智能小车控制系统的设计

发布时间：2017-05-12 00:08

  本文关键词：智能小车控制系统的设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文主要研究的自循迹智能小车属于智能机器人的研究领域,这种智能车的应用价值很大,它能够在气候,灯光,毒气,重力等恶劣的环境下独立完成任务,不受环境影响。智能车可以在人类无法适应的环境中不受影响的完成要做的任务,这一种功能正是国防和百姓们所需要的,有很大的应用价值。本文涉及到的智能小车的设计综合了程序设计、控制理论、电路设计、传感器技术等很多理论计算。设计目标是使独立运行智能小车实时监控路面不平的曲线轨道,行驶时不从轨迹中偏离。本文主要从三方面阐述了智能小车的设计,分别是硬件设计、软件及核心智能控制算法设计。首先对硬件的制作和研发这两个方面对小车的控制系统做了讲述。选择16位单片机微控制器作为小车硬件的控制核心,HCS12XS128具有较强的抗干扰能力和可靠性,还具有较高的工作频率、实时机能较好的优点。由硬件模块组成了小车的硬件实体,关键包括单片机最小系统模块,传感器模块,电机舵机驱动模块,增量式速度检测模块,电源模块,键盘及无线调试模块,这些模块是基于接收的信号上的差别而实现各自的功能。然后,本文还应用了软件平台Code Warrior For Freescale开发环境,设计的智能小车的程序设计编写都是通过这个软件平台完成的。初始化程序、键盘与显示程序、激光管扫描方案程序等构成了本文设计小车的软件系统,为了防止个别硬件失效,还编写了开机自检程序。在本文中,应用了数字PID速度控制的方案控制小车行驶速度和激光传感器弯道识别控制策略完成自循迹跟踪算法。激光传感器安装在车辆的前部是负责对道路信号的采集,这样小车就可以按照既定的路线行驶。首先由激光传感器对黑色路径进行识别,小车速度由速度检测器进行检测并对电路进行控制从而达到对小车转弯角度和速度的控制,这样就完成了智能小车沿着特定轨道行驶的要求和目标。在本次设计中,用模块化结构构成了系统的硬件和软件程序,设计的系统具有很高的可靠性,电路结构的以简单的要求设计,而且可以根据实际情况增加需求或删除功能。在最后的实际操作中对小车能够在交叉路、弯道、直线上很顺利的正常行驶,并可以根据实际轨道情况来增减车速,实现了智能小车自循迹的设计目标和设计要求。
【关键词】：智能小车 PID 控制系统
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242.6
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 选题背景8-9
• 1.2 研究的目的和意义9-11
• 1.3 研究内容11-12
• 1.4 本章小结12-13
• 第二章 智能小车的整体方案设计13-17
• 2.1 智能小车行驶轨道的设计13
• 2.2 传感器方案的选定13-14
• 2.3 系统整体设计方案14-16
• 2.4 本章小结16-17
• 第三章 硬件电路的设计17-32
• 3.1 智能小车硬件设计理念17-19
• 3.1.1 MCU17-18
• 3.1.2 PCB18-19
• 3.2 激光传感器原理与设计19-22
• 3.3 电机驱动原理及设计22-24
• 3.4 舵机原理与设计24-27
• 3.5 键盘和无线调试电路的设计27-29
• 3.6 速度控制传感器的设计29-30
• 3.7 MCU接口及电源的设计30-31
• 3.8 本章小结31-32
• 第四章 软件程序设计32-48
• 4.1 软件设计平台32-33
• 4.2 软件初始化程序33-36
• 4.3 软件设计的总体思路36-37
• 4.4 激光管软件的设计及方案37-39
• 4.5 键盘及显示程序39-41
• 4.6 弯道程序设计与方案41-43
• 4.7 速度控制程序设计与方案43-47
• 4.8 系统调试47
• 4.9 本章小结47-48
• 第五章 总结48-49
• 参考文献49-52
• 致谢52

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本文编号：358352