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作者：东北师范大学  李雪峰  简刚

指导教师：王连明  姜凤仪

      作品简介 

摘要

       本文详细介绍了智能车的设计，制作，调试过程。叙述了小车数据采集，信息处理，路径识别，舵机转向，电机驱动，车速检测，速度控制，以及电源管理等硬件电路和软件算法。 

       本系统以飞思卡尔半导体公司的16位微控制芯片MC9S12XS128为主控芯片，通过工字型电感线圈，应用电磁感应原理作为路径检测的主要传感器，以光电编码器作为本车的速度监测元件，通过BTS7960调节电流的大小来调节驱动电机的工作速度。

       调试时应用LABview软件编制的界面，实时监测各电磁传感器的反馈值，以此来判断赛道的基本信息，利用此软件的强大功能，还可以实现其它相关信息量的显示，缩短了调试时间，增强了控制的灵活性。通过对传感器信息的提取、分析，辨别出赛道精确信息（如直道、大S弯道、小S弯道、十字交叉等），通过PID算法，综合控制小车的行驶速度。 

       关键词：MC9S12XS128微控制器，电磁感应，信息处理，电机驱动，电源管理，PID算法，光电编码。

第一章 智能车设计构思及实现方案

       智能车，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，它集中地运用了计算机技术、电子、电气、传感器、信息处理、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.它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。智能车辆致力于提高汽车的安全性、舒适性和提供优良的人车交互功能，是目前各国重点发展的智能交通系统中的一个重要组成部分，也是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新领域。

       随着科学技术的发展，特别是计算机技术、信息技术、人工智能、电子信息技术等突飞猛进的发展，智能车辆技术有了实现的可靠技术保障。目前智能车辆技术在轿车和重型汽车上主要应用于碰撞预警系统、防撞及辅助驾驶系统、智能速度适应、自动操作等方面，它在军事上的应用更加广泛和重要。

       车辆智能化是汽车工业今后的发展趋势，它是人们对高安全性汽车要求的必然结果。随着计算机技术和信息技术为代表的高新技术的发展，人工神经网络技术、模糊控制技术、神经模糊技术、虚拟现实等新技术的出现，智能车辆技术的研究将会有突破性的进展。智能车辆系统的实用化是是智能车辆发展的前进方向，环境适应性强、可靠性好、安全性高、精确度高、经济的智能车辆将是未来汽车行业研究的重中之重。
1.1 设计思路概述
       “飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛，是各参赛队伍应用组委会提供的车模、电机、舵机、主控芯片等模块，在组委会的规定下经过改进，自主识别赛道信息，小车巡线行驶，谁以最短的时间跑完一圈即获胜。赛道是50厘米宽的KT板，电磁组赛道中间铺有一根0.1-0.3mm 直径的漆包线，上面通有频率范围为20K±2K Hz, 电流范围为50-150mA的方波电流。小车通过检测电线上的磁场，巡线行驶。赛道分为直道、大S弯道、小S弯道、直角弯、270度弯道等，赛道曲率半径最小为50cm。

       “飞思卡尔”智能车主要硬件包括：车轮、车模、舵机、驱动电机、电池、主控板、驱动电路、状态显示灯、赛道识别传感器等，车模设计的长宽要求为：400mmΧ250mm。
经过设计、调试，分析、对比，将传感器、舵机、电机等硬件合理安装，以使小车达到最佳的布局，让它在仅有信息下快速巡线行驶，其中的难点是传感器电路的设计、传感器的布局、信息的提取、信息的处理和舵机灵活性的优化。

全文请访问：东北师范大学电磁组论文——李雪峰-简刚.pdf