，单片机再给出合适的PWM波占空比以控制电机转速。
小车设计主要包括硬件电路设计和软件控制设计两大部分。此智能车系统采用模块化设计思想，完成了系统硬件电路的设计，其主要包括核心控制模块、电源管理模块、电机驱动模块、舵机控制模块、车速检测模块、路径识别模块等。本系统以16位微处理器MC9S12DG128为控制核心，MC9S12DG128微控制器是M68HCS12系列16位单片机中的一种，其内部结构主要有单片机基本部分和CAN功能块部分组成。
为了提高系统的运行性能，对转向控制策略、行驶速度控制策略及后轮驱动闭环PID控制算法策略等进行了详细分析与设计。在此基础上，完成了系统软件的具体设计和实现。
关键字：模块化 PID 单片机 PWM
Abstract
This paper mainly introduces the hardware and software of the control system of intelligent car design and development process. The simple models system working principle is to collect infrared sensor mcu return circuit information, through the corresponding operation, the software judge its effectiveness, combining control algorithm with dynamic steering gear control, reasonable front wheel steering gear control rudder values steering,mcu and then presents the right PWM waves occupies emptiescompared to control motor speed. Car design includes hardware circuit and software control design of two parts. The smart car system adopts the idea of modular design, complete the hardware circuit design, and its main including core control module, power management module, motor driver module, steering gear control module, speed detection module, path recognition module, etc.This system to MC9S12DG128 as control core, M68HC12 series MC9S12DG128 microcontroller is one of 16 bit mcu, its internal structure is mainly a mcu basic parts and CAN function blocks parts. In order to improve the operation of the system performance, the steering control strategy and speed closed-loop control strategies and rear wheel drive strategy of PID control algorithm is a detailed analysis and design. On this basis, completed the specific software system design and implementation.
Key word: modular PID MCU PWM
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目录
1绪论 .............................................. １ 1．1课题研究背景和意义 .............................. １ 1.2 国内外研究现状 .................................. ２ 1.3 论文主要内容及结构 .............................. ３ 2 智能车硬件电路设计 ................................ ５ 2.1设计目标 ......................................... ５ 2.2控制芯片MC9S12DG128电路设计 ..................... ７ 2.2.1晶振及锁相环 ................................. ８ 2.2.2 复位电路 ..................................... ８ 2.2.3 I/O口分配 .................................. ９ 2.3电源管理单元 ..................................... ９ 2.4 路径识别单元 .................................. １１ 2.5 车速检测模块 .................................. １２ 2.6 舵机控制单元 .................................. １３ 2.7 直流驱动电机控制单元 .......................... １５ 3 智能车软件设计 ................................. １７ 3.1 路径的检测 .................................... １９ 3.2 转角的控制 .................................... ２０ 3.3车速的控制 ..................................... ２２ 3.3.1 模糊控制设定速度 ........................... ２２ 3.3.2 PID控制调整速度 ........................... ２４ 4 总结 ............................................ ２８ 致谢 ................................................ 30
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参考文献 ............................................ 31 附录A 程序代码 ...................................... 32
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1绪论
1．1课题研究背景和意义
随着世界范围内汽车普及率的提高，汽车在极大地方便人们生活的同时也带来了大量问题，如交通安全问题、城市交通拥挤和环境污染等。解决交通问题的直接办法是提高路网的通行能力。但是，就目前来看，汽车数量的增加已经导致已有的道路远不能满足经济发展的需要，单纯地进行道路基础设施的建设由于受到土地，经济成本，时间等多重因素的制约，不可能解决交通问题，真正切实可行的方法是如何提高现有道路的容量和效率。在这种背景下，运用高新技术，将现有的道路和车辆综合起来考虑，构建智能交通系统来解决交通问题的思想应运而生。智能交通系统是将先进的信息技术、数据通讯技术以及计算机技术等有效地综合运用于整个交通管理体系和车辆而建立起来的一种大范围、全方位发挥作用的、实时、准确、高效、先进的运输系统。
智能车辆作为智能交通系统的关键技术，是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通信、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。然而，智能车辆系统是一个极为复杂的系统，如何利用相关的高新技术实现智能交通系统的效用，正处于不断发展与完善中。因此，利用各种先进实验交通技术构建研究平台是非常必要的。
综上所述，通过对车辆智能化技术的研究和开发，可以提高车辆的控制与驾驶水平，保障车辆行驶的安全畅通、高效。不断完善对智能化的车辆控制系统的研究，相当于延伸扩展了驾驶员的控制、视觉和感官功能，能极大地促进道路交通的安全性，对构建智能交通系统有着十分重要的意义。
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