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作者：山东大学  张国腾  张德瑞  张炜轩

指导教师：孙同景  田崇翼

      作品简介

　　摘要

　　本设计是基于MC9S12XS128 单片机的智能车系统的设计，论文介绍了总体方案设计、机械结构设计、硬件电路设计、软件设计以及系统的调试与分析。机械结构设计部分主要介绍
了对车模的改进，尤其是舵机的传动机构，使B 型车更多地拥有A 型车的优点。硬件电路设计部分主要介绍了MC9S12XS128 单片机最小系统设计、电源模块设计、拨码开关电路、BDM 电路、蜂鸣器电路等。智能车系统以激光传感器探测路径，调制激光使其发射出特定频率的红外光，同时采用分时发光的策略，避免了外界光线以及激光管之间的相互干扰。采用1070 升压电路产生12V 电压驱动IR2104，由2 片IR2104 驱动4 片7843 组成H 桥驱动电路，驱动直流电机。将光电编码器安装在直流电机的输出轴上，测量电机转速作为速度反馈。在软件设计方面，主要介绍了舵机和电机的PID 控制策略，以及基于脉冲累加方式计数的测速方式。还介绍了在智能车调试与分析过程中遇到的问题，以及其解决方案。最后，对本设计做了总结。
关键词：MC9S12XS128，激光，调制，H 桥

第一章绪论
1.1 概述
       智能车系统涵盖了控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学
科的知识。智能车的自动运行需要自动控制器的控制，自动控制器是以单片机MC9S12XS128
为核心，配合有传感器、电机、舵机、电池以及相应的驱动电路，它能够自主识别路径，
控制智能车高速稳定地运行在赛道上。
       赛道表面为白色，中心有连续黑线作为引导线，黑线宽25mm，赛道形状不确定，这就
要求智能车能够适应所有类型的赛道，显示出了智能车的智能性。设计自动控制器是制作
智能车的核心环节，在保证智能车可靠稳定运行的前提下，电路设计尽量简洁紧凑，以减
轻系统负载，提高智能车的灵活性，同时应坚持充分发挥创新原则，以简洁但功能完美为
出发点，并以稳定性为要前提，实现智能车快速运行。
       作为能够自动识别道路运行的智能汽车，车模与控制器可以看作一个自动控制系统。
它可以分为传感器，信息处理，控制算法，执行机构，速度反馈五个部分组成。其中，以
单片机为核心，配有传感器、测速电路，执行机构以及它们的驱动电路构成了控制系统的
硬件；信息处理与控制算法由运行在单片机中的控制软件完成。因此，自动控制器的设计
可以分为硬件电路设计和控制软件两部分。
       硬件电路设计完成后，又需要将硬件电路安装在智能车上，这就需要设计机械结构，
不仅安装硬件电路需要机械结构，而且为了保证智能车系统能够稳定可靠的运行，车体的
机构改装也非常重要，车轮的调校对于B型车模来说至关重要，尤其是车前轮的调校。另外，
舵机的传动机构的改装也非常重要，原则是：传动机构简单，传动力矩大，反应速度快。
尽管机械结构的改装没有固定的套路，但经过多次调试分析，也总结出了一些机械结构的
设计方法。
       将智能车系统组装完成后，需要进行系统的调试，软件需要适应机械结构和硬件电路，
机械结构也要适应软件，这就需要调试系统，需要花费较多的时间去调试智能车，以使其
适应不同形式的赛道，并尽可能地使其稳定可靠。

全文请访问：山东大学光电组技术报告.pdf